岩溶地区地基处理及桩基施工技术

项目概况
-项目概况
京福高速公路泰安至曲阜段全长49.863公里，其中大汶河大桥、土门大桥等11座大、中、小桥集中在K15+450 ~ K25+000。由于地质条件多变，桥梁桩长设计不等，加上流沙、溶洞等不利因素的影响，给桩基成孔造成了很大困难，使得桩基施工成为本工程的重点和难点。
——地质勘察
大汶河大桥位于大汶河流域，北岸略有淤积，南岸侵蚀后退。河床南侧基岩几乎裸露，北侧河床堆有较厚的中粗砂。场地堆积层大致分为三层，自上而下依次为:中粗砂、风化页岩、灰岩、裂隙岩溶，主要发育在孔深7-15m(距施工场地)和19-23m处。图们大桥位于大汶口盆地东南边缘，沿大汶口河北岸二级阶地，埋深9-14米。地层按成因分为三层。上部发育厚的温河冲积砂层，厚10-15米，最厚处24米。其下为温口组强风化泥岩(全风化为粘土)，第三层为中奥陶统灰岩，变化较大。溶洞特别发育，已基本与汶河地表水串通，水量丰富。部分桩已形成极软可塑粘土(淤泥)，构成了场地复杂的水文地质和工程地质条件。
施工方案及其实施
该段地质条件存在两大问题，困扰桩基成孔。一是上部厚砂层遇水会形成流砂，容易造成淤积和塌孔；第二，岩层中的溶洞。溶沟和部分桩基内形成的流塑状粘性土(泥)，易造成塌孔、斜孔、卡(掉)钻、缩径。特别是当上部厚砂层遇到未填满的大溶洞时，钻孔可能会整体坍塌，损坏钻机，危及人身安全。为了保证桩基钻孔的顺利进行，我们进场后对部分桩基进行了钻孔，目的是查明地质条件和岩溶发育规律。共增加地质钻孔166个，设计提供的88个地质钻孔基本概括了该段的地质条件和地层结构，确定了挖孔和冲击钻两种方案。根据实际情况，部分桩基采用挖钻结合的方案，实施效果相当成功。
——挖孔桩施工
1。挖孔桩施工中遇到的主要问题是排水和流沙处理。最早施工时采用沉井法进行砖墙保护，汶河大桥0#墩和1 ~ 3 #墩均采用此法施工。但挖至10 ~ 12米时，遇水形成流沙，因流向不均导致孔位偏移。经研究，采用现浇混凝土挡土墙，为10 ~ 15cm厚C25混凝土挡土墙。采用525水泥、早强剂等措施，提高混凝土挡墙的早期强度，加快拆模时间。为保证挡土墙不坍塌、不脱落，挡土墙内增设竖向和环形拉结筋，采用φ 8盘条，环形筋1根，0.4 ~ 0.6米。根据孔径不同，竖向拉杆分别为6、8、10根。
2。挖到地下水位后，挖到沙层难度极大。基本上是边挖边淤。在施工过程中，挡土墙的长度缩短了。每隔0.3 ~ 1.5米左右浇筑模板护壁，用袋装水泥、毛石、草袋封堵流沙。对于溶洞、暗流、承压水等引起的排水困难或涌砂，采用注浆方法进行封堵。具体做法是:桩孔清理干净后，用袋装土填实桩孔，浇筑50cm厚水下混凝土承台。48小时后，承台凝固，进行灌浆，灌浆24小时后，再次抽水开挖。灌浆投料程序为:泥浆→水泥浆→水泥砂浆。砂浆配合比为:水泥:砂=1∶1，掺入水泥量1%的水玻璃，水泥砂浆稠度控制在2s ~ 10s，泵压控制在0.4~0.6MPa
3。K22+062引桥12根ф 1.2m桩基挖至12 ~ 14m深，由于水量大，难以挖入。0#平台右侧的1根桩和1#平台右侧的3根桩因流砂现象发生涌砂，最初挖至14m深，第二天测量时变为11m，灌入3m厚的砂。我们采用灌浆法止水，12根桩灌浆19次，投入水泥123吨。
——钻孔桩施工
1。场地准备
钻孔桩施工场地必须合理布置。首先要保证施工现场的进场道路畅通，保证混凝土浇筑的车辆和设备有工作面。土门大桥钻孔施工中，泥浆池应尽量避开连续作业区，降低地基处理费用。汶河大桥先填筑8米宽的便道，在主航道处设置2孔× 5米边桥。然后在每排桩孔处筑岛，岛面高出水面0.5 ~ 1.0米。
2。护筒的制造和设置
护筒的作用是固定位置，导向钻头，隔离地表水，提高孔内水位，保证孔口不坍塌，防止钻机坍塌。它的埋设对成孔和成桩质量有重大影响。汶河大桥13 ~ 27号桩位于河道内，尤其是13 ~ 20号桩。河床上沉积有3 ~ 4m的砂层，地下水位相当于地表河水，钻井时容易坍塌或反射孔。我们采用10mm厚的整体钢护盘，护盘内径比桩径大30cm，长度6 ~ 8m。我们用一台16t吊车，配90KW振动锤，穿过新填土和砂层，进入风化页岩约2m。土门特大桥采用6mm厚钢板焊接2.5m长的保护管，采用开挖法将保护管就位。后期基本上是挖钻结合，即利用挖孔桩的混凝土护壁作为冲击钻孔的长套管。
3。泥浆配制
泥浆性能指标
表1指标相对密度粘度含砂量胶体比pH值1.2 ~ 1.4 22s ~ 26s≤4%≥95% 8 ~ 11
为了保证泥浆性能，我们从20公里外的北山买来优质红粘土，为了提高