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挖掘工法各地層施工之溶洞

時間:2019-06-10 16:46   作者:地星機械設備 點擊:
    溶洞施工關鍵詞:憋鉆、偏孔、漏漿、超方。
    解決措施關鍵詞:復合工藝、操作控制、強制導向。
    一、溶洞成因
    溶洞的形成時石灰巖地區地下水長期溶蝕的結果。石灰巖里不溶性的碳酸鈣受水和二氧化碳的作用能轉化為微溶性的碳酸氫鈣。由于石灰巖層各部分含石灰質多少不同,被侵蝕的程度不同,就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態和奇異景觀的溶洞。這種現象在亞德利亞海岸的咯斯特高原最為典型,所以常把石灰石地區的這種地星稱為咯斯特地貌。
    二、溶洞關注點
    1、埋深:根據溶洞埋深位置,可選擇工藝類型,其外,掌握溶洞埋深位置,可提前更換鉆具,操作控制,做好施工準備。
    2、填充:溶洞填充類型分為全填充、半填充和無填充,有填充物有利于旋挖施工,減少漏漿及混凝土超方。
    3、尺寸:巖土勘探時會記錄溶洞上頂及下底標高,溶洞尺寸大小,直徑影響施工難度,對于旋挖施工,溶洞越小越有利于施工。
    三、溶洞機型配置
    1、主機:溶洞巖壁堅硬,建議選配250以上機型,提升入巖能力,其次主機型號配備機鎖桿,滿足樁徑、樁長需求。
    2、鉆桿:選用機鎖鉆桿,傳遞更大軸壓入巖。
    3、鉆具選配:溶洞多發生于喀斯特地貌,因此石灰巖居多,有時為白云巖,應選用入巖鉆具。全風化石灰巖及溶洞填充物可選用截齒雙底入巖鉆具;中風化石灰巖及溶洞巖壁可使用截齒筒鉆及Y形筒鉆鉆進,微風化石灰巖可選用牙輪筒鉆取芯或牙輪/滾刀全斷面鉆進。
    四、溶洞施工工藝
    根據水文、巖土、溶洞大小及溶洞填充物選擇施工工藝。
    1、干成孔工藝:無地下水、地質密實堅固、溶洞無填充物或填充物密實,無塌孔情況下,可選擇干成孔工藝。
    2、泥漿靜壓工藝:地下水位高且豐富,孔內存有流塑、松散地質,溶洞體積小,或溶洞內為全填充物,不漏漿或失水率低情況下,采用泥漿護壁靜壓工藝。
    3、長/全套管復合工藝:溶洞埋深淺,或大體積溶洞,泥漿流失情況下,可采用長/全套管施工工藝,套管將溶洞位置防護,其余巖土采用干成孔或泥漿靜壓工藝。
    4、混凝土護壁工藝:無論采用干成孔還是泥漿靜壓工藝,孔內出現局部塌孔或偏孔時,可回填C15低標號混凝土填充溶洞,填充覆蓋塌孔及偏孔處,待混凝土達到初凝強度后,使用截齒筒鉆取芯形成護壁,填充或修正偏孔。
    五、溶洞操作控制
    1、發動轉速:鉆進至溶洞巖壁部位,由于受力不均可能導致偏孔或憋鉆發生,因此發動機低轉速輸出,油門低檔位3—5擋。
    2、動力頭轉速:動力頭同樣為低轉速輸出6rpm—10rpm。
    3、軸壓及加壓方式:低軸壓輸出,采用懸吊、點浮動、點加壓方式。
    4、主卷揚:實時監測主卷提升負載,采用低速提升/下放控制方式,預防卡/夾鉆。
    六、預防溶洞偏孔
    采用干成孔或泥漿靜壓工藝時,鉆斗鉆進至溶洞上頂、下底時負載不均,鉆斗在溶洞內失去孔壁束縛,很有可能出現偏孔。
    1、筒體:保障筒體直徑,采用直筒鉆體,提升筒體高度可強制導向,都可有效抑制偏孔。
    2、注漿/旋噴/回填:無充填物溶洞可提前注入水泥砂漿之填充,待鉆進時可有效防止偏孔;全充填或半充填溶洞,可采用高壓旋噴硬化或回填C15低強度混凝土,待達到初凝狀態,采用取芯筒鉆從新鉆進,在孔壁束縛下,防止或減緩偏孔。
    3、多層溶洞處理:多層溶洞可降低樁基承載力,存在砼流失等問題,因此樁基必須穿過多層溶洞,提高樁基承載力及預防砼流失問題。如溶洞埋深較淺,可采用全套管工藝,使用全回轉鉆機連續下套管,直至套管底口穿越埋深最底層的溶洞,旋挖鉆機繼續鉆進,提高孔底承載及孔壁摩擦力。
    如多層溶洞埋深很深,可采用變徑樁+變徑護筒單獨防護方法,例如設計樁徑為米,上部可采用3.1米,之后變徑2.9米,再變徑2.7米,最后成孔樁徑保持2.5米不變,每穿過一層溶洞即變徑一次,使用振動錘、搓管機或全回轉鉆機下鋼護筒,鋼護筒直徑比防護孔徑小100mm,護筒底口穿過溶洞1-2米將其防護,孔內下人員將護筒隔斷分離。
 
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