上糕 小 工 梭 岩溶地区桥梁桩基础施工技术探讨 刘凌军 中铁五局集团第二工程有限责任公司 【摘要ｌ位于岩溶较为发育的喀斯特地貌地区的桥梁桩基础施工， 容易出现具有该地质特征的施工事故，本文就观音阁大桥的桩基础施工 过程，简要阐述施工过程中出现的问题，并介绍了相关简单有效的处理方 案。 【关键词】桩基施工；岩溶地貌；技术探讨 三 处理措施和技术保障 考虑工程造价和工期要求，结合现场情况，选择确定了针对上述问 题的处理预案。主要方法有：预先钻孔注浆、及时回填处理、长钢护筒 甚至结构钢护筒等。由于地下水丰富，裂隙分布，注浆效果难以保证，同 时考虑施工成本，采用了改为预防为主、及时处理的方法。 １）处理漏浆、塌孔、泥浆比重的控制是预防此类事故发生的关键， 随着西南地区高速公路建设的迅速发展，西部山区交通条件大为 对于岩溶地段的钻孔作业，可适当加大泥浆比重，钻进过程中可控制到 改善，但限于地形条件，桥梁在线路里程上占有较大比例。西部大通道 １．４左右，泥浆粘度在２０ｓ为宜，必要时添加活碱以改善泥浆性能。灌前 之一的渝湘高速公路，穿越了湖南省西部和重庆市的东南部。而岩溶地 泥浆比重适当调轻，可取规范上限，防止灌前泥浆比重偏小，而造成泥 貌作为重庆东南部主要地质特征给该地段桥梁的施工，尤其是桩基础 浆渗漏或塌孔，但要保证泥浆匀净、防止沉淀超标。钻进过程中，处理漏 施工带来了较大难度，工程进度和成孔、成桩质量受到很大影响。本文 浆和塌孔，回填是常用而有效的方法，其中回填材料是影响处理效果的 就观音阁大桥的桩基础施工过程做出简要的技术总结，以期为该地质 主要因素。为保证泥浆比重和粘度。我们采用的是优质粘土夹杂小片石 条件下的桥梁基础施工和竞价投标积累资料。 进行回填。继而进行小冲程钻进，钻头挤压粘土包裹小片石，挤入孔壁， 工程概况 直至缝隙被封堵，水头稳定，便能够正常进行作业。对于本桥施工未发 本大桥位于重庆市秀山县，全长３１１ｍ，本桥平面分别位于主线 现大体积溶洞，实践证明，该方法简单可行。 Ｒ＝２５００的圆曲线和其缓和曲线上，桥上纵坡为一２．２％；墩台径向布置。 ２）偏孔和螺旋孔。许多裂隙和岩缝岩石突出而局部由土或者随水 全桥先简支后结构连续，分为２联：５＊３０ｍ＋５＊３０ｍＩ下部构造桥台采用 流冲刷沉淀而来的强风化石填充，这种情形便容易发生偏孔，发生偏孔 轻型桩柱式和重力Ｕ型台ｔ桥墩采用柱式墩；桩基础：原设计为人工挖 可通过不定时护桩量测中心和目测钢丝绳摆幅确定。发生偏孔仍可采 一．孔施工，但由于地下水丰富，裂隙溶洞分布，考虑作业安全，改为机械成 用回填纠偏的方法进行处理，不同的是片石和粘土的掺配比例和处理 孔进行施工。 漏浆不同，为了让钻锤平衡垂直下落，需要制造一个具有一定强度的垫 桥位区斜跨河流，总体地貌属构造剥蚀，溶蚀山丘地段，河流形 层，较多的掺配片石夹杂粘土可以达到这一目的，片石强度往往高于受 态弯曲，左岸地形陡峭，自然坡脚在３５－５０度，局部呈陡崖，Ｉ、ＩＩ级阶地 蚀的岩体，很快，岩体被磨耗平整，能够实现正常作业。如该方法处理 发育，以陡坡相连，相对高差在４５ｍ左右，地表５米左右分布粘土或砂粘 土。经地质测绘和勘测，桥位范围存在隐伏溶洞、象鼻危岩和溶蚀洼 地，地下水多为碳酸盐类岩溶裂隙水和松散岩类裂隙水。桥位为地下 水的排泄区。桥址内结合实际条件，采用高密度电法和地质雷达分别探 无效或效果不明显，甚至可采用灌注少量水下混凝土的方法用于处理 加强。螺旋孔是指采用十字冲击锤时，由于孔壁出现高强度探头石影响 冲击锤自由转动或其他原因导致的冲击锤旋转角度极小，锤牙反复冲 击在几乎同一位置，围绕钢丝绳轴线旋转成为螺旋孔，一旦发生这种 测。多处桩基处于裂隙位置，不排除溶洞存在可能性，设计桩底岩层或 情况，大部分冲击功用于克服摩擦，虽有进尺但非常缓慢，进尺量测困 顶板完整。实际施工过程中基本与地勘相符，但裂隙广布。对桩基施工 难，无法顺利到达设计标高和估算灌注参数。遇到这种情形，可通过更 有较大影响。 换大质量不同形状冲击锤来纠正；出现螺旋孔的概率极小，可用多幅冲 ＝，施工工艺和出现的问题 锤进行施工，同时施工过程中应做到勤循环、多刷孔来避免此类现象发 本桥桩基础施工采用应用普遍的方法施工：冲击成孔、正循环泥浆 生。 护壁、清孔、滤砂器滤砂、下笼，导管二次清孔、导管法水下混凝土灌注 ３）混凝土灌注过程中上升缓慢或下沉。经常量测，计算导管埋深是 成桩。在该桥建设中，我们选用了操作工人经验丰富、钻机完好程度较 根本的技术保障，切不可在岩溶地区依据灌注方量估算混凝土上升高 高、拥有原装钻锤的施工班组，但由于桥址范围内裂隙广布，隐伏溶洞， 度，凭感觉进行导管拆除。临灌注完毕，一定要仔细反复量测，待混凝 成孔甚至成功灌注都非常困难，进度一度缓慢。遇到的主要问题有： 土面稳定后才能拔出剩余导管，避免日后接桩带来的质量及工期、工费 １）漏浆频繁。冲击过程中遇到裂隙或溶洞顶部，泥浆迅速流失，孔 影响。适当超灌是保证桩头质量的有效方法，若出于防止混凝土下沉、 壁侧压力失去水头平衡，护壁极易坍塌。在右５－２号钻进中就出现因泥 方便量测控制等考虑，可统一计算，申请地系梁标高提升变更，对保证 浆流失，护壁垮塌而造成的埋钻、机架前段塌陷事故，处理非常困难， 成桩质量以及实现工程经济效益都有较好的效果。 历时１３ｄ，方恢复正常作业。右９－１位于坡地陡崖上，为提供施工场地， ４）卡钻。在左３—２、右１０—１钻进过程中，由于类似偏孔的原因，分别 工区创造条件进行了，Ｊ、爆破加机械开挖形成作业平台，约ｌ６米桩长的桩 发生过一次卡钻事故，处理卡钻通常使用的是水下爆破的方法松动钻 基，成孔、下笼历时近一月，临近灌注前ｌ０分钟，泥浆面迅速下沉见底， 锤，实时起吊的方法；在岩溶地段进行该项处理时要量好卡钻位置，精 泥浆由陡崖下约５０米的缝隙渗出，灌注被迫中止。另有护筒下较浅深度 准下放药包到卡钻位置ｔ操作时尤其需要注意控制药量，防止过震而影 便遭遇裂隙，一开钻便漏浆不得不重新进行护筒埋设的事件发生。 响孔壁稳定、造成裂隙延伸，加大加深继而发生漏浆甚至埋钻事故。若 ２）时发偏孔。钻进过程中时常遇到探头石，排除河道附近桩位可能 发生埋钻事故，无有效方法则可考虑抽浆后，下放长钢护筒或者粘土夹 为漂石沉积的可能外，其他桩位多为岩溶不规则发育的岩石露头，粘土 石分层回填，人工护壁开挖，清理取锤，但处理成本和施工风险巨大。 局部填充空隙所致，钻头下落，软硬不匀，钢丝绳大幅摆动，非常容易发 综上所述，应对岩溶地段的桥梁桩基础施工，根据本桥施工经验， 生偏孔甚至卡钻事故。其中左１０—２、右４—１为纠偏先后处理６次和４次之 总结施工注意事项如下： 多，耗时误工巨大。 １）认真熟悉地质资料和设计图纸，不可迷信钻探资料，结合实际情 ３）混凝土面非正常上升或下沉。在右８－１灌注过程中，混凝土灌注 况，确定是否终孔，是否力１１长桩长，更变桩基类别，以保证桩基承载力。 至孔底６米高度后，ｌ４车混凝土约３３．６方混凝土仅提高灌注高度１．４ｍ， ２）加强预防，详细交底并做好预案；孔边备料，保障造浆粘土、处 如不频繁量测混凝土面高度，核算导管埋深，极易拔脱导管而造成断桩 理用片石供应，保证机械及时使用。 事故。另有桩基按要求超灌桩头高度后，临近结束，发现混凝土面有较 ３）经常关注孔内水头高度，不同地层采用适当冲程，注意护筒埋设 明显下沉，后再补灌；也有个别桩基在地系梁开挖时，桩头标高和灌注 质量，护筒底部用粘土夯实，外围可用砂浆封堵。 时停灰面不一致的现象发生。 （） 下转第２１２页） ２１１ 王 技术 铁矿露天转地下开采的安全问题探讨 孙同辉’刘尹华 闫志强。 １．沈阳万益安全科技有限公司１１００１５ ２．辽宁万益职业卫生技术咨询服务有限公司１１００１５ ３．辽宁省有色地质局一。八队１１００１３ 【摘要】随着铁矿资源的不断开采，很多露天铁矿面临着剥采比过 段，在水平切割回采工作的作用下，水平方向上的应力受到影响而被解 大，成本增加的问题，开始逐步由露天转为地下开采。由于露天转地下开采 除，沿着开采方向进行布置的顶板也会由受到两个方向的压缩应力转变 的特殊性，开采的安全问题需给以更多的重视。本文阐述了露天转地下开 为两个方向上的拉伸应力。 采的特点，在特点的基础上对开采中需要注意的安全问题进行了论述。 【关键词ｌ露天转地下；铁矿开采；安全 应力 蹦期 部位 顶板 采准期 两帮 顶板 回采期 两帮 特质 切向 轴向 切向 切向 轴向 切向 万静 卸压带 穿脉巷道 沿脉巷道 穿脉巷 沿吐永巷道 道 眶 压 压・ 压 拉・・ 压・ 匮 压 难・ 拉・・ 拉・－ 压・ 拉・・ 压 压 拉・・ 拉・・ 压 压・ 压 挝・・ 拉・・ 拉・・ 压 到目前为止，我国已经共有一百多个大中型露天铁矿，这些大中型 的露天铁矿在经过较长时间的开采后，绝大部分已经接近／达到露天 开采的最终境界，已经开始进行了部分高陡坡位置的深入开掘，转成地 下开采。最近几年，随着资源的减少，露天矿产开采的难度也在不断增 加，露天开采转向地下开采的模式是一个必然的趋势。但是，我们知道 地下开采的工程非常的复杂，很多因素参杂其中，在技术上也有相当的 难度，实际开采中可能会遇见很多技术和安全方面的问题。 注：・在表中表示达到破坏强度的压缩应力，・・表示达到丁导致破坏的拉应力。 １ 露天转地下开采的主要特点 露天转入地下开采的铁 由于前期的露天开采，在这些矿区已经 作给边坡带来的影响和破坏，直接关系到地下开采活动的进行，所以 建立起较为完善的生活和生产设施、水电供应网络、维修厂等工业场 在地下开采进行前，要对边坡的稳定性进行全面的分析。有地上转入地 所。当要进行地下开采时，一定要注意将这些已经完善的设施项目纳入 下，不同于一般的单一开挖，其工作更加复杂，只有对各种影响因素进 新的开采计划考量之中，使设施能够为接下来的生产生活提供便利，此 行综合性的分析，才能对地下开采可能带来的变形进行有效地控制，进 外，还要对主要开拓工程的位置进行研究，对露天开采中应用的运输设 步保证矿山以及周围地区的安全。到目前为止，对于露天和地下开采 工作之间的相互联系和作用还没有达成一个统一的认识，但是随着露 施进行考量。 一进行开采工作从露天转向地下的活动，可能会给元岩层带来一定 天转地下开采工作的不断开展，对矿山的开采向着更深、坡角度更大发 程度的扰动，使原有的平衡状态被打破，特别是在边坡以及顶柱的位 展，会带来的变形的数值以及范围也会更多的超过我们常见的范畴，所 置特别容易发生应力集中造成高低压区的出现。由于这些原因，进行露 以，要求我们对露天转入地下工作中，对造成边坡地压的所有影响因素 天转地下的工作，首先要对岩体的应力分布情况做出详细的、科学的考 做一个深入的了解。量，以便找到解决地压和岩体位移的办法，同时制定出采矿的办法，开 小结 采的顺序，设置采矿工作的参数。 露天转地下开采不同于单一的开采方式，它表现出来更加复杂的问 地上转到地下，不仅仅是位置的一个改变，他的工作量等同于进行 题，既要进行地下作业工程的建设，也要充分的考虑到已经进行的露天 个新的地下矿山开采，需要一个成熟的工艺流程，要有充分的过渡时 开采可能造成的新的影响。在实际的露天开采转地下开采工作中，要对 间，所以，在露天转地下开采前要进行提前计划、基建开拓，以保证矿山 所有的因素进行全面的考察和衡量，保证工程的安全性和有效性。同时 应该在实践中，多多总结经验和教训，逐渐形成一个完整的开采计划体 生产持续性的问题。 一２ 露天转地下开采的安全问腿 系，为未来的露天转地下开采工作作出贡献。 由于露天转地下开采的复杂性，常常可能会带来一些安全危害。要 保证生产的安全就必须做到以下几点：对露天开采范围内的地下矿房进 行位置的考察，得到相关参数以备不时之需；对地下的顶柱进行稳定性 参考文献 【１】徐帅，李元辉，高振领，戴星航．露天转地下不扩帮延伸采矿方法 和安全度的研究；对露天采坑内的积水应及时排出，防止采坑积水涌入 研 Ｊ】．金属矿山，２ｏ１１（０８）． 井下；对于矿区四周的围岩要进行有规律的检测。 【２】郭金峰．金属矿山露天转地下开采的发展现状与对策【ＪＪ．云南冶 由于开采铁 矿体较厚大，一般会通过无底柱分段崩落的方式进 行。但是没有底柱来进行支撑的采场岩石条件非常复杂，同时处在一个 金，２０１２（０１）．采动应力不断发生变化的环境内，围岩一旦出现破坏或者变形，会表现 出显著的动态特征，当然，也与采动应力的分布情况有着直接的联系。 无底柱采场在受到不断变化的主应力和采动应力作用后，会出现 定程度的偏斜载荷，对巷遭造成的破坏存在着不平衡性，进一步使荷 载性质出现改变。除此之外，荷载种类的改变也会能引起应变能量的大 一量释放。如果荷载从单轴压应力转换成侧向剪应力，巷道的拱肩部位会 产生不同强度的剪切裂缝，也会造成巷道垮台的加速。矿柱上荷载性质 的改变，是围岩受力情况复杂化的原因，受力的变化会使巷道收到不同 形式的破坏。 （＞．＞上接第２１１页） 围岩应力的分布情况是由巷道位置的端面形状和大小及应力环境 总之，采用正确有效的方法对事故进行及时处理，对于本桥的桩基 等因素决定的，应力随着威严强度的变换而产生改变。一般来说，根据 施工是有所保障和促进的。全桥桩基４Ｏ根，平均桩长２１米，４台钻机施 围岩变形的状态以及深度不同，可以划分为四个区域：松动区、破裂区、 工，包括２００８年春节前后冰雪影响，历时５个月，完成基础施工，但混凝 弹性压、塑性压缩区。 土超灌现象普遍，有９０％的桩基超方，总超方方量接近１００立方，原本较 虽然影响围岩应力分布的因素很多很复杂，但是巷道围岩应力的 能产生利润的桩基施工，由于岩溶地质的原因，加上采取各种措施而耗 分布研究还是有规律可循的，具体表现为，在进行开采的准备阶段，围 费的工时、机械、材料费用，处于低盈利水平。结合施工经历，也希望为 岩应力的分布主要受到水平和垂直两个方向应力的支配；在回采进行阶 经营部门提供参考依据，客观分析提出合理的单价，用于投标活动。