廣和大橋位于廣州市白云區(qū)石井鎮(zhèn)鴉崗村的白坭河水道上,大橋全長791m,橋?qū)?6m,跨徑120m。其基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,其中:Φ150cm64根,Φ200cm44根,共108根。施工總工期22個(gè)月。本橋位地質(zhì)屬于第四紀(jì)沉積層覆蓋之下,基巖主要為石灰統(tǒng)壺天灰?guī)r。這些石灰紀(jì)地層沉積成巖以后,經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)年代和多次構(gòu)造運(yùn)動,形成北東向褶皺,并有大致平行于褶皺軸向的縱斷層和大致與之垂直的橫斷面層。后來經(jīng)歷了侵蝕和剝蝕作用,并在地下水的化學(xué)和機(jī)械作用下形成一系列巖溶地貌,最后在第四紀(jì)全新世珠江三角洲最后一次海侵中,形成以沖積相為主的第四紀(jì)松軟沉積層。從地質(zhì)資料分析,溶洞分布較廣。主橋位溶洞分布廣而多。在橋位方案論證中,第一方案,28個(gè)鉆孔,有12個(gè)發(fā)現(xiàn)了溶洞;第二方案,28個(gè)鉆孔,有17個(gè)發(fā)現(xiàn)溶洞;第三方案,28個(gè)鉆孔,有11個(gè)發(fā)現(xiàn)溶洞,的溶洞約16m。溶洞按其填充狀態(tài)可分為空的、半填充的和完全填充的三類:按其填充物的性質(zhì)可分為粘性土、砂礫和稀土三類;按其漏水情況可分為漏水和不漏水兩類。溶洞的走向與河流的流向相同。
根據(jù)上述地質(zhì)條件,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面經(jīng)過比較,選擇了靜壓化學(xué)灌漿法、套內(nèi)護(hù)筒法等施工技術(shù)配合使用處理溶洞,取得效果,推介如下。
1主橋樁基對溶洞的處理
主橋樁基精確放樣后,在樁基施工平臺上用地質(zhì)鉆于樁中心進(jìn)行超前鉆,必要時(shí)增加鉆位。根據(jù)超前鉆的結(jié)果,確定護(hù)筒的打入深度。有溶洞的樁位,護(hù)筒沉至風(fēng)化巖層,置于強(qiáng)風(fēng)化巖面上,這樣可穿過土洞。護(hù)筒的底部即為巖層或溶洞的頂
部。沒有溶洞的樁,護(hù)筒沉放要穿過淤泥質(zhì)亞粘土、砂礫層,置于砂礫質(zhì)亞粘土層至少2m深。根據(jù)溶洞的不同類型,最后決定兼用兩種不同的施工方案。圖1布孔平面及剖面示意方案A當(dāng)溶洞內(nèi)有填充物填滿或有流砂的,或當(dāng)溶洞為空洞或填充物不滿(水洞)且深度在3m以內(nèi)的,在鉆孔樁施工前先進(jìn)行預(yù)處理,采用靜壓化學(xué)灌漿法固結(jié)填充物和流砂,或用此法填滿溶洞,在固結(jié)體達(dá)到一定強(qiáng)度以后再鉆孔施工。方案B當(dāng)溶洞為空洞,且深度在3m以上的,擬用套內(nèi)護(hù)筒法施工,即用內(nèi)護(hù)筒穿過溶洞的施工方案。
2方案A方案B施工方法
2.1方案A(靜壓化學(xué)灌漿法)施工方法
2.1.1技術(shù)要求
溶洞預(yù)處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間并達(dá)到一定的強(qiáng)度(20MPa以上),防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生,保障成孔及水下混凝土澆注等一系列施工工序的順利完成。溶洞預(yù)處理施工,在鉆孔樁施工之前進(jìn)行,相當(dāng)于在樁基礎(chǔ)施工過程中,于鉆孔樁施工工序之前加入一道預(yù)處理工序,與樁基施工的各工序一起形成流水作業(yè)。
圖2用鉆機(jī)鉆頭鉆桿壓沉內(nèi)護(hù)筒示意單位:cm2.1.2施工方案
(1)處理方法選擇由于溶洞埋藏較深,不能用爆破或填充混凝土等一般方法處理,有效的處理方法是灌漿法。而在眾多的灌漿法中,因溶洞的不規(guī)則性,決定了其處理的和比較經(jīng)濟(jì)的方法是靜壓化學(xué)灌漿法。因此,采用靜壓化學(xué)灌漿法,同時(shí)也可兼用噴射灌漿法,促進(jìn)填充物強(qiáng)度的加強(qiáng)。
(2)靜壓化學(xué)灌漿的加固特點(diǎn)漿材可在幾秒或在幾十秒內(nèi)瞬間凝固,可控制漿液灌注在一定范圍內(nèi)且不流失,材料的利用率高,比較經(jīng)濟(jì)。漿材的結(jié)石率為100%,即1m3體積漿材可得1m3結(jié)石體。對溶洞中的砂、礫等土體,漿液是通過滲透作用板結(jié)砂和礫的;對于溶洞中的稀土、亞粘土等土體,漿液是通過劈裂、擠密作用加固土體的;對于無填充物和半填充溶洞的空間,漿液是通過充填作用填滿溶洞的。漿液在土體中的滲透擴(kuò)散方向是往小主應(yīng)力面方向,漿液固化后,小主應(yīng)力面得到加固,而原次小主應(yīng)力面變成小主應(yīng)力面。這樣,通過對小主應(yīng)力面反復(fù)不斷的加固,一方面滲透、擠密溶洞中的土體的空隙,充填溶洞的空間,樁體周圍形成防水帷幕,防止流砂和保證護(hù)壁泥漿不流失;另一方面,提高溶洞中土體的承載力和抗剪力形成擋土墻,防止坍孔。壓化學(xué)灌漿的關(guān)鍵在于漿材的配方和工藝。
圖3內(nèi)護(hù)筒底部及頂部灌漿封縫示意單位:cm(3)工藝設(shè)計(jì)
布孔:在超前鉆有溶洞的樁位四周均布4個(gè)灌漿孔(見圖1)。
鉆孔:孔徑80mm,孔深要求達(dá)到最深溶洞的底部。
材料:普硅425#水泥(新標(biāo)準(zhǔn)為普硅32.5MPa水泥)與化學(xué)漿。
工藝:采用雙液灌漿系統(tǒng)進(jìn)行全孔灌漿,要求少量多次、反復(fù)灌漿。
根據(jù)上述地質(zhì)條件,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面經(jīng)過比較,選擇了靜壓化學(xué)灌漿法、套內(nèi)護(hù)筒法等施工技術(shù)配合使用處理溶洞,取得效果,推介如下。
1主橋樁基對溶洞的處理
主橋樁基精確放樣后,在樁基施工平臺上用地質(zhì)鉆于樁中心進(jìn)行超前鉆,必要時(shí)增加鉆位。根據(jù)超前鉆的結(jié)果,確定護(hù)筒的打入深度。有溶洞的樁位,護(hù)筒沉至風(fēng)化巖層,置于強(qiáng)風(fēng)化巖面上,這樣可穿過土洞。護(hù)筒的底部即為巖層或溶洞的頂
部。沒有溶洞的樁,護(hù)筒沉放要穿過淤泥質(zhì)亞粘土、砂礫層,置于砂礫質(zhì)亞粘土層至少2m深。根據(jù)溶洞的不同類型,最后決定兼用兩種不同的施工方案。圖1布孔平面及剖面示意方案A當(dāng)溶洞內(nèi)有填充物填滿或有流砂的,或當(dāng)溶洞為空洞或填充物不滿(水洞)且深度在3m以內(nèi)的,在鉆孔樁施工前先進(jìn)行預(yù)處理,采用靜壓化學(xué)灌漿法固結(jié)填充物和流砂,或用此法填滿溶洞,在固結(jié)體達(dá)到一定強(qiáng)度以后再鉆孔施工。方案B當(dāng)溶洞為空洞,且深度在3m以上的,擬用套內(nèi)護(hù)筒法施工,即用內(nèi)護(hù)筒穿過溶洞的施工方案。
2方案A方案B施工方法
2.1方案A(靜壓化學(xué)灌漿法)施工方法
2.1.1技術(shù)要求
溶洞預(yù)處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間并達(dá)到一定的強(qiáng)度(20MPa以上),防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生,保障成孔及水下混凝土澆注等一系列施工工序的順利完成。溶洞預(yù)處理施工,在鉆孔樁施工之前進(jìn)行,相當(dāng)于在樁基礎(chǔ)施工過程中,于鉆孔樁施工工序之前加入一道預(yù)處理工序,與樁基施工的各工序一起形成流水作業(yè)。
圖2用鉆機(jī)鉆頭鉆桿壓沉內(nèi)護(hù)筒示意單位:cm2.1.2施工方案
(1)處理方法選擇由于溶洞埋藏較深,不能用爆破或填充混凝土等一般方法處理,有效的處理方法是灌漿法。而在眾多的灌漿法中,因溶洞的不規(guī)則性,決定了其處理的和比較經(jīng)濟(jì)的方法是靜壓化學(xué)灌漿法。因此,采用靜壓化學(xué)灌漿法,同時(shí)也可兼用噴射灌漿法,促進(jìn)填充物強(qiáng)度的加強(qiáng)。
(2)靜壓化學(xué)灌漿的加固特點(diǎn)漿材可在幾秒或在幾十秒內(nèi)瞬間凝固,可控制漿液灌注在一定范圍內(nèi)且不流失,材料的利用率高,比較經(jīng)濟(jì)。漿材的結(jié)石率為100%,即1m3體積漿材可得1m3結(jié)石體。對溶洞中的砂、礫等土體,漿液是通過滲透作用板結(jié)砂和礫的;對于溶洞中的稀土、亞粘土等土體,漿液是通過劈裂、擠密作用加固土體的;對于無填充物和半填充溶洞的空間,漿液是通過充填作用填滿溶洞的。漿液在土體中的滲透擴(kuò)散方向是往小主應(yīng)力面方向,漿液固化后,小主應(yīng)力面得到加固,而原次小主應(yīng)力面變成小主應(yīng)力面。這樣,通過對小主應(yīng)力面反復(fù)不斷的加固,一方面滲透、擠密溶洞中的土體的空隙,充填溶洞的空間,樁體周圍形成防水帷幕,防止流砂和保證護(hù)壁泥漿不流失;另一方面,提高溶洞中土體的承載力和抗剪力形成擋土墻,防止坍孔。壓化學(xué)灌漿的關(guān)鍵在于漿材的配方和工藝。
圖3內(nèi)護(hù)筒底部及頂部灌漿封縫示意單位:cm(3)工藝設(shè)計(jì)
布孔:在超前鉆有溶洞的樁位四周均布4個(gè)灌漿孔(見圖1)。
鉆孔:孔徑80mm,孔深要求達(dá)到最深溶洞的底部。
材料:普硅425#水泥(新標(biāo)準(zhǔn)為普硅32.5MPa水泥)與化學(xué)漿。
工藝:采用雙液灌漿系統(tǒng)進(jìn)行全孔灌漿,要求少量多次、反復(fù)灌漿。