O carste é formado pela dissolução química de longo prazo de rochas solúveis como o calcário pela água. Os estratos cársticos têm canais cársticos, valas cársticas e cavernas cársticas, especialmente as lajes do topo (fundo) das cavernas são intertravadas, com diferenças significativas de altura. As camadas de rocha têm dureza desigual ou são compostas de meia rocha, meio solo, meia rocha, meia dissolução e rochas de encosta. A dificuldade de perfuração de pontes e construção de estacas em formações cársticas complexas devido a fatores geológicos complexos é um desafio técnico. Este artigo combina exemplos de engenharia para introduzir a tecnologia construtiva de estacas perfuradas em formações complexas com forte desenvolvimento cárstico, e aponta os métodos de tratamento construtivo correspondentes e as precauções de construção.
Visão geral do projeto:
A Ponte Extra Grande Jinghe do terceiro trecho da Ferrovia de Alta Velocidade Pequim-Xangai está localizada na cidade de Tengzhou, província de Shandong. O comprimento total da ponte é de 11,445 km, e o arranjo dos vãos inclui 20 × 24 vigas caixas bi-trilho de apoio simples, 328 × 32 vigas caixas bi-trilho de apoio simples e 2-(32+48+32) vigas caixas bi-trilho contínuas. O projeto de fundação de todos os pilares e encontros da ponte é baseado em fundações de estacas perfuradas, com diâmetro de 1,0 m, 1422 estacas, comprimento total de 44272,77 m, diâmetro de 1,25 m, 1538 estacas, comprimento total de 83527,39 m, diâmetro de 1,50 m, 108 estacas e comprimento total de 14325,16 m. O pilar 203 tem diâmetro de 1,50 m e comprimento máximo de estaca de 85,5 m.
Características geológicas de engenharia:
A Ponte Grande Jinghe é composta principalmente de calcário, com uma estrutura monoclínica nas camadas de rocha. As camadas de rocha têm uma atitude de 30 °∠ 12 °, e as juntas e fissuras das rochas na área do local da ponte são desenvolvidas. Trecho Dk580+229~dk582+100; A taxa de encontrar cavernas cársticas durante a perfuração chega a 76,9%, e em áreas com forte desenvolvimento cárstico, chega a 90-100%. Trechos Dk582+100 a dk583+100; A taxa de encontrar cavernas cársticas durante a perfuração é de 60,8% a 73,7%, e as cavernas estão distribuídas em um padrão de contas. Entre elas, há até 13 cavernas cársticas em forma de contas no pilar 203, com alturas de caverna geralmente variando de 2 a 8 metros. A altura da caverna do pilar 286 é de 25,5 m, e o trecho de dk583+100 a dk586+100; A taxa de encontrar cavernas cársticas durante a perfuração é de 66,1% a 71,9%. Trecho Dk586+100~dk587+100; A perfuração encontrou cavernas cársticas, respondendo por 42,5%, que se desenvolveram em forma de contas. As cavernas de solo na área do local da ponte são formadas principalmente pela interação da erosão subterrânea e da sucção de pressão negativa causada pela infiltração de águas superficiais e subterrâneas na camada de solo de cobertura dos estratos cársticos.
Tecnologia construtiva de estacas perfuradas:
1. Seleção do tipo de perfuratriz
As estacas perfuradas da Ponte Grande Jinghe atravessam argila, argila siltosa, solo arenoso médio-grosso, rocha de lama e calcário. De acordo com as condições geológicas, escolha uma perfuratriz de impacto tipo mastro, que pode ajustar a altura de içamento (curso) da broca de acordo com a dureza da camada de rocha a qualquer momento e tem a característica de alta energia de impacto.
2. Sequência de perfuração
A construção de estacas perfuradas de ponte é realizada em estratos cársticos complexos e altamente desenvolvidos, e a complexa estrutura geológica dificulta a perfuração e a formação de estacas. Antes da construção das estacas perfuradas, é necessário compreender com precisão as condições geológicas. Adotamos o princípio de combinar perfuração e exploração geofísica. Com base na perfuração geológica de cada pilar e estaca, também realizamos uma exploração geofísica detalhada de toda a ponte pilar a pilar para esclarecer a espessura da camada de cobertura, a localização, quantidade e condição de preenchimento de cada pilar e estaca. É particularmente importante selecionar a sequência de perfuração para posições de estaca com base na estrutura geológica de dados de perfuração e geofísica durante a construção de perfuração. O princípio básico para selecionar a sequência de perfuração de posições de estaca na construção da Ponte Extra Grande Jinghe é que, para pilares de estacas de comprimento desigual, a construção de perfuração segue a sequência de construção de estacas longas primeiro e depois estacas curtas. A sequência de perfuração para o mesmo pilar é de profundo a raso e de muitos (em forma de contas) para poucos, com as estacas de borda e canto sendo construídas primeiro. Esta construção é benéfica para o fechamento oportuno da caverna, bloqueando a passagem da caverna e facilitando a construção da próxima estaca.
3. Proteção de Parede com Lama
A proteção de parede com lama é a medida técnica mais básica na construção de estacas perfuradas. Para fortalecer a proteção de parede com lama, é necessário usar argila com boa viscosidade para preparar a lama. Durante a perfuração de impacto, a argila é injetada diretamente no furo, e a lama é produzida por perfuração com uma broca. Na construção de estacas perfuradas da Ponte Extra Grande Jinghe, para as estacas-chave e difíceis com geologia complexa e vazamento e colapso frequentes de lama, a fim de melhorar o efeito de proteção de parede da lama, bentonita especial para perfuração geológica também foi usada para fazer lama e obter um efeito significativo de proteção de parede. Quando o material de preenchimento na caverna é areia fina ou material plástico fluido, adicionar uma quantidade adequada de cimento à lama pode melhorar a capacidade antipermeabilidade da lama, aumentar o efeito de proteção de parede e efetivamente evitar o colapso do furo e o vazamento. A quantidade de cimento geralmente representa 10% a 20% da quantidade de argila.
4. Paredes de poros artificiais
A proteção de parede com lama é a medida técnica mais básica na construção de estacas perfuradas. Para fortalecer a proteção de parede com lama, é necessário usar argila com boa viscosidade para preparar a lama. Durante a perfuração de impacto, a argila é injetada diretamente no furo, e a lama é produzida por perfuração com uma broca. Na construção de estacas perfuradas da Ponte Extra Grande Jinghe, para as estacas-chave e difíceis com geologia complexa e vazamento e colapso frequentes de lama, a fim de melhorar o efeito de proteção de parede da lama, bentonita especial para perfuração geológica também foi usada para fazer lama e obter um efeito significativo de proteção de parede. Quando o material de preenchimento na caverna é areia fina ou material plástico fluido, adicionar uma quantidade adequada de cimento à lama pode melhorar a capacidade antipermeabilidade da lama, aumentar o efeito de proteção de parede e efetivamente evitar o colapso do furo e o vazamento. A quantidade de cimento geralmente representa 10% a 20% da quantidade de argila.
5. Cavernas cársticas com vazamento de argamassa
A Ponte Grande Jinghe tem estratos cársticos fortemente desenvolvidos, com cavernas cársticas distribuídas em um padrão de contas. Entre elas, há até 13 cavernas cársticas em forma de contas no pilar 203, com alturas de caverna geralmente variando de 2 a 8 metros. A altura da caverna do pilar 286 é de 25,5 m, com uma taxa de encontro de cavernas de 66,1% a 71,9% durante a perfuração. A área com forte desenvolvimento cárstico chega a 90-100%, e a conectividade das cavernas semi-preenchidas e não preenchidas é boa. Para acelerar o progresso da construção e garantir o prazo, 2-3 máquinas de perfuração são usadas simultaneamente para a construção de perfuração na mesma posição de pilar, o que frequentemente leva a vazamentos frequentes de argamassa em furos de cavernas cársticas. O uso de argamassa de argila com entulho para tratar o vazamento de argamassa em furos de cavernas cársticas é ineficaz. O método de tratamento para o vazamento de argamassa em cavernas cársticas pode ser injetar concreto subaquático para selar as cavernas e bloquear os canais das cavernas; Içar a broca para fora do furo e despejar concreto subaquático no furo de perfuração. A superfície de vazamento deve ser 2-3 m mais alta que o topo da caverna. Aguarde 0,5-1,0 horas para que a superfície de vazamento do concreto subaquático estabilize antes de puxar o tubo condutor para garantir que o concreto subaquático sele completamente a caverna. Aguarde até que o concreto subaquático atinja uma certa resistência (1-2 dias) antes de perfurar. O vazamento frequente de argamassa nas cavernas cársticas dos pilares 289 # e 290 # da Ponte Extra Grande Jinghe foi resolvido despejando concreto subaquático para selar as cavernas, bloqueando a passagem da caverna e alcançando resultados significativos.
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