大连鞍子河大桥岩溶区钻孔桩施工方案.doc
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1、大连鞍子河大桥岩溶区钻孔桩施工方案白城市公路工程有限责任公司目 录一、工程概况11、工程地质条件12、水文地质条件13、桩基础设计1二、近海岩溶地区对钻孔桩影响分析21、漏浆和坍塌孔22、卡钻23、断桩24、钻孔过程中出现地下河或裂隙3三、方案的选用31、溶洞分布32、方案拟定4四、施工方法61、冲击钻孔施工法72、抛填法治理溶洞施工工艺93、双护筒施工工艺10五、防止预案措施111、偏孔防止治理措施112、卡钻防止治理措施123、成孔过程中地下河或裂隙的解决124、断桩施工防止措施135、孔内泥浆骤然下降治理措施13六、施工安全保证措施141、钻孔施工安全保证措施142、冲击钻机操作安全保证
2、措施14七、结语17A. 一、工程概况大连海湾工业区鞍子河大桥处在直线段内,桥孔布置为8孔20米,结构为双幅,桥面宽度为21米+27.0米人行道,桥梁下部墩采用多柱式,桥台采用肋板式,桥墩、桥台基础均采用钢筋混凝土桩基础形式。原图纸全桥桩基共计88根,变更后0#台增长8根,最大桩深设计为:59.1m,共钻孔:3973.9米。1、工程地质条件该桥为城市重要干道,该地区地处普兰店湾海滩区,地势平坦,地层分为:淤泥层、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、下部基岩在5号墩与8号墩间存在地质界线,0-5号墩处基岩为泥灰岩,岩溶裂隙发育,溶洞多为0.5米3.2米之间不等,并且有多处在钻探过程中出现漏水,但未探明溶洞
3、区域;6-8号墩处基岩为页岩,页岩分为强风化页岩、中风化页岩。2、水文地质条件河流稳定。该河为规划后的改道河流,根据本地水利部门历年观测资料调查计算,河底最大冲刷深度为3.5米,设计流量650m3/S。受到潮汐影响最高洪水位3.9米。3、桩基础设计桥梁桥台桩基础桩径为1.2米,桥墩桩径1.4米。图纸变更后设计规定桩基础进入中风化页岩3.2米。B. 二、近海岩溶地区对钻孔桩影响分析鞍子河大桥地区溶洞规模较大,溶洞成串出现,洞内充填物复杂,由于原地貌为海滩,溶洞内很也许暗河纵横交错,在这样的地质条件下进行钻孔桩施工,会碰见许多复杂的技术和质量问题,其重要问题可分为防止出现漏浆和坍孔、偏孔、卡钻、断
4、桩等质量通病。1、漏浆和坍塌孔产生漏浆的因素重要是由于岩层的非密实性导致水压差。鞍子河地下溶洞初步分析应为软塑状充填物或空洞,极易与地下水相连形成暗流,钻孔过程所使用的大比重泥浆其压力大于暗流水压,从而产生漏浆现象。漏浆容易导致坍塌孔,坍塌多发生在护筒底脚部。当护筒下沉至岩面,两者衔接处出现较大的孔隙,钻头穿过半充填或无充填溶洞顶板时孔壁压力减弱,孔内水头急骤下降、外部地下水高压力渗透作用等,都会引起孔壁坍塌。2、卡钻根据鞍子河大桥地质钻探资料,在施工过程中有也许出现以下几种卡钻情况:1)岩面倾斜、溶沟、溶槽卡钻;2)地下岩溶发育,溶洞内软塑状充填物吸钻及涌砂埋钻、漏浆塌孔埋钻;3)孤石、探头
5、石卡钻;4)钻进过程中穿越溶洞顶板因钢丝绳回弹和钻头自身摇摆而改变了钻头十字方向卡钻;钻头冲击岩石导致刃脚脱落,四肢不对称形成椭圆孔而卡钻。3、断桩鞍子河大桥在地下溶沟、溶洞交错的复杂地质条件下,更易发生断桩,其重要因素是在灌注混凝土时难以准确测出所灌注混凝土量,水下混凝土流失严重,导致断桩;另一方面,由于导管接头不密封产生漏水,提拔导管测量不准等常见因素导致断桩。4、钻孔过程中出现地下河或裂隙 鞍子河大桥在以前的钻孔过程中0号台出现多处漏水导致塌孔,重要因素是由于裂隙或地下河引起,小的裂隙在混凝土浇筑过程中可以导致混凝土流失产生断桩或成孔困难。综合上述,对于近海地区进行钻孔桩施工,必须采用科
6、学的技术手段,使用科学的组织管理,才干保证成孔的质量。C. 三、方案的选用根据鞍子河大桥的地质钻探情况,预计会有50个孔位会出现溶洞,溶洞多余现于泥灰岩层,根据钻探地质界线,以钻探孔ZK左5-1与ZK左5-3间至ZK右5-3与ZK右6-4间连线分界,0#台-5#墩大部分孔位处在泥灰岩基岩范围内,并且在0#台-5#墩范围内出现串洞、漏水点较多。5#墩局部、6#墩-8#台处在页岩范围内,钻探显示仅7#墩2个孔位分别出现溶洞,但其规模不大。本桥位的溶洞分布情况及施工方案如下:1、溶洞分布a、0-0.7m溶洞:左0-3、左0-4第二个洞、右0-1第二个洞、右0-2第二个洞、右0-3第二个洞、右0-4第
7、二个洞、左0-8、右0-5、右0-7、右0-8、左1-1第二个洞、左1-2第二个洞、左1-3第三个洞、左1-4第二个洞、右1-1第二个洞、右1-2、右1-3第二个洞、右1-4、右2-1、右2-2右2-3第二个洞、右2-4第二个洞、左4-1、左4-2、左4-4第二个洞、右4-1第一、三个洞、右4-2第二个洞、右4-4第二个洞、左5-2、左5-3、左5-4、右7-3、右7-4;b、0.7-1m溶洞:右0-1第一个洞、左0-7第一个洞、左1-3第二个洞、左7-3、左7-4、右7-1;c、1m以上溶洞:左0-1、左0-2、右0-1、右0-2第一个洞、右0-1第一个洞、右0-3第一个洞、右0-4第一个洞
8、、左0-5、左0-6、左1-1第一个洞、左1-2第一个洞、左1-3第一个洞、左1-4第一个洞、右1-1第一个洞、右1-3第一个洞、右2-3第一个洞、右2-4第一个洞、左3-1、左3-2、左3-3、左3-4、右3-1、右3-2、右3-3、左4-4第一个洞、右4-1第二个洞、右4-2第一个洞、右4-3、右4-4第一个洞。2、方案拟定0-0.7m溶洞采用抛填碎石和片石的方法进行施工:当钻头穿透岩洞顶板后,溶洞表现出漏浆现象,或通过钻孔进尺速度加快可以证明已经入溶洞区,立即提出钻头,抛入碎石和水泥土混合料,同时加大钢护筒水位高度,保持水头和泥浆稳定,抛填后反复冲击,反复抛填冲击若干次后,运用钻头冲击力
9、将抛填物挤入侧壁溶洞,形成稳定结构,保证泥浆造壁稳定不漏为止。0.7-1m溶洞采用抛填片石法施工:当钻头穿透岩洞顶板后,溶洞同样会表现出漏浆现象,或钻孔进尺速度加快可以证明已经进入溶洞区,提出钻头,抛入片石水泥土混合料,同时加大钢护筒水位高度,保持水头和泥浆稳定,抛填后反复冲击,反复抛填冲击若干次后,运用钻头冲击力将抛填物挤入侧壁溶洞,形成稳定结构,保证泥浆造壁稳定不漏为止。对于大于1.0m溶洞采用双护筒跟进法成孔。内护筒(厚8)制作大于桩径100、外护筒(厚10)制作大于桩径200。钻孔过程中外护筒采用振动锤下沉至第一层溶洞顶板岩面。为防止护筒底角回卷,一次下沉不能到位的,应边钻边下沉,到位
10、后立即停止振动。当钻进到外护筒底脚时,采用抛填法密实护筒底脚,自由下落内护筒。当钻机穿过溶洞顶板后,将内护筒跟进沉入溶洞至稳定性岩面,运用内护筒消除压力差作用,从而避免泥浆流失。通过鞍子河大桥地质勘察资料的数据分析,在钻孔桩桩位处出现的串洞均只有一个较大洞,其他1-2个溶洞则都小于0.7m的较小洞,故可不必增长护筒层数,而采用双护筒法与抛填法相结合方式进行施工。D. 四、施工方法结合前面的分析及拟定的施工方案,鞍子河大桥钻孔桩施工方法,根据桩径的大小,地质情况分别拟定,对于没有溶洞出现的孔位,根据桥台桩径(1.2米),桥墩桩径(1.4米),选用十字型铸钢件冲击钻头击钻进、泥浆护壁成孔。钻孔施工
11、工艺流程图1、冲击钻孔施工法对于没有溶洞出现的桩位,采用按照常规施工工艺进行施工。根据勘察右0-5桩未出现溶洞,右0-5桩施工方法为:测量放样出右0-5号桩桩位,操作钻机就位,认真检查钻进转盘平面位置以及倾斜度,钻孔桩钢护筒采用壁厚6的钢板制作,其内径大于设计桩径0.4m。采用挖埋的方法埋设钢护筒。护筒埋深为3米,高出施工场地0.3米。护筒顶面偏差控制在5cm以内,倾斜度控制在1%以内,埋设完毕护筒后在护筒顶面周边铺设石碴,在孔位附近围砌泥浆池,挖设排水沟。按照施工工艺中泥浆配合比配制泥浆。泥浆在成孔过程中重要起到支撑和稳固孔壁、悬浮钻渣冷却钻头的作用,是造孔能否取得成功、清孔换浆和混凝土浇筑
12、质量好坏的关键因素。对泥浆质量规定较高,需要泥浆量很大,施工中泥浆采用黏土加膨润土,泥浆配合比(kg/m3)为黏土:膨润土:水:碱面=210:81:810:3,控制其性能为:黏度:18-24s、密度:1.13-1.24kg/m3、含砂量:4-6%、24h稳定性:2-310-2、胶体率:96-99%、泥皮厚:1-3、ph值:7-9。钻机就位后,需要认真检查钻机转盘平面位置以及倾斜度,保证钢护筒理论中心,钻机转盘中心及钻机门架滑轮吊点中心位于同一铅垂线上。开钻时,一方面向护筒内加入一定数量的黏土、清水、膨润土和碱面,用小冲程、高频率的冲击方式进行钻进,以达成造浆护壁的目的,技术参数为:冲击行程1.
13、0-1.5m、冲击频率10-15次/min。当孔深穿过淤泥、黏土层后,则将冲程增长到2.0-3.0m,清除孔内的钻渣,同时注意孔内泥浆指标的变化情况,适时地加入黏土和清水,除渣时间每钻进2m或4h捞渣一次。当钻孔深度即将到达39米,根据勘察资料该深度接近岩石深度,为防止岩石顶面起伏不定对钻孔质量的影响,抛入片石、碎石与水泥的抛填物,同时控制钻机减少冲程,增长频率直至到达39.2米的岩石层。进入岩层后,冲程控制在3.0-4.0m,冲击频率为4-6次/min,每小时进尺小于5-10cm,捞渣一次,直至达成设计标高42.4米。未出现溶洞桩位详见“附表1鞍子河大桥钻孔深登记表”施工工艺流程图见“钻孔施
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