新砌挡土墙内钻孔施工技术探讨

钟德明 杨建明

钻孔施工技术是一种在建筑工程广泛应用的技术,但是先砌筑完挡土墙后再在挡土墙内进行钻孔桩施工却不多见,所以在钻孔施工过程中遇到不良地质情况下出现问题解决的方法不是很科学,在施工过程中不仅造成经济损失,也可能耽误了工期。由于挡土墙施工和钻孔施工相互影响和制约,在施工过程中挡土墙的砌筑质量严重影响钻孔,如果砂浆不密实、存在空洞等容易造成钻孔过程中出现漏浆等;同时如果钻孔施工不得当,也容易造成对挡土墙的破坏。本文以永州市零陵大道曲河小桥的挡土墙内钻孔施工为对象,对挡土墙内钻孔桩施工技术进行探讨。

1 工程概况

永州市零陵大道曲河小桥(K17+453.9)属于中亚热带季风湿润气候,冬夏长,春秋短,四季分明,日照充足,年平均气温18℃。曲河小桥原桥宽42 m,为双曲拱桥,净跨径15 m。老桥加固利用,两侧各加宽17 m。通过勘察基础地质情况从河床底开始往下依次为砂土、砂卵石、强风化泥质粉砂岩和中～微风化泥质粉砂岩。本桥1号台设计为桩径1.6 m,孔深42 m的钻孔灌注桩。根据现场地质情况1号桥台设计为先砌筑浆砌片石挡土墙后再进行钻孔桩施工,挡土墙设计高10 m,设计采用M7.5砌块片石,桩位均在挡土墙内,采用冲击钻机施工。挡土墙及桩位设计立面图见图1。

2 挡土墙和钻孔施工工艺及流程

2.1 挡土墙施工工艺

浆砌片石挡土墙采用的主要材料是片石和水泥砂浆,片石一般尽量采用较大的石料砌筑,要求片石应具有两个大致平行的面,厚度不小于0.15 m,长宽不小于厚度的1.5倍;一般采用M7.5砂浆。浆砌片石挡土墙的砌体质量控制关键在于材料选择和砌筑方法,一般片石尺寸和强度均应满足要求;砂子一般选用中粗砂,要求其含杂量和含泥量小于5%;砌筑时必须采取坐浆法,并要求片石大面朝下;砂浆应严格按照配合比进行拌和,砌筑过程中砂浆必须饱满,不得出现空洞、缝隙和通缝。

2.2 冲击钻孔施工工艺

冲击钻孔施工是用钻头重复冲击成孔,利用泥浆进行护壁。一般施工顺序为:施工前准备→护壁泥浆配制及施工污水处理→钻孔→清孔→钢筋笼制作及安装→水下混凝土灌注。施工过程中采用泥浆泵将孔底钻渣排出孔外,要求用手摸泥浆中无2 mm～3 mm大颗粒为止;并通过加入清水来调整孔内泥浆比重,对于不同的地质情况和施工条件采取适当的泥浆比重,一般为1.08～1.20,成孔后灌注混凝土时泥浆比重一般控制在1.03～1.10之间。成孔验孔合格后下钢筋笼,然后采用导管进行混凝土浇筑,灌注时应计算好导管长度和首盘混凝土方量,要求导管埋深1.5 m左右,灌注过程中及时进行调整,一般导管埋入混凝土的深度在2 m～6 m之间;另一方面就是应该控制好混凝土的坍落度,一般为200 mm左右。

2.3 挡土墙内钻孔施工工艺流程

放样开挖→挡土墙基础施工→浆砌片石墙身砌筑→墙后及预留孔回填→钻孔→成孔、下钢筋笼→混凝土灌注。

3 钻孔过程中出现的问题、原因分析及解决方法

曲河小桥在钻孔过程中出现漏浆现象的频率比较高,原因也有多种,其中1号～4号桩比较具有代表性。现就其出现的问题及原因分析和解决方法介绍如下:1)挡土墙内漏浆:1号～4号桩在钻孔过程中在8 m深度(挡土墙墙身内)的位置出现漏浆。漏浆情况为泥浆从挡土墙伸缩缝、泄水孔位置往外冒出来,同时也有少量的泥浆从挡墙面渗出来。主要原因是预留孔位置与伸缩缝以及泄水孔的位置没有协调好,部分泄水孔及伸缩缝正好在预留孔位置,挡土墙砌筑过程中砂浆不够密实、预留孔内泥浆护壁厚度不够等引起的。针对此位置的漏浆现象和原因,分析采用回填黏土的方法比较好,一方面经济,另一方面可以节省时间。2)挡土墙基础底砂卵石层漏浆:钻孔到12 m位置时漏浆,此时钻孔深度已到了挡墙基础底部砂卵石层,由于河内淤泥比较深,泥浆渗过砂卵石从淤泥里冒出来,主要原因是由于原河床在挡墙基础底标高位置地质不好,地基承载力不能达到设计要求,挡土墙基础施工过程中采用了片石换填后又加了碎石垫层,因此形成了一个渗水层造成漏浆。两次采用孔内回填黏土的方法仍未能制止漏浆,于是采用了在河内靠近挡土墙4 m宽度范围内沿挡土墙填土压实的办法,以使该渗水层变成一个封闭的结构,此方案成功制止了漏浆现象。3)溶洞漏浆:钻孔到37 m深度位置漏浆,此位置地质为强风化泥质粉砂岩。漏浆情况为泥浆面短时间内突然下降了15 m,泥浆从底部往下漏,同时由于孔内泥浆面下降造成孔外水压大于孔内造成挡土墙预留孔上的泥浆护壁开始不断剥落,河水从挡土墙伸缩缝位置和基础底部砂卵石层位置流入孔内。根据漏浆的情况判断该深度位置存在溶洞,于是采用了回填片石、水泥和黏土的方法进行处理。先回填片石和水泥,目的是先将该位置的护壁冻结以堵死溶洞,再回填黏土将孔全部填满以便重新造浆和护壁。重新冲钻至37 m位置再次严重漏浆。针对于地质中存在溶洞这种情况,通过分析由于孔上部位于挡土墙内,预留孔孔径为1.62 m不能扩大,而下钢护筒则必须扩大桩径,所以不能采用;另外如果采用注浆法时间比较长,又不经济,所以也不能采用。经过选择最终还是采取了继续回填片石、水泥和黏土的方案,同时加大泥浆比重、严格控制冲程,达到35 m左右的位置时基本上以每天1 m冲程的样子。钻至37 m位置时先回填部分片石和水泥,冲钻0.5 m左右后停钻一段时间后再进行冲钻,目的是让片石挤入溶洞内后水泥将其凝结,形成护壁。采用此方法成功穿越了溶洞区,但是在回填过程中由于片石填筑位置和数量不尽合理造成了挡土墙有轻微的移位,对挡土墙质量有一定的损坏。

4 施工过程中应注意的问题

1)挡土墙的砌筑。挡土墙砌筑质量直接影响着钻孔施工。首先应该处理了基础和墙身的关系,对于地质情况不好的情况下基础垫层建议采用低标号混凝土,尽量不用碎石作垫层;基础混凝土浇筑后应该及时埋置接槎石或者进行凿毛处理,砌筑时应采用坐浆法,砂浆必须密实,以便基础和墙身是一个整体。其次预留孔的位置和垂直度要准确,同时预留孔附近的砌石砂浆一定要非常饱满。

2)钻孔。钻孔过程中如果遇到漏浆现象应该及时采取方案,并备好回填材料以便及时回填。如果钻孔过程中在挡土墙内出现漏浆现象应该及时回填黏土或膨胀土并加入一定的水泥。如果遇到砂卵石层建议先在挡土墙外进行填土压实和孔内回填水泥。如果遇到溶洞应及时回填片石和水泥,回填过程中应控制好回填位置和数量;应严格控制其冲程,建议每天钻进0.5 m～1.0 m;建议同时加大泥浆比重,大约1.20～1.30。在溶洞区内可以先不清渣,等到穿过溶洞区后再进行。成孔后应该及时灌注混凝土,灌注时的泥浆比重可以适当大一点以防止泥浆护壁剥落。

5 结语

1)本文对不良地质情况下挡土墙内钻孔施工技术进行了探讨,并结合永州市零陵大道曲河小桥1号桥台1号～4号桩对钻孔施工过程出现的问题进行了分析,介绍了处理方案和效果。2)本文结合现场施工情况,对不良地质情况下挡土墙内钻孔施工过程中应注意的事项作了分析总结,对类似施工有一定参考作用。

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