CN103526748B - 串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔桩施工工艺 - Google Patents

串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔桩施工工艺 Download PDF

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CN103526748B CN201310468976.7A CN201310468976A CN103526748B CN 103526748 B CN103526748 B CN 103526748B CN 201310468976 A CN201310468976 A CN 201310468976A CN 103526748 B CN103526748 B CN 103526748B
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田杰
郭富明
任宵
周吉学
崔旭
任少强
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Abstract

本发明公开了一种串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔桩施工工艺,所施工水中墩的桩基础包括多根第一钻孔桩,多根第一钻孔桩均由上至下先后穿越多个溶洞,包括步骤:一、溶洞编号;二、钻孔桩分组:根据由上至下所穿越溶洞的编号将多根所述第一钻孔桩划分为多组,同一组钻孔桩中的所有第一钻孔桩由上至下首次穿越的溶洞均相同;三、开钻先后顺序确定:对步骤二中同一组钻孔桩中所有第一钻孔桩的开钻先后顺序进行确定;同一组钻孔桩中,距离首次穿越溶洞中部越远的第一钻孔桩的开钻时间越早;四、钻进施工。本发明工艺步骤简单、设计合理、投入成本较低且实现方便、施工效果好,能简便、快速、低成本且高质量完成大口径钻孔桩施工过程。

Description

串珠式岩溶地区深水桥梁水中澈大口径钻孔巧施工工艺
技术领域
[0001] 本发明属于岩溶地区钻孔粧施工技术领域,尤其是设及一种串珠式岩溶地区深水 桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺。
背景技术
[0002] 随着我国高速铁路的建设和发展,铁路运营对高平顺性和高安全性提出了更高的 要求,设计和施工单位必须在路桥基础沉降控制方面要有新的创新。在我国西南及东南沿 海地区地质条件复杂,岩溶遍布,但运一地区又是我国东西南北通道的大动脉,又是国家经 济发展的龙头,未来在运一区域将会有更多的高速铁路穿越,形成东西南北的高铁交通网 络,所W岩溶区域大口径、深水桥梁粧基施工是未来高速铁路建设的重点和难点,科学地研 究和制定岩溶区域桥梁粧基基础施工方案、技术保障措施、过程控制等,对保证施工质量、 进度、安全、经济效益都具有非常重要的意义。
[0003] 现如今,进行岩溶区域大口径、深水桥梁粧基施工时主要存在W下几方面的缺陷 和不足:第一、在桥梁粧基穿越较为复杂的岩溶区域施工中,设计单位没有给施工单位提供 较为完整地、系统地理论依据和施工技术文件,施工单位摸石头过河,施工中遇到的疑难问 题多、困难重重;第二、针对岩溶区域桥梁粧基设计指导性文件不够完善,缺乏系统性、全面 性和可操作性;第Ξ、对于施工技术要求高,桥梁基础沉降及承载力、稳定性标准要求严的 施工项目,溶岩覆盖区域粧基施工的基础理论研究难W满足实际施工需求;如对于设计时 速为350km的沪昆客专杭长湖南段境内的省界萍水特大桥、體陵特大桥位于强岩溶发育区 域,两桥仅间隔274m长的祥云隧道,桥梁粧基均处在串珠式、暗河流岩溶区域内,范围之大, 数量之多,在全国客运专线桥梁建设史上尚属首例,并且在岩溶覆盖区,溶桐及溶蚀裂隙 中,地下水发育,透水性好,水量大,地质构造复杂,特别是體陵特大桥横跨萍水河,河宽180 米,水深4~6米,远期通航规划为W级,部分粧长达90米,个别粧基穿越重叠式溶桐10个,岩 石强度高且岩层倾斜,同时穿越暗河流,施工难度大,危险性高,极易出现溶桐失稳,巧塌变 形,稍有不慎引起卡钻、埋钻,影响工程进度;第四、为保证施工工期,同一墳台上需采用多 台钻机同时施工,但由于施工区域为岩溶区域,地质构造复杂且有暗河,采用多台钻机在同 一墳台钻孔粧施工,国内尚无先例。
[0004] 目前,岩溶区域钻孔粧施工方法有W下四种:泥浆造壁法、静压化学注浆法、护筒 跟进法和能量传递法。其中,泥浆造壁法主要适用于不大于粧径的小型溶桐,具体情况按溶 桐的相对位置、围岩种类和填充物的性质因素确定。静压化学注浆法所采用的注浆材料为 普通娃酸盐425水泥、水玻璃、氯化巧、侣酸钢等。护筒跟进法适合于地下水流较大的溶桐、 多层溶桐、体积较大的溶桐和泥砂岩溶,首先按正常钻进至接近击穿溶桐顶板,将钻头提 起,用吊机配合振动键将钢护筒下沉穿过溶桐,使护筒底部支撑在溶桐底部或顶板,接着在 护筒内继续钻孔,如果漏浆,则可采用下内护筒或采用其他方法堵漏。对于大型溶桐采用此 法施工时,当冲键击穿溶桐后,立即向桐内抛填片石与絮状物并且冲键击压,将溶桐填满, 为钢护筒跟进提供依托,保证钢护筒不出现倾斜现象,最终是钢护筒下沉到设计位置或稳 定在坚固的基岩上,达到护孔成粧的作用。钢护筒制作采用的钢板厚度根据溶桐大小,粧孔 长短来确定,一般采用δ = 8mm~10mm,最薄不能小于6mm,W保证护筒具有一定刚度和强度, 使其不变形。钢护筒跟进法施工所需要工序和辅助设备较多,进度慢,成本高,但成孔和成 粧质量稳定,施工中应综合施工难易成度和经济效益等因素考虑。能量传递法施工是针对 岩溶地层,岩面倾斜,岩质软硬不均,容易造成钻头刃脚受力偏屯、,导致偏孔、斜孔、弯孔等 故障的发生而采取的处理措施,也适用与重叠式串珠式岩溶,粧基普遍较长。能量传递法的 工序原理是当冲击钻孔接近溶桐顶板进入溶桐或斜岩面时向粧孔内抛填片石和粘±块等 物,填充高度一般为溶桐顶上部或斜岩上部约1.5m,抛填片石的质地坚硬并且与孔壁岩石 强度同样为佳,钻机钻进过程中冲程约为0.6m~1.0m,继续冲孔作业,混合填充料经反复冲 击,在溶桐内形成固结或在孔内形成柱体,具有足够传递冲击能,过孔或破碎斜岩,同时形 成坚实,竖直,圆顺的过渡孔口,为W下的钻孔作业起到良好的导向作用。当斜面倾斜严重 或粧位处于溶桐边缘时,在钻进中钻头偏向溶桐边缘一侧,用能量传递法无法解决偏孔或 弯孔问题,遇到运种情况经检测偏移量不大,应继续向孔内抛填片石,碎石,粘±块,冲键击 压,将偏孔,弯孔修正。
[0005] 按照常规施工来看,采用护筒跟进法施工,完全符合特大型溶桐的处理方法。但若 需施工钻孔粧的数量较多且粧长较大时,则需加工钢护筒的长度非常大。静压化学注浆法 也不适用,虽然特大型溶桐内均为潮湿塑性和流塑性填充物,使用此法效果较好,但由于溶 桐太大,数量太多,因而注浆总量无法估算。综上,W上两种钻孔粧施工方法虽施工简单、便 利,安全性高,便于控制,但是投入与产出的经济效益不成比例。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种串珠式岩 溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其工艺步骤简单、设计合理、投入成本较低 且实现方便、施工效果好,能简便、快速、低成本且高质量完成大口径钻孔粧施工过程。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种串珠式岩溶地区深水桥梁 水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征在于:所施工水中墳的粧基础包括多根第一钻孔粧, 多根所述第一钻孔粧均由上至下先后穿越多个溶桐,该施工工艺包括W下步骤:
[000引步骤一、溶桐编号:对所述粧基础所处施工区域的各溶桐分别编号;
[0009] 步骤二、钻孔粧分组:根据由上至下所穿越溶桐的编号将多根所述第一钻孔粧划 分为多组,同一组钻孔粧中的所有第一钻孔粧由上至下首次穿越的溶桐均相同;
[0010] 步骤Ξ、开钻先后顺序确定:根据各根第一钻孔粧在首次穿越溶桐中的布设位置, 对步骤二中同一组钻孔粧中所有第一钻孔粧的开钻先后顺序进行确定;同一组钻孔粧中, 距离首次穿越溶桐中部越远的第一钻孔粧的开钻时间越早;
[0011] 步骤四、钻进施工:按照步骤Ξ中所确定的开钻先后顺序,对步骤二中的各组钻孔 粧分别进行钻进施工,钻进至设计深度后再下放钢筋笼并诱筑混凝±获得施工成型的第一 钻孔粧。
[0012] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:步骤四 中进行钻进施工中,所述粧基础中所有第一钻孔粧的钻进施工方法均相同;
[0013] 对所述粧基础中任一根第一钻孔粧进行钻进施工时,过程如下:
[0014] 步骤401、测量放线:对当前所施工第一钻孔粧的粧位进行测量放线;
[0015] 步骤402、下放并固定钢护筒:根据步骤401中的测量放线结果,下放钢护筒并对所 下放钢护筒进行固定;所述钢护筒的长度大于当前所施工第一钻孔粧所处位置的水深;
[0016] 步骤403、钻进:采用冲击钻机且通过步骤402中所下放的钢护筒由上向下进行钻 进,且钻进过程中采用泥浆护壁;
[0017] 步骤404、穿越溶桐处理及继续钻进:由上至下钻进至需穿越溶桐时,采用能量传 递法对当前状态下需穿越溶桐进行处理;之后,再采用冲击钻机继续向下钻进,且钻进过程 中采用泥浆护壁;
[0018] 步骤405、一次或多次重复步骤404,直至钻进至设计深度。
[0019] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:所述粧 基础还包括第二钻孔粧和/或第Ξ钻孔粧,所述第二钻孔粧为由上至下仅穿越一个溶桐的 钻孔粧,所述第Ξ钻孔粧为由上至下未穿越溶桐的钻孔粧;所述粧基础中所包括钻孔粧的 总数量为Μ根,其中Μ为所述第一钻孔粧、所述第二钻孔粧和所述第Ξ钻孔粧的总数量,M=9 根~16根,Μ根所述钻孔粧分袖阳列进行布设,其中巧PQ均为正整数,P > 2,Q含2;
[0020] 步骤四中进行钻进施工时,将Μ根所述钻孔粧分前后两轮进行钻进施工,待第一轮 中所有钻孔粧均钻进施工完成后,再对第二轮中的各钻孔粧进行钻孔施工;每轮钻进施工 时均同步对多根所述钻孔粧进行钻进施工,同步施工的多根所述钻孔粧呈梅花形布设且各 钻孔粧的开钻先后顺序均不相同;钻进施工过程中,多根所述第一钻孔粧的开钻先后顺序 均符合步骤Ξ中所确定的开钻先后顺序。
[0021] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:步骤404 中当前状态下需穿越溶桐底部有暗河,且对当前状态下需穿越溶桐进行处理时,过程如下:
[0022] 步骤4041、内护筒安装孔钻取:采用所述冲击钻机在暗河的河床上钻取供内护筒 安装的安装孔;
[0023] 步骤402中所下放钢护筒为外护筒,所述内护筒的内径大于当前所施工第一钻孔 粧的粧径且其外径小于所述外护筒的内径;
[0024] 步骤4042、内护筒下放:通过所述外护筒对内护筒进行下放,并将内护筒底部安装 在步骤4041所钻取的安装孔内;
[0025] 步骤4043、继续钻进:待内护筒下放到位后,再采用所述冲击钻机继续向下钻进 0.8m~1.2m,之后将所述冲击钻机自内护筒提出;此时,所述内护筒底部留有一层由被所述 冲击钻机击碎后的岩石颗粒组成的支垫层;
[0026] 步骤4044、水源封堵:对内护筒底部进行注浆堵水,并使得内护筒底部紧固嵌入暗 河底部的岩层上。
[0027] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:步骤 4041中进行内护筒安装孔钻取之前,先对暗河的河床是否平整进行试探;实际对暗河的河 床是否平整进行试探时,将所述冲击钻机的冲键沉入当前状态下需穿越溶桐底部,当连接 冲键的钢丝绳摆动严重,则说明暗河的河床上有独柱石或狼牙岩,此时需先将河床上的独 柱石或狼牙岩清除;反之,当连接冲键的钢丝绳轻微摆动,则说明暗河的河床平整;步骤 4042中所述内护筒由多个内护筒节段拼装而成,上下相邻两个所述内护筒节段之间W焊接 方式进行固定连接;步骤4044中对内护筒底部进行注浆堵水时,所采用的注浆堵水材料为 聚氨醋注浆材料或水泥水玻璃双液浆。
[0028] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:步骤402 中对所下放钢护筒进行固定时,W埋设方式对所述钢护筒进行固定;步骤403中采用冲击钻 机由上向下进行钻进过程中,当钻进至距离需穿越溶桐顶部Im左右时,立即减小所述冲击 钻机的冲击行程,W短冲程、快频率方式击穿所述需穿越溶桐。
[0029] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:步骤403 中采用冲击钻机由上向下进行钻进过程中和步骤404中采用冲击钻机继续向下钻进过程 中,泥浆护壁时所采用泥浆的比重为1.2~1.5、粘度为22s~30s、含砂率< 4%、pH值为8~ 10且胶体率^95%;步骤405中钻进至设计深度后,还需对所成型钻孔进行清孔;实际进行 清孔时,先将所述冲击钻机的冲键提高至距离所成型钻孔孔底20cm左后,再将累管插入至 所成型钻孔孔底,并通过所述累管进行反循环清孔。
[0030] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:步骤404 中采用能量传递法对当前状态下需穿越溶桐进行处理时,通过向步骤403中所钻钻孔内抛 填填充混合物对需穿越溶桐进行回填;所述需穿越溶桐为桐高小于2m的小型溶桐、桐高为 2m~5m的中型溶桐或桐高大于5m的大型溶桐;
[0031] 当需穿越溶桐的桐高小于2m时,所抛填的填充混合物为由片石和粘±块组成的第 一填充混合物;所述第一填充混合物中片石和粘上块的质量比为(0.8~1.2):1,所述第一 填充混合物中片石的粒径为10cm~15cm;
[0032] 当需穿越溶桐的桐高为2m~5m且内部有流塑状填充物时,通过向步骤403中所钻 钻孔内抛填第二填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实;每次填高1.5m~2.5m,每 次填高之前先向所述钻孔内注入水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液,再向所述钻孔内抛填所述 第二填充混合物,每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,并使得所注入的 水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液进入所抛填第二填充混合物内;所述第二填充混合物由片 石、碎石和粘±块混合而成,所述第二填充混合物中片石、碎石和粘±块的质量比为(1.8~ 2.2) : (0.8~1.2): 2;所述第二填充混合物中片石的粒径为15cm~25cm,碎石的粒径在7cm W下;
[0033] 当需穿越溶桐为桐高2m~5m且内部无填充物的空桐时,向步骤403中所钻钻孔内 充填混凝±对需穿越溶桐进行回填;
[0034] 当需穿越溶桐的桐高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,通过向步骤403 中所钻钻孔内抛填第Ξ填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实;每次填高1.5m~ 2.5m,每次填高之前先向所述钻孔内注入水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液,再向所述钻孔内 抛填所述第Ξ填充混合物,每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,并使得 所注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液进入所抛填第Ξ填充混合物内;所述第Ξ填充混合 物由块石、粘±块、片石和碎石混合而成或者由块石、片石、碎石和袋装粘±混合而成,所述 第Ξ填充混合物中块石、粘±块、片石和碎石的质量比为(1.8~2.2) :(1.8~2.2) :(0.8~ 1.2) : 1,且所述第Ξ填充混合物中块石、片石、碎石和袋装粘±的质量比为(1.8~2.2): (0.8~1.2) :(0.8~1.2):1;所述第Ξ填充混凝±中块石的直径为40cm左右,片石的粒径为 15cm~25cm,碎石的粒径为5cm左右。
[0035] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:当需穿 越溶桐的桐高小于2m时,向步骤403中所钻钻孔内抛填第一填充混合物对需穿越溶桐进行 回填,直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im左右为止;
[0036] 当需穿越溶桐的桐高为2m~5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,采用所述第 二填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实,直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im左右 为止;每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,且待所回填第二填充混合物 的内部孔隙被预先注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液堵塞后停止冲击;分层回填完成且 待所回填第二填充混合物与所注入水泥砂浆或水泥水玻璃固结为一体后,再采用冲击钻机 继续向下钻进;
[0037] 当需穿越溶桐为桐高2m~5m且内部无填充物的空桐时,向所钻钻孔内充填所述混 凝±对需穿越溶桐进行回填,直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im左右;
[0038] 当需穿越溶桐的桐高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,采用所述第Ξ 填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实,直至回填至需穿越溶桐顶部上方2m~3m为 止;每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,且待所回填第Ξ填充混合物的 内部孔隙被预先注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液堵塞后停止冲击;分层回填完成且待 所回填第Ξ填充混合物与所注入水泥砂浆或水泥水玻璃固结为一体后,再采用冲击钻机继 续向下钻进。
[0039] 上述串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,其特征是:当需穿 越溶桐为桐高2m~5m且内部无填充物的空桐时,所述混凝±为片石混凝±,所述片石混凝 ±由〔30混凝±和粒径为15cm~25cm的片石混合而成;采用所述片石混凝±对需穿越溶桐 进行回填时,通过混凝上累送设备向步骤403中所钻钻孔内注入C30混凝±,且注入C30混凝 ±的同时,向所钻钻孔内抛填粒径为15cm~25cm的片石,并通过所述冲击钻机反复冲击对 所注入C30混凝±与所抛填片石进行混合;待所述片石混凝±凝固后,再采用冲击钻机继续 向下钻进;
[0040] 当需穿越溶桐的桐高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,向所述钻孔内 抛填所述第Ξ填充混合物的同时,还需向所钻钻孔内投放稻草,并且还需向所钻钻孔内所 注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液中添加有缓凝剂。
[0041 ]本发明与现有技术相比具有W下优点:
[0042] 1、工艺步骤简单、设计合理且投入施工成本较低,能有效减少人工费、材料费、机 械费、间接费等各项投入成本。
[0043] 2、施工进度快且施工工期能得到保证,采用6台冲击钻机同步进行同一墳台粧基 的钻孔施工。6台冲击钻机之间互不影响,不仅能快速完成多个钻孔粧的钻进施工过程,加 快了施工进度,大大缩短了墳台粧基成孔时间,能提前半年完成原粧基施工计划,为后续全 线施工提供充足的时间保障。
[0044] 3、钻孔粧开钻先后顺序确定合理,不仅施工简便,施工质量易于保证,并且施工过 程安全、可靠。
[0045] 4、溶桐处理方法设计合理、投入施工成本低且施工效果好,突破了大型溶桐采用 护筒跟进法施工的传统施工方法,先采用孔口钢护筒进行泥浆护壁,之后采用能量传递法 进行钻进施工,节约了大量的护筒所用钢材及加工、安装费用。
[0046] 5、能量传递法所采用的填充混合料组分及配比设计合理、填充方便且填充效果 好,能有效保证溶桐处理效果,并且投入成本较低。
[0047] 6、穿越暗河流溶桐方法设计合理、实现方便且处理效果好,处理过程安全、可靠, 采用短护筒跟进至溶桐底步嵌岩Im,封堵水源,继续钻进。
[0048] 综上所述,本发明工艺步骤简单、设计合理、投入成本较低且实现方便、施工效果 好,能简便、快速、低成本且高质量完成大口径钻孔粧施工过程。
[0049] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0050] 图1为本发明的工艺流程框图。
[0051 ]图2为本发明所施工水中墳的粧基础展示图。
[0052] 图3为本发明所施工水中墳的粧基础的粧位分布示意图。
[0053] 图4为本发明对底部有暗河的溶桐进行处理时的施工状态示意图。
[0054] 图5为本发明对斜岩进行钻进施工时所用冲键的结构示意图。
[0055] 图6为图5的俯视图。
[0056] 图7为本发明松动爆破式卡钻处理装置的使用状态示意图。
[0化7]附图标记说明:
[0化引 1-暗河; 1-1-中部立柱; 1-2-钢轨;
[0059] 1-3-筋板; 2-外护筒; 2-1-炸药筒;
[0060] 2-2-下放绳索; 2-3-冲击钻头; 3-内护筒;
[006。 5-封堵层。
具体实施方式
[0062] 如图1所示的一种串珠式岩溶地区深水桥梁水中墳大口径钻孔粧施工工艺,所施 工水中墳的粧基础包括多根第一钻孔粧,多根所述第一钻孔粧均由上至下先后穿越多个溶 桐,该施工工艺包括W下步骤:
[0063] 步骤一、溶桐编号:对所述粧基础所处施工区域的各溶桐分别编号。
[0064] 步骤二、钻孔粧分组:根据由上至下所穿越溶桐的编号将多根所述第一钻孔粧划 分为多组,同一组钻孔粧中的所有第一钻孔粧由上至下首次穿越的溶桐均相同。
[0065] 步骤Ξ、开钻先后顺序确定:根据各根第一钻孔粧在首次穿越溶桐中的布设位置, 对步骤二中同一组钻孔粧中所有第一钻孔粧的开钻先后顺序进行确定;同一组钻孔粧中, 距离首次穿越溶桐中部越远的第一钻孔粧的开钻时间越早。
[0066] 步骤四、钻进施工:按照步骤Ξ中所确定的开钻先后顺序,对步骤二中的各组钻孔 粧分别进行钻进施工,钻进至设计深度后再下放钢筋笼并诱筑混凝±获得施工成型的第一 钻孔粧。
[0067] 实际施工时,粧径d < 250mm的粧为小直径粧,粧径250mm<d<800mm的粧为中等直 径粧,粧径含800mm的粧为大口径粧。本实施例中,所施工的大口径钻孔粧的粧径含800mm。
[0068] 本实施例中,所施工水中墳为體陵特大桥横跨萍水河的主墳,體陵特大桥全长为 6.057km,墳台粧基数量为1753根,加之萍水特大桥458根粧,粧基数量多、范围大、地域广。 因为萍水特大桥(萍水河呈S型)两次跨越该河,體陵特大桥一次跨越该河,二次跨越澄潭 江。萍水河宽180m,水深4m~6m。并且,所施工水中墳处在岩溶区域,本地区地层露处齐全, 岩性复杂,出露太古界第Ξ系地层W及多期的侵入岩和第四系松散沉积层,分布广泛的为 白聖至第Ξ系的红层沉积,岩性为含巧泥质粉砂岩,砂碱岩,泥岩,页岩分布在各中新生代 断陷沉积盆地,部分Ξ叠系地层大面积出露,W海相碳酸盐岩为主。萍乡至體陵一带为剥蚀 丘陵区,为泥盆至Ξ叠系地层,灰岩地段岩溶发育,煤矿等矿点或采空区时有分布,體陵W 后为低山丘陵,地层为元古界板岩,千枚岩,岩性软弱。由于其地质构造复杂,所W不良地质 有W下几点:1、煤层瓦斯采空区;2、碳酸盐岩岩溶;3、沿线山体失稳巧塌;4、软±、膨胀±; 5、水文地质:湘議交界处的地下水,主要为第四系孔隙水,基岩裂隙水和岩溶水。
[0069] 本实施例中,所施工水中墳处于喀斯特岩溶区域,由于喀斯特岩溶是石灰岩地区 最常见的一种不良地质现象,主要是溶桐和芽石,对端承粧基础极为不利。溶桐分布受地层 层位和后生断裂构造的控制,特别是与具一定长度规模的张性断层的关系更为密切。对于 粧基础,特别是端承粧基础,查明基岩的埋深、完整性、基岩面的平整度是极为重要的。基岩 埋深是决定粧的长度,基岩的完整性决定粧基的承载力和稳定性,而基岩的平整度(即起波 度)决定粧端的入岩深度。
[0070] 实际施工之前,先对所施工水中墳的粧基础进行物探普查,先采用XY100型地质钻 机进行钻探,全面分析掌握各种岩层的地质应力,确定岩溶的埋深具体位置W及溶桐的大 小,形状,溶桐表层的构造,确定暗河流的具体位置,暗河流所处溶桐的大小,形状及水质的 成分和酸碱性,水的流速,水量大小等,并取得相关参数。并根据地质物探资料,绘制出所施 工水中墳的粧基础展示图,详见图2。
[0071] 实际施工时,所述粧基础还包括第二钻孔粧和/或第Ξ钻孔粧,所述第二钻孔粧为 由上至下仅穿越一个溶桐的钻孔粧,所述第Ξ钻孔粧为由上至下未穿越溶桐的钻孔粧;所 述粧基础中所包括钻孔粧的总数量为Μ根,其中Μ为所述第一钻孔粧、所述第二钻孔粧和所 述第Ξ钻孔粧的总数量,Μ = 9根~16根,Μ根所述钻孔粧分聞阳列进行布设,其中Ρ和Q均为 正整数,P>2,Q>2。
[007^ 结合图3,所施工水中墳包括12根钻孔粧,且1=12,12根所述钻孔粧分别为1号、2 号、3号、4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号、11号和12号粧,最长粧为87m,12根所述钻孔粧所 穿越溶桐共计51个,其中有5个大型溶桐,5个大型溶桐分别为1#、2#、3#、4#和5柏容桐。并且, 12根所述钻孔粧分巧的列进行布设。12根钻孔粧均为粧径为Φ 1.8m的大口径钻孔粧4,实际 施工时,可W根据具体需要对Μ的取值大小进行相应调整。结合图2,能直接看出,12根所述 钻孔粧中除1号粧之外其余11根钻孔粧均为两次穿越溶桐的第一钻孔粧,1号粧为由上至下 未穿越溶桐的第立钻孔粧。溶桐内又分为立种情况,即:充满填充物、半填充物和空桐。填充 物多为塑状、流塑状粉质粘±、灰岩溶蚀碎渣,局部有砂碱石和漂石。
[0073] 如图2所不,2号、3号、6号、7号、9号、10号、11号和12号粧同时穿越1#溶桐后,再次 穿越2#溶桐或3#溶桐,也就是说,2号、3号、6号、7号、9号、10号、11号和12号粧首次穿越的溶 桐均为1#溶桐,其中,首次穿越的溶桐为所述第一钻孔粧所穿越的多个所述溶桐中位于最 上部的溶桐。因此,步骤二中进行钻孔粧分组时,将2号、3号、6号、7号、9号、10号、11号和12 号粧划分为一组。5号粧和8号粧同时穿越4#和5#溶桐,5号粧和8号粧首次穿越的溶桐均为 4柏容桐,因此将5号粧和8号粧划分为一组。4号粧首次穿越的溶桐为2柏容桐。
[0074] 步骤Ξ中进行开钻先后顺序确定,采取先易后难的办法。对于2号、3号、6号、7号、9 号、10号、11号和12号粧来说,先从1#溶桐的周边粧孔开钻,逐步向溶桐最大空间的桐顶部 位制高点推进,运样当12号粧的粧孔冲击钻进至1#溶桐顶部制高点后,该组钻孔粧中的其 它各粧已经将1#溶桐桐内回填固结,并且过孔成粧,12号粧粧孔所在桐顶制高点已经被其 它粧孔回填所剩空间很小了,1#溶桐下半部位回填物早已固结。2#和3#溶桐正好和1#溶桐 垂直对应。对于5号粧和8号粧来说,先开钻5号粧粧孔,后开钻8号粧粧孔。由于4号粧和7号 粧同时穿越2柏容桐,因而先开钻7号粧粧孔,再开钻4号粧粧孔。
[0075] 实际施工过程中,按照步骤Ξ中所确定的开钻先后顺序进行施工后,具有W下优 点:一是大桐变小桐,如1#溶桐,先从其周围粧孔开钻回填,成孔逐步向桐顶粧孔回填钻进 过桐,最后当12号粧粧孔钻进桐顶后,大桐已回填固结变成小桐;二是当先开钻的粧孔穿越 溶桐成孔诱筑混凝±后,对溶桐顶部起到立柱支撑的作用,使后开钻的粧孔冲击进入溶桐 时,防止溶桐顶部位岩体大面积巧塌;Ξ是第一批粧孔穿越溶桐时回填物已与成粧结为一 体固结,成粧在桐内对填充物起到了抗滑粧作用,使后开钻的粧孔进入溶桐穿越完填充物 时不会造成填充物塌孔。
[0076] 实际施工时,为加快施工进度,步骤四中进行钻进施工时,将Μ根所述钻孔粧分前 后两轮进行钻进施工,待第一轮中所有钻孔粧均钻进施工完成后,再对第二轮中的各钻孔 粧进行钻孔施工;每轮钻进施工时均同步对多根所述钻孔粧进行钻进施工,同步施工的多 根所述钻孔粧呈梅花形布设且各钻孔粧的开钻先后顺序均不相同;钻进施工过程中,多根 所述第一钻孔粧的开钻先后顺序均符合步骤Ξ中所确定的开钻先后顺序。
[0077] 本实施例中,步骤四中进行钻进施工时,将12根所述钻孔粧分前后两轮进行钻进 施工,每轮均包括6根钻孔粧,并采用6台冲击钻机同步进行钻进施工。实际施工时,钻孔粧 的布置既要坚持"先长后短"的原则,也要根据各粧孔的地质情况,6台冲击钻机的现场布置 等综合因素考虑。其中,第一轮钻进施工的粧孔分别为:1号、3号、5号、7号、9号和11号粧的 粧孔;第二轮钻进施工的粧孔分别为:2号、4号、6号、8号、10号和12号粧的粧孔。
[0078] 第一轮钻进施工时,1号粧和7号粧最先开钻,两Ξ天后再对3号粧和9号粧进行开 钻,再过Ξ四天后对11号粧进行开钻,11号粧开钻Ξ四天后再对5号粧进行开钻。
[0079] 第二轮钻进施工时,4号粧最先开钻,屯八天后对2号粧进行开钻,再过十天后对6 号粧进行开钻,6号粧开钻屯八天后再对10号粧进行开钻,10号粧开钻屯八天后再对12号粧 进行开钻,12号粧开钻屯八天后再对8号粧进行开钻。
[0080] 实际进行钻进施工时,各钻孔粧的钻进施工时间为2-4个月。
[0081] 由于每轮钻进施工时同步施工的多根所述钻孔粧呈梅花形布设,且各钻孔粧的开 钻先后顺序均不相同,因而,6台冲击钻机在施工场地布置合理,互不影响,实际进行钻进施 工时根据所施工钻孔粧的粧长坚持先长后短的原则。
[0082] 实际进行第一轮或第二轮钻进施工时,要求通过设定开钻的先后顺序,拉开各钻 孔粧的开钻时间间距,运样在岩层钻进中也拉开了一定层次,也就是说钻进深度各不相同。 同时也避免了在同一溶桐同时钻进、同时受力,因集中受力,使溶桐巧塌。钻进至溶桐顶板 时一定要控制冲键行程,W防不测。
[0083] 本实施例中,步骤四中进行钻进施工中,所述粧基础中所有第一钻孔粧的钻进施 工方法均相同。
[0084] 对所述粧基础中任一根第一钻孔粧进行钻进施工时,过程如下:
[0085] 步骤401、测量放线:对当前所施工第一钻孔粧的粧位进行测量放线。
[0086] 实际施工时,测量放线一定要准确,粧位偏差要符合要求。按要求放线,一旦成粧 后,如果粧位偏差较大,对某些粧的受力发生变化。采用全站仪放线,放线过程中反复检查, 复合多点控制。再采取校正偏位,W免偏差大,造成工期滞后和资金浪费。
[0087] 测量放线完成后,由于岩溶区域地质异常复杂,虽然已对地质进行了加密钻探研 究,亦难W保证摸清情况,因此每个钻孔粧进行钻进施工的冲击钻机就位前铺设2对4根长 10m的钢板粧,对冲击钻机的底座进行加固,使冲击钻机平稳,W防钻孔巧塌时钻机基础下 沉和倾斜。
[0088] 步骤402、下放并固定钢护筒:根据步骤401中的测量放线结果,下放钢护筒2并对 所下放钢护筒2进行固定;所述钢护筒2的长度大于当前所施工第一钻孔粧所处位置的水 深。
[0089] 本实施例中,步骤402中对所下放钢护筒2进行固定时,W埋设方式对所述钢护筒2 进行固定。W埋设方式对所述钢护筒2进行固定时,采用粘±将所固定钢护筒2的四周巧实, W防止所述钢护筒发生位移。
[0090] 本实施例中,在各第一钻孔粧的粧孔孔口埋设钢护筒2,钢护筒2长8m,且其长度根 据地质、地下水位进行确定,所施工水中墳施工位置处的水深5m,施工所用围堪高出水面 2m,钢护筒2的内径比所施工第一钻孔粧的粧径大20cm且其壁厚5 = l〇mm,钢板卷制而成,钢 护筒2埋设顶端高出水面30cm,W防泥浆溢出孔外,地面水流入粧孔内。
[0091] 步骤403、钻进:采用冲击钻机且通过步骤402中所下放的钢护筒2由上向下进行钻 进,且钻进过程中采用泥浆护壁。
[0092] 本实施例中,所述冲击钻机为CZ-8冲击钻机。采用CZ-8冲击钻机的原因在于岩溶 区域地质构造的特殊性,粧孔要穿越覆盖层、风化岩层、整体岩层、重叠式溶桐、串珠式溶 桐,桐内有斜岩、银齿型、狼牙型、独柱岩等形状岩面,且岩石强度相当坚硬,表面特别光滑。 采用全回转钻机和旋挖钻机在覆盖层、风化岩层、整体岩层的钻进速度是冲击钻机4~5倍 W上。当钻进岩溶后,溶桐底部高低不平,溶桐内部如上所述形状岩石千姿百态。
[0093] 全回转钻机和旋挖钻机的钻头因受到溶桐底部高低起伏岩石的切割碰撞,加之钻 机本身施加的压力,使钻头产生强烈地间歇式振动;随着钻机的旋转运动,钻头产生强烈地 间歇式振动传递至钻杆,使钻杆扭曲变形。如果遇到斜岩或软硬不均的岩面全回转钻机要 好于旋挖钻机,由于全回转钻机的刀具置于套管下端,且套管之间是刚性连接,垂直整体强 度大,虽然钻头受到间歇式振动,但套管在钻孔内壁作旋转运动,受到孔壁的制约不至于沿 斜岩滑移。旋挖钻机由于钻杆直径小,遇到60°斜岩面,加之斜岩面光滑,钻头间歇振动,且 沿斜岩面滑移,尽管抛石纠偏,但钻杆与钻头连接处扭曲变形。因而,全回转钻机和旋挖钻 机在钻进中存在W下几方面缺陷:第一、受到的间歇式振动所产生的力对钻机旋转系统造 成了严重的损害;第二、钻进过程中钻头受到强烈的撞击振动使钻头刀具很容易磨损和打 掉;第Ξ、钻机钻头损坏后钻杆提升修复周期过长,每次修复时间都在10天W上;第四、旋挖 钻机在钻进过程中泥浆护壁不好,回填片石和泥±没有很好的固结,当提升钻杆换钻头或 换钻杆时容易产生塌孔;第五、填充物没有巧实,空隙率大,诱筑混凝±时容易产生漏浆。
[0094] CZ-8型冲击式钻机能弥补全回转钻机和旋挖钻机的缺陷和不足,在覆盖砂碱石及 整体岩石钻进中冲击效率低,在岩溶区域粧基施工中效率高于全回转钻机和旋挖钻机,原 因在于:第一、冲击钻是由动能转化成势能作功,能量转换,且势能是可控的;第二、结构简 单,便于操作,成本费用低;第Ξ、只要操作方法得当、措施得力,在溶桐钻孔过程中,各种奇 形怪状的岩石都能对付了;第四、溶桐回填片石、泥±后在势能冲击力的作用下,填充物受 外力作用,挤压移动,重新排列组合,特别是裂隙、裂缝都能填实塞满,再加上泥浆的光滑和 渗透,使其形成新的整体固结,泥浆护壁好,混凝±诱筑过程中也不会漏浆。另外,冲击钻机 由于构造简单,购置费用少,设备折旧费用小,维修及保养费用低,经常维修项目少。如换磨 擦离合片,换钢丝绳,钻头维修补焊一下了事,操作人员少,动力为75kw,是全回转钻机和旋 挖钻机1/4耗电量。综上,冲击钻机最实惠、最经济、最耐用、最有效的钻孔设备。
[00M]另外,根据计算得出的破碎岩石所需冲击力为42.6kN,因而选用质量为5000kg,即 5T的冲键。
[0096] 本实施例中,步骤403中采用冲击钻机由上向下进行钻进过程中和步骤404中采用 冲击钻机继续向下钻进过程中,泥浆护壁时所采用泥浆的比重为1.2~1.5、粘度为22s~ 30s、含砂率含4%、pH值为8~10且胶体率> 95%。
[0097] 实际进行钻进施工时,钢护筒2下沉至岩面后,用冲击钻机往复冲击,将冲孔中的 ±、石破碎或挤入孔壁中,用高压泥浆累将石渣悬浮出孔。
[0098] 泥浆护壁就是根据溶桐内填充物的种类不同及流塑性,在泥浆中按一定比例分别 加入烧碱、水泥、银木屑、草袋、片(碎)石等混合材料,利用钻头的冲击捣鼓作用,将填充材 料同稠密的泥浆一起挤入溶桐和岩溶裂隙中,形成一定强度的连续钻孔路径,在连续钻孔 工序中形成孔壁封闭环,达到泥浆护壁的效果,具体情况按溶桐的相对位置,岩石种类,填 充物的性质等因素确定,不同条件下的泥浆护壁所采用泥浆的配制情况见表1:
[0099] 表1泥浆护壁所采用泥浆的配制表
[0100]
Figure CN103526748BD00151
[0101]泥浆护壁法处理岩溶的效果取决于泥浆的配制质量,因此在泥浆配制时应注意各 种配料的选用要求,粘±是配制泥浆的主要原料,应具水化块,造浆能力强、粘度大、含砂率 低等特点,一般要求胶体率不小于95%,含砂率小于4%,造浆能力大于2.化/kg,塑性指数 不小于20。当溶桐内填充物为细砂或流塑物质时,在泥浆中渗入适量水泥,可提高泥浆的抗 渗透能力,增强抗护壁功能,防止塌孔漏浆功能,水泥的用量为粘上质量的15 %~20 %,烧 碱具有保持和提高泥浆粘稠度作用,对于处理孔壁漏浆有较好的效果,一般按粘上质量的 2%~3%使用。泥浆中适量渗入木屑,可提高其悬浮能力,满足岩溶地层渣质清孔要求。片 (碎)石的使用能起到溶桐孔壁骨架的加固作用,一般选用粒径15~25cm的片石和粒径7cm W下的碎石。材料的选择也可W因地制宜,选用其它材料,W达到处理溶桐的效果最佳为 宜。
[0102] 步骤404、穿越溶桐处理及继续钻进:由上至下钻进至需穿越溶桐时,采用能量传 递法对当前状态下需穿越溶桐进行处理;之后,再采用冲击钻机继续向下钻进,且钻进过程 中采用泥浆护壁。
[0103] 步骤405、一次或多次重复步骤404,直至钻进至设计深度。
[0104] 实际施工时,所述第二钻孔粧的钻进施工方法与所述第一钻孔粧的钻进施工方法 相同,均按照步骤401至步骤405中所述的方法进行施工。
[0105] 步骤403和步骤404中进行钻进施工时,注意观察冲击钻进过程中冲击钻机的冲键 与钢丝绳的摆动情况。由于冲键与钢丝绳的摆动直接反映冲键与岩石的能量交换状况,若 落键平稳,表示冲键与岩石的能量交换良好;落键时键不平稳,钢丝绳摆动严重,则说明能 量的交换途径不杨通,冲键在摆动过程中已经消耗了相当大的能量,冲击效果差,因此操作 人员应随时观察落键时冲键与钢丝绳的摆动状况。当落键不稳,钢丝绳严重摆动,且处在岩 层,说明有斜岩出现或孔内岩石强度不一,至少有两种岩石,使冲键与岩石的受力不均。若 钢丝绳与键的摆动位置处在溶桐内底部,说明桐内有狼牙岩、银齿岩或者独石、漂石掲露等 孔底不平情况,有产生斜孔和弯孔的趋势。冲键上部歪斜,撞击孔壁,将导致扩孔率大幅增 加,此时应停止冲击,及时抛填填充物至偏孔斜岩面W上Im~2m,再重新冲击钻进,同时调 整冲键行程,低键高频、密击,直到钢丝绳和冲键平稳钻进为止。另外,在冲击过程中注意均 匀的放松钢丝绳的长度,软±层每次放松5cm~8畑1,在岩石坚硬层每次放松3cm~5畑1,防止 松绳过少,形成打空键,使钻机、支架及钢丝绳受过大的冲击荷载造成损坏。
[0106] 实际施工时,步骤403中采用冲击钻机由上向下进行钻进过程中,当钻进至距离需 穿越溶桐顶部Im左右时,立即减小所述冲击钻机的冲击行程,W短冲程、快频率方式击穿所 述需穿越溶桐,防止冲击力过大而导致塌孔或卡钻,一旦泥浆快速下沉,要按不同岩溶的岩 石性能,将提前准备好的泥浆迅速补浆,同时快速提钻,将填充混合物投放并反复冲击挤 压,直至顺利通过溶桐。
[0107] 本实施例中,当钻进至距离需穿越溶桐顶部Im时,立即减小所述冲击钻机的冲击 行程。
[0108] 实际对所述冲击钻机的冲击行程进行减小时,按钻入进尺逐步递减,从2m减至 1.5m,再从1.5m减至Im,最后从Im减至0.5m。
[0109] 步骤403中采用冲击钻机由上向下进行钻进过程中和步骤404中采用冲击钻机继 续向下钻进过程中,当在坚硬岩层中钻进时每钻进5cm~10cm清渣一次,在风化岩层钻进时 每钻进15cm~30cm清渣一次;并且,每钻进4m~6m,采用检孔器进行一次检孔。实际进行清 渣时,先将冲键提出,再换上掏渣筒放入并放入孔底掏取钻渣。
[0110] 另外,冲击钻进过程中,必须检孔。检孔器用钢筋焊接成笼式,外径根据所检钻孔 的孔径而定,长度为孔径的4-6倍,每钻进4m~6m,当钻孔穿越溶桐回填层易缩孔段或岩体 更换修补冲键时,须进行检孔,如检孔器不能沉入原钻孔深度或者拉绳的位置发生偏移,贝U 可能发生了弯孔,斜孔或缩孔等情况,应立即修正。
[0111] 在岩溶区域施工钻孔粧的终孔,首先要确定持力层的厚度,通常认为有Ξ倍粧径 或不小于5m的完整基岩是完全可靠的
[0112] 步骤405中钻进至设计深度后,还需对所成型钻孔进行清孔;实际进行清孔时,先 将所述冲击钻机的冲键提高至距离所成型钻孔孔底20cm左后,再将累管插入至所成型钻孔 孔底,之后通过所述累管进行反循环清孔,直至所成型钻孔孔内泥浆密度小于1.1 g/cm3。清 孔后注意保持水头高度,W防巧塌。
[0113] 清孔后,所成型钻孔孔内泥浆的比重为1.03~1.1、粘度为17s~20s、含砂率小于 2%、胶体率大于98%且沉渣厚度不大于5cm。
[0114] 本实施例中,步骤四中所述钢筋笼由多个钢筋笼节段由上至下拼装而成,相邻两 个所述钢筋笼节段之间W焊接方式进行固定连接。
[0115] 实际对所述钢筋笼进行制作时,按其布设钻孔粧的粧长下料,分段制作,制作过程 按技术规范要求,主筋间距、焊接质量、髓筋间距等。制作长度不宜大于10m,适当增加髓筋, W保证运输和吊装时不变形。分段制作验收后运抵粧孔位处,成孔验收第一次清孔后,用吊 车将第一节钢筋笼节段吊入成型的粧孔内,下完第一节钢筋笼节段后用槽钢或方木固定, 再吊第二节钢筋笼节段且搭接采用电弧焊接,焊缝接口错开,吊放入粧孔时,下落速度要均 匀,并且居中,切勿碰撞孔壁。所述钢筋笼沉入设计标高后,将其校正在中屯、位置并固定。本 实施例中,所施工水中墳的粧基础采用超声波检测,钢筋笼施工时按要求预埋无缝钢管,粧 径Φ 1.5m~Φ 1.8m W上预埋討良检测管,管径为DN50mm,为保证保护层厚度,在髓筋上每段 设置4个混凝±滑轮垫块,每2m为一道,松软地层适当加密布置。
[0116] 诱筑混凝±前要安装注浆导管,拼装注浆导管过程中要检查接口连接是否严密、 牢固、垂直,接口胶垫有破损要更换,并进行水密试验,合格后方可使用。注浆导管吊放完 后,进行第二次清孔。实际进行清孔时,在注浆导管管口加封带管的钢板,往注浆导管内加 注稀泥浆,使沉淀在孔底的沉渣漂流,清孔后要检查粧基沉渣厚度,复核孔底标高,判断是 否达到设计和诱筑要求。
[0117] 混凝±运输采用混凝±输送车。运输时初凝时间不得小于5小时,运至现场后,要 检查塌落度及离析程度,确定合格后方可使用,诱筑混凝±时的诱筑初凝时间不得早于全 部混凝±诱筑完成时间,当粧身混凝±用量大时,通过试验在首批诱筑的混凝±中渗入适 量的缓凝剂。
[0118] 为了使混凝±处于流动状态,当注浆导管埋置于混凝±深度大于6m或混凝±落不 下去时,应将注浆导管提升,提升速度不能太快,保持注浆导管垂直及居中,W免倾倒撞击 钢筋笼,提升后注浆导管的埋深保持在2m~6m范围内,注浆导管提升时将漏斗移开,垂直提 升,拆除后再接上漏斗继续诱筑混凝±。孔内混凝±面位置探测,采用键重不小于4kg的锥 形探测键探测。当混凝±诱筑到距粧顶部位5m W内时,可W不提升注浆导管,待诱筑到规定 标高时一次性提出注浆导管,但是提升注浆导管时注意慢提与反插,W保证粧身有足够密 实度,当诱筑至粧顶后,应立即将表面已离析的混凝±混合物和水泥浮浆等清除干净。诱筑 过程应连续进行,若中途有间歇,应经常抽动注浆导管,W确保混凝±有足够的流动性。混 凝±诱筑完成之标高比粧顶的设计标高超出至少50cm。
[0119] 本实施例中,步骤404中采用能量传递法对当前状态下需穿越溶桐进行处理时,通 过向步骤403中所钻钻孔内抛填填充混合物对需穿越溶桐进行回填;所述需穿越溶桐为桐 高小于2m的小型溶桐、桐高为2m~5m的中型溶桐或桐高大于5m的大型溶桐。
[0120] 当需穿越溶桐的桐高小于2m时,所抛填的填充混合物为由片石和粘±块组成的第 一填充混合物;所述第一填充混合物中片石和粘上块的质量比为(0.8~1.2):1,所述第一 填充混合物中片石的粒径为10cm~15cm。
[0121] 当需穿越溶桐的桐高为2m~5m且内部有流塑状填充物时,通过向步骤403中所钻 钻孔内抛填第二填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实;每次填高1.5m~2.5m,每 次填高之前先向所述钻孔内注入水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液,再向所述钻孔内抛填所述 第二填充混合物,每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,并使得所注入的 水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液进入所抛填第二填充混合物内;所述第二填充混合物由片 石、碎石和粘±块混合而成,所述第二填充混合物中片石、碎石和粘±块的质量比为(1.8~ 2.2) : (0.8~1.2): 2;所述第二填充混合物中片石的粒径为15cm~25cm,碎石的粒径在7cm W下。
[0122] 当需穿越溶桐为桐高2m~5m且内部无填充物的空桐时,向步骤403中所钻钻孔内 充填混凝±对需穿越溶桐进行回填。
[0123] 当需穿越溶桐的桐高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,通过向步骤403 中所钻钻孔内抛填第Ξ填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实;每次填高1.5m~ 2.5m,每次填高之前先向所述钻孔内注入水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液,再向所述钻孔内 抛填所述第Ξ填充混合物,每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,并使得 所注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液进入所抛填第Ξ填充混合物内;所述第Ξ填充混合 物由块石、粘±块、片石和碎石混合而成或者由块石、片石、碎石和袋装粘±混合而成,所述 第Ξ填充混合物中块石、粘±块、片石和碎石的质量比为(1.8~2.2) :(1.8~2.2) :(0.8~ 1.2) : 1,且所述第Ξ填充混合物中块石、片石、碎石和袋装粘±的质量比为(1.8~2.2): (0.8~1.2) :(0.8~1.2):1;所述第Ξ填充混凝±中块石的直径为40cm左右,片石的粒径为 15cm~25cm,碎石的粒径为5cm左右。本实施例中,所述第Ξ填充混凝±中块石的直径为 40 cm,碎石的粒径为5 cm。
[0124] 本实施例中,所述第一填充混合物中片石和粘±块的质量比为1:1,所述二填充混 合物中片石、碎石和粘±块的质量比为2:1:2,所述第Ξ填充混合物中块石、粘±块、片石和 碎石的质量比为2: 2:1:1,且所述第Ξ填充混合物中块石、片石、碎石和袋装粘±的质量比 为2:1:1: 1。实际施工时,可W根据具体需要,对所述第一填充混合物、第二填充混合物和第 Ξ填充混合物的原料配比进行相应调整。
[0125] 当需穿越溶桐的桐高小于2m时,向步骤403中所钻钻孔内抛填第一填充混合物对 需穿越溶桐进行回填,直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im左右为止。之后,采用冲击钻机低 键密击,直至孔内泥浆正常为止,顺利冲击过孔。本实施例中,直至回填至需穿越溶桐顶部 上方Im为止。
[0126] 当需穿越溶桐的桐高为2m~5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,采用所述第 二填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实,直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im左右 为止。每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,且待所回填第二填充混合物 的内部孔隙被预先注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液堵塞后停止冲击。分层回填完成且 待所回填第二填充混合物与所注入水泥砂浆或水泥水玻璃固结为一体后,再采用冲击钻机 继续向下钻进。本实施例中,采用所述第二填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实 直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im为止。分层回填完成且待所回填第二填充混合物与所注 入水泥砂浆或水泥水玻璃固结后的强度达到2.5M化后,再采用冲击钻机继续向下钻进。所 述流塑状填充物为泥砂。
[0127]本实施例中,当需穿越溶桐的桐高为2m~5m且内部有流塑状填充物时,所述需穿 越溶桐被冲键击穿后,迅速向需穿越溶桐内注入一定量的水泥砂浆,并加入一定比例的水 玻璃液,使其尽快与桐内填充物混合,再向桐内抛填片石、碎石和粘±块使其混合,分层回 填,每次填高2m,然后分层用冲击钻机小冲程冲击填充物,将其挤压至桐体周边,形成泥浆 碎石外护壁,水泥砂浆将片石空隙堵塞后停止冲击,待24小时后,水泥砂浆及片石等固结且 强度达到2.5MPa后,再继续冲击过孔。
[01%]同时,当需穿越溶桐的桐高为2m~5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,还需向 所钻钻孔内所注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液中添加有缓凝剂。
[0129] 本实施例中,当需穿越溶桐为桐高2m~5m且内部无填充物的空桐(一般岩体强度 高,不易风化且桐内无风化岩泥及细砂之类)时,所述混凝±为片石混凝±,所述片石混凝 ±由〔30混凝±和粒径为15cm~25cm的片石混合而成;采用所述片石混凝±对需穿越溶桐 进行回填时,通过混凝上累送设备向步骤403中所钻钻孔内注入C30混凝±,且注入C30混凝 ±的同时,向所钻钻孔内抛填粒径为15cm~25cm的片石,并通过所述冲击钻机反复冲击对 所注入C30混凝±与所抛填片石进行混合;待所述片石混凝±凝固后,再采用冲击钻机继续 向下钻进。
[0130] 并且,当需穿越溶桐为桐高2m~5m且内部无填充物的空桐时,向所钻钻孔内充填 所述混凝±对需穿越溶桐进行回填,直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im左右。本实施例中, 通过所述冲击钻机反复冲击对所注入C30混凝±与所抛填片石进行混合并使得C30混凝± 与所抛填片石内部无空隙,待24小时后,强度达到一定要求后冲击过孔。并且,向所钻钻孔 内充填所述混凝±对需穿越溶桐进行回填,直至回填至需穿越溶桐顶部上方Im为止。
[0131] 本实施例中,当需穿越溶桐的桐高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,向 所述钻孔内抛填所述第Ξ填充混合物的同时,还需向所钻钻孔内投放稻草。
[0132] 本实施例中,当需穿越溶桐的桐高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,采 用所述第Ξ填充混合物对需穿越溶桐进行分层回填并巧实,直至回填至需穿越溶桐顶部上 方2m~3m为止;每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行巧实,且待所回填第Ξ填 充混合物的内部孔隙被预先注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液堵塞后停止冲击;分层回 填完成且待所回填第Ξ填充混合物与所注入水泥砂浆或水泥水玻璃固结为一体后,再采用 冲击钻机继续向下钻进。
[0133] 本实施例中,当需穿越溶桐的桐高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,所 述需穿越溶桐内塑状和/或流塑状填充物的体积占需穿越溶桐体积的1/2~3/4。根据物探 资料看,需穿越溶桐桐内体积3/4为填充物,且填充物为泥砂颗粒状,填充物上半部分为潮 湿,下半部分为流塑状。当所述需穿越溶桐被击穿后,向钻孔内注入混凝±砂浆,并适量加 入水玻璃,使其与桐内填充物混合,再向桐内抛填块石、粘±块、片石、碎石与稻草,稻草加 入时用手工抖开随石料、粘±同时投放。每次抛填高度为2m,低键密击,直至抛填至溶桐顶 部W上2m~3m为止,停止冲击,24小时后,桐内填充物固结到一定强度要求,冲击过孔。
[0134] 现如今进行溶桐处理时,根据区域内地质构造特征及溶桐的大小、形状及溶桐内 填充物(空桐)的物理性能将溶桐分为四类,详见表2:
[0135] 表2溶桐发育程度分类表
[0136]
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[0137] 本实施例中,桐高大于5m的需穿越溶桐包括大型溶桐和特大型溶桐两种。
[0138] 实际施工时,溶桐的处理必须根据地质物探资料进行,对于不同大小、不同性质、 不同填充物的溶桐采取不同的处理措施。首先要分析研究地质物探资料,确定溶桐与粧孔 所处的位置、溶桐的大小,溶桐岩层的强度及溶桐内的填充物质及性能。本实施例中,所施 工水中墳的粧基础所处施工区域共有5个特大型溶桐(即1#、2#、3#、4#和5#溶桐),5个特大 型溶桐的桐高分别为21.064m、21.48m、17.286m、15.98m和12.16m,桐内均为半填充物,半空 桐,填充物为塑性、流塑性,填充物大部分为塑状,靠近溶桐底部为流塑状,岩体强度为 SOOMPa~SOOMPa,其它溶桐桐高均在5m W下,半空桐或空桐。
[0139] 本实施例中,对5个特大型溶桐进行处理时,当冲键将需穿越溶桐击穿后,向桐内 注入大量混凝上砂浆,适当增加水泥比例,并且在混凝上砂浆中增加一定比例的缓凝剂,使 其在回填和巧实过程中延长凝固时间,增加渗透性,在巧实和抛石过程中使混凝±砂浆浆 液与桐内原填充物很好的混合;另外,由于特大型溶桐回填量大,抛填和巧实时间相对较 长,填充和巧实过程中桐内的填充物始终处于移动和挤压状态,注入混凝±砂浆后,向桐内 投放块石、片石、碎石和袋装粘±且质量比为2:1:1:1,同时投放稻草适量且投放时抖开随 石料同步投放。投放石料的粒径为:块石为40畑1,片石为15-20畑1,碎石为5cm左右,每次填充 高度为2m,低键密击后再注入一定量的混凝±砂浆,然后再次抛填一定比例的填充物,分层 填充与巧实,直至填充溶桐顶部W上2m~3m为止,停止冲击,24小时后,其强度达到2.5MPa 时开始冲击钻孔。在抛填和巧实过程中严禁重键强巧,冲键行程不能超过Im,因为在冲键巧 实过程中产生的击振力作用,使石料在浆液中挤压滑移,运样的滑移(位移)过程也是填充 石料重新排列组合的过程。当较大块石位移稳定后,片石和碎石受到挤压力的作用,起到填 充空隙和对块石的支撑垫平作用,适量稻草起到了网片作用(即对石料的相互牵制作用), 使其在冲孔过程中填充物不能巧塌,但控制投放量。如果填充与巧实过程中重键强巧,容易 使填充的石块在桐内飞扬,没有很好的与浆液混合,形成不规则体,空隙率也大,运样在冲 击钻孔过程中容易塌孔,空隙率大,在诱筑混凝±过程中,容易漏浆,产生断粧现象。
[0140] 当孔内填充物强度达到2.5M化后,按上述要求作好泥浆,注意配合比和浓度。冲击 钻孔时在粧孔内投入碎石和稻草,不宜过多。碎石在挤压过程中填充孔壁小桐。稻草受冲击 后形成纤维粘附于孔壁,使泥浆护壁效果更好。
[0141] 实际施工过程中,如图4所示,步骤404中当前状态下需穿越溶桐底部有暗河1,且 对当前状态下需穿越溶桐进行处理时,过程如下:
[0142] 步骤4041、内护筒安装孔钻取:采用所述冲击钻机在暗河1的河床上钻取供内护筒 3安装的安装孔。
[0143] 步骤402中所下放钢护筒2为外护筒,所述内护筒3的内径大于当前所施工第一钻 孔粧的粧径且其外径小于所述外护筒的内径。
[0144] 步骤4042、内护筒下放:通过所述外护筒对内护筒3进行下放,并将内护筒3底部安 装在步骤4041所钻取的安装孔内。
[0145] 步骤4043、继续钻进:待内护筒3下放到位后,再采用所述冲击钻机继续向下钻进 0.8m~1.2m,之后将所述冲击钻机自内护筒3提出;此时,所述内护筒3底部留有一层由被所 述冲击钻机击碎后的岩石颗粒组成的支垫层。同时,所述支垫层内还含有黏±。
[0146] 步骤4044、水源封堵:对内护筒3底部进行注浆堵水,并使得内护筒3底部紧固嵌入 暗河1底部的岩层上。
[0147] 本实施例中,物探资料显示,4号粧位覆盖岩层20多米W下有一暗河1,暗河溶桐高 3.2m,桐内水深0.6m,流速0.8m/sD4号粧的粧孔穿透暗河1溶桐底部3mW下岩层便进入2#溶 桐,桐高21.48m。
[0148] 步骤4041中所述安装孔的孔深为Im左右。
[0149] 本实施例中,所述安装孔的孔深为Im。实际施工时,可W根据具体需要,对所述安 装孔的孔深进行相应调整。
[0150] 本实施例中,步骤4042中所述内护筒3由多个内护筒节段拼装而成,上下相邻两个 所述内护筒节段之间W焊接方式进行固定连接。步骤4042中对内护筒3进行下放时,采用将 多个所述内护筒节段逐节焊接接长的方式进行下放。
[0151] 步骤402中所述钢护筒2的壁厚为10mm,内护筒3的壁厚为8mm,所述内护筒3的内径 比当前所施工第一钻孔粧的粧径大20cm且其外径比钢护筒2的内径小5畑1。实际施工时,可 W根据具体需要,对钢护筒2和内护筒3的壁厚、内护筒3的内径和外径W及钢护筒2的内径 进行相应调整。
[0152] 本实施例中,步骤4042中所述内护筒3下放到位后,所述内护筒3的顶端高度不低 于所述外护筒的顶端高度,所述冲击钻机位于内护筒3的内侧底部。并且,步骤4042中所述 内护筒3与所述外护筒呈同轴布设。
[0153] 实际施工时,步骤4041中进行内护筒安装孔钻取之前,先对暗河1的河床是否平整 进行试探。实际对暗河1的河床是否平整进行试探时,将所述冲击钻机的冲键沉入当前状态 下需穿越溶桐底部,当连接冲键的钢丝绳摆动严重,则说明暗河1的河床上有独柱石或狼牙 岩,此时需先将河床上的独柱石或狼牙岩清除;反之,当连接冲键的钢丝绳轻微摆动,则说 明暗河1的河床平整。
[0154] 本实施例中,步骤4043中待内护筒3下放到位后,再采用所述冲击钻机继续向下钻 进Im,之后将所述冲击钻机自内护筒3提出。
[0155] 步骤4044中对内护筒3底部进行注浆堵水时,所采用的注浆堵水材料为聚氨醋注 浆材料或水泥水玻璃双液浆,堵水后,相应在内护筒3底部形成一个封堵层5。
[0156] 本实施例中,所述水泥水玻璃双液浆为HSC超细早强水泥与水玻璃组成的双液浆。 所述聚氨醋注浆材料为水溶性聚氨醋堵漏剂。
[0157] 本实施例中,步骤4044中对内护筒3底部进行注浆堵水时,先将注浆管由上至下插 入至内护筒3底部,之后采用注浆累且通过所述注浆管将所述注浆堵水材料累送至内护筒3 底部。
[0158] 综上,由于暗河1所处溶桐的底部岩层W下有2#溶桐,因此确定采用短护筒跟进施 工,当内护筒3跟进至桐底嵌岩Im深W后封堵水源,终止护筒跟进,防止河水串流至下层的 2柏容桐后给施工带来极大不便,之后采用能量交换法继续钻进。
[0159] 经试探,暗河1的河床底部基本平整,因而采取猛烈冲击将突出岩石击碎整平继续 钻进至Im后,将制作好的内护筒3逐节焊接接长,下入溶桐底部,内护筒3下好后要调整测量 是否垂直,一切符合要求后,继续冲击钻进至嵌岩Im深时将冲击钻机的冲键提出,此时内护 筒3的底部有一层击碎的岩石颗粒,支垫内护筒3并形成孔隙,河水沿内护筒3底部孔隙流入 内护筒3,因而采取注浆堵水材料封堵水源。本实施例中,采用由HSC超细早强水泥与水玻璃 组成的双液浆或聚氨醋注浆材料封堵水源。聚氨醋注浆材料的主要成分是聚氨醋,遇水后 产生化学反应,并产生大量气体,很快与碎石屑生成人工石,而且不能被水稀释,阻止水流, 堵水效果极好,固结强度高,并且使内护筒3和嵌岩固结为一体。实际注入注浆堵水材料时, 将注浆用的导管插入钻孔即内护筒3的底部,用小型注浆累将注浆堵水材料注入桐底即可, 注入高度为25cm左右,注浆完成后及时拔出导管,待凝固后继续冲击钻进至下层溶桐。
[0160] 步骤403和步骤404中进行钻进施工过程中,当所述冲击钻机的冲键沉入到钻进位 置后,连接冲键的钢丝绳偏向当前所钻孔的一侧时,说明此处的钻孔位置为斜岩。
[0161] 步骤403和步骤404中进行钻进施工过程中,对斜岩区域进行钻进施工时,需将所 述冲击钻机的冲键更换为如图5和图6所示的冲键。如图5和图6所示,对斜岩区域进行钻进 施工时所用的冲键包括呈竖直向布设的中部立柱1-1和多个沿圆周方向均匀布设在中部立 柱1-1外侧壁上的冲齿,所述中部立柱1-1为圆柱形实屯、钢柱,所述中部立柱1-1的直径为 500mm~800mm。多个所述冲齿的结构和尺寸均相同,多个所述冲齿均为顶端焊接固定在中 部立柱1-1中上部的钢轨1-2,多个所述钢轨1-2的布设高度均相同。多个所述钢轨1-2与中 部立柱1-1之间均通过筋板1-3进行紧固连接。所述中部立柱1-1的底端高度不低于多个所 述钢轨1-2的底端高度,多个所述钢轨1-2均呈倾斜向布设,多个所述钢轨1-2与中部立柱1- 1之间的夹角均为15°~20°。所述钢轨1-2的竖向高度Η为1500mm~2000mm。
[0162] 本实施例中,多个所述钢轨1-2均通过筋板1-3焊接固定在中部立柱1-1的外侧壁 上,所述筋板1-3的数量与钢轨1-2的数量相同,多个所述筋板1-3沿圆周方向进行均匀布 设。
[0163] 实际加工时,多个所述钢轨1-2的数量为4个~8个。本实施例中,多个所述钢轨1-2 的数量为6个。具体加工时,可W根据实际需要,对多个所述钢轨1-2的数量进行相应调整。
[0164] 本实施例中,所述中部立柱1-1为45#圆钢,所述筋板1-3为平直钢板。所述中部立 柱1 -1的直径为600mm。多个所述钢轨1 -2的规格均为50kg/m。
[0165] 实际加工时,所述筋板1-3的板厚为15mm~25mm。所述中部立柱1-1顶端与钢轨1-2 顶端的竖向间距为450mm~550mm,所述中部立柱1-1底端与钢轨1-2底端的竖向间距为 220mm~250mm。本实施例中,所述筋板1-3的板厚为20mm,所述中部立柱1-1顶端与钢轨1-2 顶端的竖向间距为500mm,所述中部立柱1 -1底端与钢轨1 -2底端的竖向间距为240mm。所述 钢轨1-2的竖向高度Η为1740mm。
[0166] 实际加工时,可W根据具体需要,对中部立柱1-1的材质与直径、所述钢轨1-2的竖 向高度H、多个所述钢轨1-2的规格、筋板1-3的板厚、中部立柱1-1顶端与钢轨1-2顶端的竖 向间距W及中部立柱1-1底端与钢轨1-2底端的竖向间距进行相应调整。
[0167] 钻孔粧钻孔施工过程中,采用如图5和图6所示的冲键处理斜岩时,因其齿尖锋利, 因其齿尖锋利,强度高,所W使用效果好,当钻进中遇到斜岩时,采用与斜岩岩体强度相同 的片石与粘±进行回填,回填高度在斜岩面上方2m,再用此冲键低巧密击通过斜岩,一次纠 偏不行,反复填击通过。如果现场无和岩体强度相同的片石,可采用C30或C40混凝±诱筑至 斜岩面W上Im左右,24h小时后强度达到2.5M化要求,方可冲击过孔。
[0168] 步骤403中进行钻进施工过程中,当所述需穿越溶桐顶部岩层一部分被击穿且另 一部分岩层未被击穿,冲键倾斜卡入被击穿的溶桐内时,观察冲击钻机钢丝绳的摆动情况, 当钢丝绳偏向所钻取钻孔的一侧时,冲键被卡,说明溶桐击穿部分与钢丝绳的偏离钻孔中 屯、轴线的位置是一致的,未被击穿部分在钢丝绳偏离方向的反向。此时,需采用如图7所示 的松动爆破式卡钻处理装置处理卡钻。如图7所示,所述松动爆破式卡钻处理装置包括由上 至下下放至钻孔内卡钻位置处且对被卡冲击钻头2-3进行松动的爆破装置,所述冲击钻头 2-3为由钢丝绳吊装且冲击进入溶桐后卡在溶桐的顶部岩层内的冲键,所述钢丝绳拉直后 偏向钻孔的左侧。所述爆破装置包括炸药筒2-1和将炸药筒2-1垂直下放入冲键与溶桐的顶 部岩层之间的下放绳索2-2,所述炸药筒2-1悬吊在下放绳索2-2的正下方,所述炸药筒2-1 固定在下放绳索2-2的底端,所述炸药筒2-1和下放绳索2-2均位于钻孔的右侧。所述炸药筒 2-1包括内部装有炸药与起爆装置的纸筒和固定在所述纸筒外侧或装在所述纸筒内的配重 块,所述纸筒为通过密封胶带进行密封的密封筒。
[0169] 本实施例中,所述配重块为装在所述纸筒内侧底部的±块。
[0170] 实际施工时,所述配重块也可W采用其它类型的配重结构。
[0171] 本实施例中,所述起爆装置为电雷管,所述电雷管通过导线与起爆电源相接,所述 纸筒的侧壁或顶部开有供所述导线穿出的穿线孔。
[0172] 本实施例中,所述纸筒为圆柱形。所述炸药筒2-1绑扎固定在下放绳索2-2的底端。
[0173] 实时施工时,通过下放绳索2-2将炸药筒2-1和送入钻孔内未被击穿的部分岩石上 倒放,然后拉紧冲键的钢丝绳,之后通过电雷管使炸药引爆产生冲击波的水平推力,将冲击 钻头2-3移动或将未被击穿的岩石振落,使冲击钻头2-3原位提出。所述炸药筒2-1内的装药 量为0.8kg~1kg,处理效果很好。
[0174] W上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明 技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、变更W及等效结构变化,均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其特征在于:所施工 水中墩的粧基础包括多根第一钻孔粧,多根所述第一钻孔粧均由上至下先后穿越多个溶 洞,该施工工艺包括以下步骤: 步骤一、溶洞编号:对所述粧基础所处施工区域的各溶洞分别编号; 步骤二、第一钻孔粧分组:根据由上至下所穿越溶洞的编号将多根所述第一钻孔粧划 分为多组,同一组第一钻孔粧中的所有第一钻孔粧由上至下首次穿越的溶洞均相同; 步骤三、开钻先后顺序确定:根据各根第一钻孔粧在首次穿越溶洞中的布设位置,对步 骤二中同一组第一钻孔粧中所有第一钻孔粧的开钻先后顺序进行确定;同一组第一钻孔粧 中,距离首次穿越溶洞中部越远的第一钻孔粧的开钻时间越早; 步骤四、钻进施工:按照步骤三中所确定的开钻先后顺序,对步骤二中的各组第一钻孔 粧分别进行钻进施工,钻进至设计深度后再下放钢筋笼并浇筑混凝土获得施工成型的第一 钻孔粧。
2. 按照权利要求1所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:步骤四中进行钻进施工中,所述粧基础中所有第一钻孔粧的钻进施工方法均相 同; 对所述粧基础中任一根第一钻孔粧进行钻进施工时,过程如下: 步骤401、测量放线:对当前所施工第一钻孔粧的粧位进行测量放线; 步骤402、下放并固定钢护筒:根据步骤401中的测量放线结果,下放钢护筒(2)并对所 下放钢护筒(2)进行固定;所述钢护筒(2)的长度大于当前所施工第一钻孔粧所处位置的水 深; 步骤403、钻进:采用冲击钻机且通过步骤402中所下放的钢护筒(2)由上向下进行钻 进,且钻进过程中采用泥浆护壁; 步骤404、穿越溶洞处理及继续钻进:由上至下钻进至需穿越溶洞时,采用能量传递法 对当前状态下需穿越溶洞进行处理;之后,再采用冲击钻机继续向下钻进,且钻进过程中采 用泥浆护壁; 步骤405、一次或多次重复步骤404,直至钻进至设计深度。
3. 按照权利要求1或2所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺, 其特征在于:所述粧基础还包括第二钻孔粧和/或第三钻孔粧,所述第二钻孔粧为由上至下 仅穿越一个溶洞的钻孔粧,所述第三钻孔粧为由上至下未穿越溶洞的钻孔粧;所述粧基础 中所包括钻孔粧的总数量为Μ根,其中Μ为所述第一钻孔粧、所述第二钻孔粧和所述第三钻 孔粧的总数量,Μ = 9根~16根,Μ根所述钻孔粧分Ρ排Q列进行布设,其中Ρ和Q均为正整数,Ρ > 2,Q> 2; 步骤四中进行钻进施工时,将Μ根所述钻孔粧分前后两轮进行钻进施工,待第一轮中所 有钻孔粧均钻进施工完成后,再对第二轮中的各钻孔粧进行钻孔施工;每轮钻进施工时均 对多根所述钻孔粧进行钻进施工,施工的多根所述钻孔粧呈梅花形布设且各钻孔粧的开钻 先后顺序均不相同;钻进施工过程中,多根所述第一钻孔粧的开钻先后顺序均符合步骤三 中所确定的开钻先后顺序。
4. 按照权利要求2所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:步骤404中当前状态下需穿越溶洞底部有暗河(1),且对当前状态下需穿越溶洞 进行处理时,过程如下: 步骤4041、内护筒安装孔钻取:采用所述冲击钻机在暗河(1)的河床上钻取供内护筒 (3)安装的安装孔; 步骤402中所下放钢护筒(2)为外护筒,所述内护筒(3)的内径大于当前所施工第一钻 孔粧的粧径且其外径小于所述外护筒的内径; 步骤4042、内护筒下放:通过所述外护筒对内护筒(3)进行下放,并将内护筒(3)底部安 装在步骤4041所钻取的安装孔内; 步骤4043、继续钻进:待内护筒(3)下放到位后,再采用所述冲击钻机继续向下钻进 0.8m~1.2m,之后将所述冲击钻机自内护筒(3)提出;此时,所述内护筒(3)底部留有一层由 被所述冲击钻机击碎后的岩石颗粒组成的支垫层; 步骤4044、水源封堵:对内护筒(3)底部进行注浆堵水,并使得内护筒(3)底部紧固嵌入 暗河(1)底部的岩层上。
5. 按照权利要求4所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:步骤4041中进行内护筒安装孔钻取之前,先对暗河(1)的河床是否平整进行试 探;实际对暗河(1)的河床是否平整进行试探时,将所述冲击钻机的冲锤沉入当前状态下需 穿越溶洞底部,当连接冲锤的钢丝绳摆动严重,则说明暗河(1)的河床上有独柱石或狼牙 岩,此时需先将河床上的独柱石或狼牙岩清除;反之,当连接冲锤的钢丝绳轻微摆动,则说 明暗河(1)的河床平整;步骤4042中所述内护筒(3)由多个内护筒节段拼装而成,上下相邻 两个所述内护筒节段之间以焊接方式进行固定连接;步骤4044中对内护筒(3)底部进行注 浆堵水时,所采用的注浆堵水材料为聚氨酯注浆材料或水泥水玻璃双液浆。
6. 按照权利要求2所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:步骤402中对所下放钢护筒进行固定时,以埋设方式对所述钢护筒进行固定;步 骤403中采用冲击钻机由上向下进行钻进过程中,当钻进至距离需穿越溶洞顶部lm时,立即 减小所述冲击钻机的冲击行程,以短冲程、快频率方式击穿所述需穿越溶洞。
7. 按照权利要求2所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:步骤403中采用冲击钻机由上向下进行钻进过程中和步骤404中采用冲击钻机继 续向下钻进过程中,泥浆护壁时所采用泥浆的比重为1.2~1.5、粘度为22s~30s、含砂率< 4%、pH值为8~10且胶体率2 95%;步骤405中钻进至设计深度后,还需对所成型钻孔进行 清孔;实际进行清孔时,先将所述冲击钻机的冲锤提高至距离所成型钻孔孔底20cm,再将栗 管插入至所成型钻孔孔底,并通过所述栗管进行反循环清孔。
8. 按照权利要求2所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:步骤404中采用能量传递法对当前状态下需穿越溶洞进行处理时,通过向步骤 403中所钻钻孔内抛填填充混合物对需穿越溶洞进行回填;所述需穿越溶洞为洞高小于2m 的小型溶洞、洞高为2m~5m的中型溶洞或洞高大于5m的大型溶洞; 当需穿越溶洞的洞高小于2m时,所抛填的填充混合物为由片石和粘土块组成的第一填 充混合物;所述第一填充混合物中片石和粘土块的质量比为(0.8~1.2):1,所述第一填充 混合物中片石的粒径为l〇cm~15cm; 当需穿越溶洞的洞高为2m~5m且内部有流塑状填充物时,通过向步骤403中所钻钻孔 内抛填第二填充混合物对需穿越溶洞进行分层回填并夯实;每次填高1.5m~2.5m,每次填 高之前先向所述钻孔内注入水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液,再向所述钻孔内抛填所述第二 填充混合物,每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行夯实,并使得所注入的水泥 砂浆或水泥水玻璃双浆液进入所抛填第二填充混合物内;所述第二填充混合物由片石、碎 石和粘土块混合而成,所述第二填充混合物中片石、碎石和粘土块的质量比为(1.8~2.2): (0.8~1.2):2;所述第二填充混合物中片石的粒径为15cm~25cm,碎石的粒径在7cm以下; 当需穿越溶洞为洞高2m~5m且内部无填充物的空洞时,向步骤403中所钻钻孔内充填 混凝土对需穿越溶洞进行回填; 当需穿越溶洞的洞高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,通过向步骤403中所 钻钻孔内抛填第三填充混合物对需穿越溶洞进行分层回填并夯实;每次填高1.5m~2.5m, 每次填高之前先向所述钻孔内注入水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液,再向所述钻孔内抛填所 述第三填充混合物,每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行夯实,并使得所注入 的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液进入所抛填第三填充混合物内;所述第三填充混合物由块 石、粘土块、片石和碎石混合而成或者由块石、片石、碎石和袋装粘土混合而成,所述第三填 充混合物中块石、粘土块、片石和碎石的质量比为(1.8~2.2):(1.8~2.2):(0.8~1.2):1, 且所述第三填充混合物中块石、片石、碎石和袋装粘土的质量比为(1.8~2.2) :(0.8~ 1.2): (0.8~1.2): 1;所述第三填充混合物中块石的直径为40cm,片石的粒径为15cm~ 25cm,碎石的粒径为5cm。
9. 按照权利要求8所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:当需穿越溶洞的洞高小于2m时,向步骤403中所钻钻孔内抛填第一填充混合物对 需穿越溶洞进行回填,直至回填至需穿越溶洞顶部上方lm为止; 当需穿越溶洞的洞高为2m~5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,采用所述第二填 充混合物对需穿越溶洞进行分层回填并夯实,直至回填至需穿越溶洞顶部上方lm为止;每 次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行夯实,且待所回填第二填充混合物的内部孔 隙被预先注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液堵塞后停止冲击;分层回填完成且待所回填 第二填充混合物与所注入水泥砂浆或水泥水玻璃固结为一体后,再采用冲击钻机继续向下 钻进; 当需穿越溶洞为洞高2m~5m且内部无填充物的空洞时,向所钻钻孔内充填所述混凝土 对需穿越溶洞进行回填,直至回填至需穿越溶洞顶部上方lm; 当需穿越溶洞的洞高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,采用所述第三填充 混合物对需穿越溶洞进行分层回填并夯实,直至回填至需穿越溶洞顶部上方2m~3m为止; 每次填高之后均采用所述冲击钻机反复冲击进行夯实,且待所回填第三填充混合物的内部 孔隙被预先注入的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液堵塞后停止冲击;分层回填完成且待所回 填第三填充混合物与所注入水泥砂浆或水泥水玻璃固结为一体后,再采用冲击钻机继续向 下钻进。
10. 按照权利要求8所述的串珠式岩溶地区深水桥梁水中墩大口径钻孔粧施工工艺,其 特征在于:当需穿越溶洞为洞高2m~5m且内部无填充物的空洞时,所述混凝土为片石混凝 土,所述片石混凝土由C30混凝土和粒径为15cm~25cm的片石混合而成;采用所述片石混凝 土对需穿越溶洞进行回填时,通过混凝土栗送设备向步骤403中所钻钻孔内注入C30混凝 土,且注入C30混凝土的同时,向所钻钻孔内抛填粒径为15cm~25cm的片石,并通过所述冲 击钻机反复冲击对所注入C30混凝土与所抛填片石进行混合;待所述片石混凝土凝固后,再 采用冲击钻机继续向下钻进; 当需穿越溶洞的洞高大于5m且内部有塑状和/或流塑状填充物时,向所述钻孔内抛填 所述第三填充混合物的同时,还需向所钻钻孔内投放稻草,并且还需向所钻钻孔内所注入 的水泥砂浆或水泥水玻璃双浆液中添加有缓凝剂。
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