CN109137950A - 强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，沿桥墩承台临河侧钻设至少一排注浆孔，采用注浆管向每个注浆孔内压注化学浆液，截断桩外水系与基桩的连通；环绕每根桩基周围再钻设多个注浆孔并注浆；桩基挖孔施工过程中，对孔壁出现的裂隙水，采用木楔子、钢筋结合棉絮或海带进行插打封堵；对护壁和护壁的接头处出现渗水现象，采用高压化学注浆对渗水处进行堵漏；同时在桩孔内设置多台大功率潜水泵抽水，在孔内出现积水时，边抽水边施工。本发明能确保干孔浇筑基桩混凝土，保证成桩质量。

Description

强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法
技术领域
本发明属于桥梁基础工程施工领域，涉及一种强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法。
背景技术
岩溶地貌主要由岩盐、石膏、石灰岩等可溶性岩层组成，因常年受地下水流的侵蚀而逐渐形成溶蚀的沟槽或溶洞，地下水丰富，在跨河流、峡谷等富水工程环境下，甚至和附近的江河连通。在岩溶地区进行桥梁桩基施工，经常会遇到强透水现象，对桩基正常施工造成极大的不利影响。目前，缺乏在强透水岩溶区域桩基施工尚无成熟的止水经验和方法，在施工中遇到强透水现象时，一般是对透水处临时封堵止水，配合大功率排水泵，但止水效果往往不理想，无法提供干孔浇筑桩基混凝土环境。
发明内容
本发明的目的在于针对岩溶地区桩基施工中遇到的强透水问题，提供一种行之有效的强止水方法，为此类地区桩基施工提供借鉴。
本发明的技术方案如下：
一种强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：
(1)帷幕注浆：所述帷幕注浆是沿桥墩承台临河侧钻设至少一排注浆孔，采用注浆管向每个注浆孔内压注化学浆液，浆液挤出溶洞侧壁岩缝中的水，使得溶洞侧壁裂隙、溶洞和河水连通部位被具有一定强度的浆体充填密实，并与岩体固结成一体，形成止水帷幕，截断桩外水系与基桩的连通；
(2)孔周压浆：环绕每根桩基周围再钻设多个注浆孔，向注浆孔内压浆；钻孔和压浆工艺与上述帷幕注浆相同；
(3)裂隙水处理：帷幕注浆和孔周压浆孔后，开始桩基挖孔施工；施工过程中，对孔壁出现的裂隙水，采用木楔子、钢筋结合棉絮或海带进行插打封堵；
(4)护壁渗水处理：在护壁和护壁的接头处出现渗水现象使，采用高压化学注浆对渗水处进行堵漏；
(5)孔内水泵抽水：在桩孔内设置多台大功率潜水泵抽水，在孔内出现积水时，边抽水边施工，保持孔底无水施工环境。
本发明提供了一种适合透水岩溶地区超过4m大直径基桩施工成熟可靠的止水工艺，在挖孔前对岩溶地层进行预处理，包括帷幕注浆和孔周压浆；还提供了挖孔施工过程突发情况的处理工艺，能确保干孔浇筑基桩混凝土，保证成桩质量。我国岩溶发育地域分布十分广阔，西南地区，华南地区，东北辽宁等地存在大面积的岩溶地层，因此本发明适用范围较广。
附图说明
图1是本发明的注浆孔布设方式示意图。
具体实施方式
以下结合一具体实施例，对本发明的方法具体说明。
申请人施工的某特大桥靠近三峡库区，由于主墩桥位处土体松散、透水性强、临江地质裂隙发育；桩基施工后期受三峡蓄水影响很大，使得桩基施工中桩基透水十分严重。申请人结合施工过程中的经验，并进一步研究，总结出采用本发明的方法施工，并在后期的桩基施工中运用，取得了较好效果。具体实施方式如下：
(1)首先对施工平台沿江边进行帷幕注浆。
如图1所示，所述帷幕注浆是沿桥墩承台1临河侧钻设至少一排注浆孔2。采用注浆管向每个注浆孔内压注化学浆液，浆液挤出溶洞侧壁岩缝中的水，使得溶洞侧壁裂隙、溶洞和河水连通部位被具有一定强度的浆体充填密实，并与岩体固结成一体，形成止水帷幕，截断桩外水系与基桩的连通。
注浆孔排数根据具体施工止水效果而定，本实施例中设置了两排。将注浆孔布置在桩基外围靠近江面3一侧，两排注浆帷幕平面形态均呈“)”型，半环绕承台，可以有效截断地下水与挖孔桩之间的通道。
(2)如图1中所示，环绕每根桩基4周围再钻设多个注浆孔，向注浆孔内压浆；钻孔和压浆工艺与上述帷幕注浆相同。
由于两岸主墩靠近江面，且地表土均为堆积土，渗水严重，为了保证注浆起到良好效果，注浆孔形式采用短间距单排孔布置，设置注浆孔时，承台临河侧的注浆孔，以及环绕每根桩基的注浆孔，孔间距为35cm，孔径为110mm，孔深进入地下完整基岩最少1米，孔斜不超过0.4m，以防止孔壁坍塌。
化学注浆采用水灰比0.36的浆液。具体配比如下表：
材料 水泥 水 膨胀剂 高效减水剂
每m<sup>3</sup>用(Kg) 1356 488 108.5 33.9
注浆管可采用带孔眼的焊接钢管或无缝钢管(又称花管)。注浆管壁上有眼部分的长度应根据注浆孔的位置和注浆区域来确定，其余部分不钻眼，并用止浆塞将其隔开，使浆液只注入到有效区域。
注浆前，先用注浆机泵压清水进行清孔，直到排浆管排出清水后，完成清孔。
注浆孔注前要进行简易压水，主要了解岩层的渗透率，注后也要做简易压水，压力为80％的注浆压力。选取代表性孔进行注水试验，确定注浆前单位长度吸水量。注水试验完成后，开始注浆，按照先上游后下游，先无水孔后有水孔的原则进行。注浆压力一般为1.5倍水头以上，注浆压力范围下限为0.45MPa，上限为2MPa。每个注浆孔的注浆要达到设计注浆量或注浆结束条件。
所述设计注浆量为：在设计注浆压力范围内，注浆孔吸浆量不大于0.4升/分钟时，再续注30分钟可结束；所述注浆结束条件为：注浆压力达到设计注浆压力上限。
(3)帷幕注浆和孔周压浆孔后，开始桩基挖孔施工；施工过程中，孔壁经常会出现裂隙水。裂隙水出水点一般不会太大，长度从几公分到十几公分不等，宽度一般为几公分。但是，裂隙水存在一定压力，出水口的流速比较大。对于裂隙水的处理，可采用木楔子、钢筋结合棉絮和海带进行插打封堵。海带吸水膨胀后可以将裂隙胀满，逐渐把水堵住。这种方法取材方便、简单可行，而且止水效果比较好。
(4)护壁渗水处理：挖孔桩施工中，浇筑护壁时经常出现掉模或者护壁浇筑质量不过关的现象。在地下水比较丰富的地区，就容易在护壁和护壁的接头处出现渗水现象，当孔壁四周的水压较大时，也会对桩基施工质量造成较大影响。
出现这种情况时，采用木楔子、钢筋结合棉絮和海带的方法进行封堵的效果不太理想；采用堵漏网并结合混凝土的办法堵水时，由于凝固速度相对较慢，作用也十分有限。此时，可采用高压化学注浆进行堵漏，化学注浆成分与上述注浆孔注浆相同。
(5)孔内水泵抽水：施工过程中，因降雨等原因会导致江水水位上涨，使桩孔内外水头差过大，孔壁透水，造成孔内积水。为保证正常施工，可在桩孔内设置多台大功率潜水泵抽水，在孔内出现积水时，边抽水边施工。本实施例中，在孔内安放了多台18.5KW、22.5KW的大功率潜水泵进行抽水，边抽水边施工，以保持孔底无水施工环境。
本实施例的大桥位于三峡库区，三峡大坝9月上旬开始蓄水，9月底桥位区水位为165m，10月10日桥位区水位达到175m，而桩基施工平台标高为166.5m。为了保证在三峡蓄水期间仍能进行桩基施工，在承台处设置了钢筋混凝土套箱，保证施工不受外部水位升高影响。
另外，本实施例中在一桩基施工过程中，桩孔侧壁出现一0.8m×1m的小型溶洞，本发明采用了“立模+灌注C30水下早强速凝混凝土”的方法成功封堵了溶洞，具体处置过程如下：
a.向溶洞内塞入一根2m长混凝土输送泵管，通过弯头将泵管接出孔外并和泵车相接。
b.利用护壁模板，在溶洞口处立模并加固。
c.准备工作完成后，向溶洞内泵送C30水下早强速凝混凝土。
d.等强3天后，拆除模板，该溶洞被成功封堵。

Claims (10)

1.一种强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：
(1)帷幕注浆：所述帷幕注浆是沿桥墩承台临河侧钻设至少一排注浆孔，采用注浆管向每个注浆孔内压注化学浆液，浆液挤出溶洞侧壁岩缝中的水，使得溶洞侧壁裂隙、溶洞和河水连通部位被具有一定强度的浆体充填密实，并与岩体固结成一体，形成止水帷幕，截断桩外水系与基桩的连通；
(2)孔周压浆：环绕每根桩基周围再钻设多个注浆孔，向注浆孔内压浆；钻孔和压浆工艺与上述帷幕注浆相同；
(3)裂隙水处理：帷幕注浆和孔周压浆孔后，开始桩基挖孔施工；施工过程中，对孔壁出现的裂隙水，采用木楔子、钢筋结合棉絮或海带进行插打封堵；
(4)护壁渗水处理：在护壁和护壁的接头处出现渗水现象时，采用高压化学注浆对渗水处进行堵漏；
(5)孔内水泵抽水：在桩孔内设置多台大功率潜水泵抽水，在孔内出现积水时，边抽水边施工，保持孔底无水施工环境。
2.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：桩基挖孔施工过程中，当桩孔壁出现小型溶洞时，采用以下方法处理：
a.向溶洞内塞入一根2m长混凝土输送泵管，通过弯头将泵管接出孔外并和泵车相接；
b.利用桩孔护壁模板在溶洞口处立模并加固；
c.向溶洞内泵送C30水下早强速凝混凝土；
d.等强3天后，拆除模板，完成溶洞封堵。
3.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：承台临河侧的帷幕注浆孔设置成“)”型，半环绕承台。
4.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：承台临河侧的注浆孔，以及环绕每根桩基的注浆孔，孔间距为35cm，孔径为110mm，孔深进入地下完整基岩最少1米，孔斜不超过0.4m。
5.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：注浆管采用带孔眼的焊接钢管或无缝钢管，注浆管壁上有眼部分的长度根据注浆孔的位置和注浆区域来确定，使浆液只注入到有效区域。
6.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：向注浆孔内压注化学浆液水灰比0.36的浆液。
7.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：所述化学浆液为水泥、水、膨胀剂、高效减水剂按一定比例的混合物，各组分按重量配比为：水泥1356、水488、膨胀剂108.5、高效减水剂33.9。
8.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：注浆前，先连接注浆机，泵压清水进行清孔，直到排浆管排出清水后，在进行后续注浆工序。
9.根据权利要求1所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：注浆前先选取代表性注浆孔进行注水试验，注水压力为80％的注浆压力，以确定注浆前注浆孔单位长度吸水量；注水试验完成后，开始注浆，按照先上游后下游，先无水孔后有水孔的原则进行，注浆压力为1.5倍水头以上，下限为0.45MPa，上限为2Mpa；每个注浆孔的注浆要达到设计注浆量或注浆结束条件。
10.根据权利要求9所述的强透水岩溶地层大直径人工挖孔基桩止水方法，其特征在于：所述设计注浆量为：在设计注浆压力范围内，注浆孔吸浆量不大于0.4升/分钟时，再续注30分钟可结束；所述注浆结束条件为：注浆压力达到设计注浆压力上限。
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