维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信息 。建筑与工程Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００７年第２２期 浅谈岩溶地区桥梁桩基础施工技术及质量控制 张海健谷永煌杜来秋 （济宁市公路管理局 山东 济宁２７２０１ ３） 摘要：目前，为了满足设计要求，在岩溶地区修建桥梁采用了灌注桩的施工方法，因其地质的复杂性，对灌注桩的处理有很大的难度，既要 保证工程质量，还要满足工程进度，因此处理好桩基的施工，对于整个工程起着至关重要的作用。一般的桥梁，其基本地质层有砂砾层、裂隙地 质（未完全风化层）、溶洞地质、弱风化石灰岩地质等。本文结合对日东高速公路尼山连接线夫子洞大桥岩溶桩基的施工及质量控制提出一点认 识和见解。与同行们共同分析与探讨。 关键词：岩溶地区；桩基础施工；技术及质量控制 １．工程概况及地质情况 或在几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材 夫子洞大桥是日东高速公路尼山连接线上唯一的一座大桥，位于 料的利用率高。 山东曲阜市孔子出生地尼山，桥长１０４．５４米，宽１３米，上部为２Ｏ米 ４．２施工方法 先张预应力空心板，下部为柱式墩台，灌注桩基础，桥位部分位于缓和 ４．２．１钻前准备工作 曲线段上，与顺桥向墩、台成５Ｏ度交角。全桥共有灌注桩１８根，直径 ４．２．１．１仔细进行高程测量，根据地质资料详细掌握溶洞出现的位 均为１．２米。 置，并推断其范围大小。并制定详细的施工方案和技术保障措施。 该桥地层主要有砂砾、页岩、弱风化石灰岩、断层泥组成．位于尼 ４．２．１．２对于有溶洞的孔位，把地质柱状图和施工方案单独列出。 山断裂断层破碎带上，场区内及附近断裂发育，均为不活动或弱活动 发给相关人员，让钻机操作手、机长、技术人员、作业队长都熟悉溶洞 断裂。根据地质勘测资料，分为两种情况，分别为溶孔、裂隙和溶洞。溶 的位置、大小、填充情况以及应采取的施工方案和措施。 孔和裂隙地质处有严重的漏水、漏浆现象。溶洞最深１．５米。单层空腹 ４、２．１ ３备足成孔用水、粘土、片石等必备材料，确保溶洞穿越时迅 溶洞。 速补水、补浆。以防坍 Ｌ，并及时抛填拈土、片石，以恢复正常的钻孔作 ２．对岩溶区的设计要求 业。对于有较大溶洞发生严重漏浆时，应准备充足的普通硅酸盐水泥． ２，１应详细测设出每根桩的位置，在其每根桩中心必须用地质钻 进行封堵，可以增加护壁强度，堵住溶洞。 机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，画图列表，为 ４．２，１．４要有处理施工故障的备用机具设备，如打捞、急救以及不 制定相应施工方案提供详实依据。 同性能的其他钻机、机具等。 ２，２对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水 ４，２．１．５泥浆可用膨润土拌制，也可采用性能良好的其他粘土拌 量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。 制，制浆池、储浆池、沉淀池均设在钻机周围，并用循环胶管连接，以形 ２－３根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶 成良好的泥浆循环系统。 洞处理方案、成孔方法及施工措施。 ４．２，１，６准备部分钢制护筒，钢护筒内径比相应的桩径大２０ｃｍ，分 ２，４对每种处理方案，都要进行仔细的计算，施工前在桥位外进行 节卷制，单节高度２ｍ。 溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。 ４．２，２钻孔方法 ２．５遇到大溶洞时，必须请监理工程师和设计单位核查。明确处理 根据溶洞发育的特点，将其分为三类：轻微溶蚀、一般溶洞、复杂 方案，并报监理批准后实施。 溶洞。据其特点采用相应的钻孔及方案。 ３．常见施工事故 ４．２，２，１轻微溶蚀 ３．１斜桩、卡钻。因钻孔桩桩径范围内基岩纵、横向起伏较大，部分 溶蚀发育轻微，封闭的比较小的溶洞，施工中漏浆量较小的，采取 溶蚀导致基岩半边露头，在钻进过程中容易出现斜桩或卡钻。 注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满，发 ３．２塌 Ｌ、扩孔、埋钻。当钻进过程中到达溶洞或裂隙发育的位置。 生漏浆现象时，则采取加填片石、黄土挤密填筑溶洞，直至停止漏浆； 泥浆向溶洞或裂隙处渗漏，破坏了上部覆盖层的护壁压力，导致塌孔、 若充填物呈松散或软塑状态时，直接注浆固结即可：若充填物已固结呈 扩孔、埋钻。 硬塑状态时，则可以直接冲孔，但需加强泥浆护壁。 ３＿３断桩。采用片石、黄泥、水泥等材料封堵溶洞和裂隙．在钻锤的 ４．２．２．２一般溶洞 强大冲击力作用下，易在桩径外溶洞区形成负压，浇筑混凝土使压力 溶洞发育明显，埋置较深，无大裂隙穿过，施工时明显漏浆，但施 释放，部分黄泥等杂物进入混凝土中，形成断桩。 工措施得当，可不致塌孔。施工时采用大于桩直径０．２ｍ的钢护筒跟进 ４．施工技术方案 至强风化石灰岩层，防止中粗砂层塌孔，进尺至溶洞顶板１—２ｍ时，采 ４．１施工方案的选择 用５０ｅｍ短进尺，专人观察有无漏浆，若发现漏浆，迅速采用片石、水泥 ４．１．１钻孔桩施工 包、黄土报等堵漏，并及时补浆。在溶洞内钻进时加大泥浆比重，每进 由于地层中有较厚的中粗砂层、页岩、弱风化石灰岩，因此施工时 尺１～２ｍ回填一次，直至穿过溶洞。 优先选用冲击钻。 ４．２．２．３复杂溶洞 ４．１，２护筒跟进法 溶洞发育明显，并有明显裂隙，施工时漏浆严重。采用全护筒跟进 由于溶洞上方有较厚的砂砾层，采用护筒跟进法的方法进行施 至岩层顶面，防止因漏浆量大而导致覆盖层塌孔。 工，以防坍孔。 １）由于上部覆盖沙层较厚，所以在钻进时采用膨润土护壁，泥浆 ４．１．３多次填筑．重复钻进法 稠度不低于１．２ｇ／ｅｒａ３。当进尺到达岩层顶面时，用导管灌入Ｃ２０水泥 对于有小型溶洞和有溶孔或存在裂隙的桩基采用此方法能够降 砂浆到孔底，然后再用吊车或直接使用钻机预埋直径１．６５ｍ的钢护筒 低工程成本。有溶孔或裂隙的部位漏浆现象非常严重的，采取及时补 至岩层顶面位置，一般长度在５－１５ｍ，防止上部覆盖层塌孔。 浆，多次填筑片石和粘土，重复进行钻进，直至穿越该地层，能够有效 ２）灌入高标号砂浆后停止钻进４８小时左右．待砂浆固结钢护筒 保证工程质量。 后，采用常规溶洞区域桩基础施工方法进行成孔施工．溶洞顶板的击 ４．１．４注浆法 穿采用短进尺，溶洞内钻进采用先回填再进尺。边回填边进尺。 当溶洞内有填充物填满或有流砂的．或当溶洞为空洞或填充物不 ３）对无填充物溶洞，溶洞顶板的击穿．先采用３０ｅｍ的小钻头击穿 满（水洞）且深度在３ｍ以内的，在钻孔桩施工前先进行预处理，采用 顶板，让击穿后的顶板仍有一定的受力性能．然后用粘土、砂浆或低标 静压化学灌浆法固结填充物和流砂．或用此法填满溶洞．在固结体达 号砼对空洞进行回填．回填密实并达到一定强度后．正常钻进施工。 到一定强度以后再钻孔施工。静压化学灌浆的加固特点浆材可在几秒 ４）穿过溶洞后，换用大钻头按正常施工方法钻进。ｆ下转第６２页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信｜１ ０计算机与信息技术Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００７年第２２期 表２ ＰＣ—ＧＩＳ与ＥＭ—ＧＩＳ的比较 （上接第９０页）５．施工质量控制 比较内容 ＰＣ—ＧＩＳ ＥＭ～ＧＩＳ ５．１为保证钻机不因塌孔、扩孔、漏浆等因素而倾斜。钻机纵横向 支撑应加长，超出预计的塌孔范围，一般采用型钢或钢管，同时钻机应 程序和数据的存储方式 ＰＣ机硬盘 嵌入式的存储卡 用揽风绳进行拴拉。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位 程序的容错程度 高 不允许有错 移或沉陷。 程序的惨改和省级 方便 很复杂 ５．２采用逐桩钻探的方法，充分发现溶洞的发育情况，做到心中有 数。当钻至溶洞顶１米左右时，应准备足够的片石和粘土。用冲击钻冲 程序的安全性 低 高 孔时，要轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过５０ｃｍ。所 程序的通用性 高 低 有卡扣及钢丝绳必须预先进行测试检查．逐渐将击穿，以防止卡钻。 程序的可靠性 低 高 ５－３泥浆必须采用膨润土，容重达１．２ ｃｍ 以上．减少孔壁内外的 压力差，有效护壁，防止塌孔。另外为防止泥浆沉淀，易在泥浆中掺入 Ｉ目标代码的大小限制 基本无限制 要求代码尽可能精炼 ０．１％～０．４％的纯碱。 ５．４对于上层砂层较厚时，为防止钻进过程中发生坍孔现象，应增 由于嵌入式ＧＩＳ平台的特殊性，在进行嵌入式ＧＩＳ开发设计时需 大泥浆比重，使相对密度不小于１．４，以增强护壁。坍孔严重时可将护 要遵循以下几点原则： 筒增长至穿过砂层厚度，然后继续钻进。 １）尽量减少移动端数据本地存储量 ５．５采用间断式循环排渣。一方面保证孔底有一定厚度的沉渣，遇 嵌入式设备通常只有有限的存储空间，虽然技术的不断提高使存 小裂隙或小溶洞可随时封堵：另一方面可保证泥浆浓度．防止塌孔。 储器的容量不断增加，但在大多数应用中，存储容量仍然是宝贵的。所 ５．６根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要安排专人观测护筒 以嵌入式ＧＩＳ系统必须是低存储要求的。从服务器端获取所需数据是 内泥浆面的变化，或制作一漂浮标志物，随时进行观察，一旦泥浆面下 一个非常好的办法。 降，应迅速补浆、补水。击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不 ２）合理组织空间数据的逻辑结构 同，采取不同的钻进方法。当填充物为软弱粘土或淤泥时，应向孔内投 鉴于嵌入式ＣＩＳ的开发平台和移动设备性能的考虑，为了提高软 入粘土、片石混合物（比例１：１），冲砸固壁；当为砂层、卵石层时还应 件的运行速度和节约设备的内存空间，嵌入式ＧＩＳ软件应该具有自身 提高泥浆的粘度和相对密度；当为空腹溶洞时，在击穿后，应迅速将钻 的空间数据模型及适应该数据模型的数据结构。 头提出孔外，同时大规模填筑粘土和片石．并同时注入泥浆和水，待稳 ３１合理设计用户界面 定后，在重新进行冲孔。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。 移动设备的屏幕不仅分辨率低而且形状也各不相同，如同是采用 ５．７溶洞顶板的击穿采用小冲程，一般８０ｃｍ以下，溶洞内进尺采 Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍ０ｂｉｌｅ的Ｐｏｃｋｅｔ ＰＣ屏幕分辨率为３２０Ｘ２４０．而Ｓｍａｒｔ Ｐｈｏｎｅ 用轻压钻进，每进尺２．Ｏｍ回填２．Ｏｍ，循环至桩底，使孔壁充分积压密 则为１７６ Ｘ ２２０，并且各自都有纵向、横向、方形等不同形状的版本。对 实，防止扩孔。 于数据量丰富的ＧＩＳ数据，应合理设计软件的用户界面以适合不同分 ５．８钻进过程中发现漏浆时，应迅速提锤，操作手离开钻机，避免 辨率不同形状的设备，以满足用户实际使用的需要。 此外，大部分移动设备没有鼠标和键盘等输入设备，有的只有屏 安全事故的发生，同时采用多个大泥浆泵补浆．并用装载机投入事先 准备好的粘土包、水泥包、片石强行堵漏．防止塌孔，直至泥浆面稳定 幕触摸的方式，所以在操作方式上，与普通ＰＣ机有很大不同．因此设 计一个方便、简练的操作界面也是嵌入式ＧＩＳ开发中值得注意的地 为止。 ５，９根据地质勘测资料，对于大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上 方。 方有较厚的砂砾层时，为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取护筒 ４）考虑离线情况 跟进法施工。当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范 嵌入式ＧＩＳ采用无线网络作为数据交换介质。由于目前的无线网 络还不完善，存在着传输速率低，容易断线等特点，嵌入式ＧＩＳ在开发 围上下慢放轻提，冲锤不明显受障碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂 直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用冲击钻把内护筒防入外护筒 过程中应充分考虑到网络的不稳定性。比如将一些临时数据缓存在本 地是一个比较好的解决方法 内至孔底。然后回填粘土片石混合物（比例１：１），采用１—１．５米的冲程 将冲砸密实，再转入正常钻进。 四、结论 ５．１０对小型或多层溶洞，为防止其与相邻孔窜孔或成孔后孔型呈 随着个人嵌入式设备的普及，嵌入式ＧＩＳ的前景非常乐观。人类 葫芦状，必要时可灌注低标号混凝土进行填充，等强度提高后再钻进。 ８０％的活动都与空间信息有关，嵌入式ＧＩＳ作为个人接收和处理空间 ５．１１如果发生卡钻等情况，可采用小爆破的方法．冲击岩石松动． 信息的工具必然会得到更进一步的发展。作为一个新兴的地理信息应 提出钻头。 用领域，嵌入式ＧＩＳ的发展离不开相关硬件和软件技术。嵌入式设备 ５．１２钻孔达到设计标高并且嵌入完整基岩后，对孔径、孔深、孔 性能的提高、无线通信技术、Ｉｎｔｅｍｅｔ技术的发展必然会给嵌入式ＧＩＳ 带来更大的发展。 形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合，经监理工程师同意即可终 孔，此桩即成孔。 ５．１３第一次清孔采用掏渣法进行清孔，最好安排在白天进行，要 参考文献 求用手摸泥浆无２－３ｍｍ大的颗粒为止．并使泥浆的相对密度减小到 ［１］马常杰．嵌入式软件开发与Ｅｍｂｅｄｄｅｄ—ＧｌＳＩｒ．］．地理与地理信息科学，２００３，５： ２Ｏ一６２． １．１一】．２。降低相对密度的方法是在掏渣后有一根水管插到孔底注人高 ［２］魏晓峰．基于ＡｒｃＰａｄ的移动ＧＩＳ开发与应用【Ｊ１，测绘与空间地理信息， 压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度逐渐降低达到所要求的清孔 ２００４．５：８９～ｌｏ６． 标准后，即可停止清孔。 ［３］王继周，李成名．嵌入式移动ＧＩＳ研究移动ｆＪ１，测绘科学，２００３，５：４６－５０． ５．１４钢筋笼的就位及砼的灌注要迅速、及时。灌注砼时，应派专人 ［４］陈飞翔，谢忠，周治武．嵌入式ＧＩＳ的研究与开发，计算机与现代化．２００３。３． 观察砼面上升情况和出浆量的变化。砼上升高度和出浆量与砼的灌入 ［５］Ａ．Ｓａｉ Ｖｅｎｋａｔａ Ｌａｋｓｈｍｉ，Ｐ．Ｓ．Ｂｈａｖａｎｉ Ｋｕｍａｒ．Ｊ．Ｓａｉ Ｂａｂａ．Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＧＩＳ ｆｏｒ 量成正比，若有异常，应分析原因并采取相应对策。 ｃｅｎｓｕｓ ｍａｐｐｉｎｇ田，Ａ ＵＩ Ｆｏｒ Ｗｅｂ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ Ｏｎ Ｖｅｒｙ Ｓｍａｌｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ．ＵＩＳＴ Ｏｌ 结语：在桩基施工过程中，我们通过以上几项控制处理措施，基 Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ｌ １－１４，２００１。２４—２７． 本上顺利地解决了岩溶、砂砾地区桥梁钻孔桩的技术难题，成桩质量 ［６］李科，王安健，张太平．选择合适的嵌入式系统硬件平台进行ＧＰＳ设备开发 较好，经检测全部为Ｉ类桩，取得了良好的工程质量和社会经济效 ｆＪ１，测绘与空闯地理信息，２００６，４：８９～１０６ 益。 ［７］ＧＩＳ公园ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｉｓｐａｒｋ．ｃｏｒｎ． ［８］Ｅｓｒｉ公司ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｓｒｉ．ｃｏｒｎ． ［９］ｅＮｅｔ硅谷动力＞企业软件频道ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｅｔ．ｃｏｒｎ；ｃｎ． ［１Ｏ］张超．地理信息系统教程【Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００３． 作者简介：石文杰（１９８２－），女，河南濮阳人，硕士研究生。只要从 事地理信息系统的研究与开发