岩溶桩基施工方案.doc
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1、新建铁路黔江至张家界至常德线三标段岩溶桩基施工专项方案编制人:审核人:中铁十七局集团第二工程有限公司中铁十七局黔张常项目经理部2015年6 月1日1新建铁路黔江至张家界至常德线三标 岩溶地区桩基础施工专项方案目录1、编制依据、编制范围21.1编制依据21。2编制范围22、工程概况22.1工程概况22。2主要工程内容22.3工程特点22。4控制工程及难点工程23、施工方案33.1桩基溶洞处理方案、工艺及方法43.1。1桩基岩溶处理方案43。1。2桩基岩溶处理施工工艺及方法53。1.3岩溶钻孔桩施工过程中常见的问题及预防、处理措施93。2 岩溶钻孔桩施工应注意的问题123。3地质核查153。4工程
2、数量确认163。5资料存档164、资源配置164.1人力配置164。2机械设备配置164。3材料配置165、质量控制措施166、安全控制措施186.1地面塌陷186。1。1预防岩溶地段地面塌陷措施186。1。2地面塌陷的治理方法196。2临近既有重要公路及建筑物的处理196.3其他注意事项207、环保措施208、施工应急预案218.1组织机构228.2救援过程238。3实施方案248。4事故上报程序24新建铁路黔江至张家界至常德线三标段岩溶桩基施工专项方案1、编制依据、编制范围1。1编制依据桥梁工点施工图;现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料;国家有关
3、方针政策和国家、铁道部有关标准规范、规程和验标等;国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规;1。2编制范围标段范围内所有岩溶地区的桥梁工点桩基施工。2、工程概况2.1工程概况新建铁路黔江至张家界至常德线3标段范围内有桥梁工程22座,分别为特大桥5座;大桥13座;中桥3座;箱型小桥1座。桥梁基础设计采用桩基础、明挖基础、挖井基础。桩基均采用钻孔灌注桩,桩径为1.25m,1。5m,最大桩长51m。本标段位于湖北省咸丰县,属于鄂西南构造侵蚀、溶蚀中低山区,地区呈阶梯状分布,地形相对陡峻.地表水系发育,水质良好,对混凝土无侵蚀性。岩溶水是本工程主要的地下水类型,广泛分布于碳酸盐岩中.沿线地下水
4、类型主要为松散岩土类孔隙潜水、碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水。从地质资料上和现场实际情况揭示,根据调查及钻探显示,底层主要为第四系全新统冲积粉质粘土、细圆砾土,下伏寒武系中统灰岩.桥址下基岩面起伏较大,岩溶发育,溶沟溶槽发育,溶洞大小不一,埋深差异较大,部分呈串珠状发育。2.2主要工程内容桥址下岩溶强发育,岩溶给桥梁施工带来很大的麻烦和风险,岩溶给桥梁施工带来很大的麻烦和风险,岩溶处理主要内容为岩溶注浆、护筒跟进、回填粘土片石混合物、回填混凝土。2.3工程特点岩溶分布广泛,溶洞层数多,单层高度大.2。4控制工程及难点工程(1)钻孔击穿溶洞后,导致泥浆流失,泥浆面迅速下降,造成塌孔,这类问题是最常见
5、;(2)钻孔击穿溶洞后,造成塌孔,导致地表发生塌陷,这类问题在遇到大型溶洞且地表土质较差时容易发生;(3)钻孔击穿溶洞后,因操作不当造成钻头卡住或掉入溶洞内,这类问题在施工中也经常遇到;(4)斜岩层钻孔发生偏孔;(5)即使采取了可靠措施,防止了钻孔过程中的塌孔,但在水下混凝土灌注时,到灌注到一定高度后,停灰面突然下降,导管底露出停灰面,导致断桩;(6)即使采取了可靠措施,防止了钻孔过程中的塌孔,但穿过溶后,因地下暗河可规模型溶洞,即使大量补浆,泥浆面仍停留在地下水位面处,导致泥浆无法循环,钻渣不能排出孔外,钻进停止不前;(7)即使能成孔,在水下混凝土灌注时,到停灰面到达规模型溶洞后,混凝土大量
6、流向溶洞内,停灰面长时间不能上升,时间长了后表层凝固,导致断桩;(8)其它遇到的问题:岩溶区钻孔桩一般入岩较深,施工周期长,机械设备磨损快,往往在钻孔中不注意检查发生钢丝绳断裂而造成钻头掉入孔内.3、施工方案岩溶处理施工必须按照设计要求进行施工,总体方案是采用岩溶注浆将溶腔填注满,采用抛填片石、钢护筒跟等方法进顺利使桩基成孔,然后顺利灌注完,采用回填同扩大基础标号混凝土将溶腔填满,使扩大基础受力均匀。在岩溶处理时,必须向监理工程师报检,并应邀监理工程现场旁站,并留存好影像资料。在施工过程中,如地质情况与设计不相符合,必须要及时报给地质工程师。桥梁钻孔桩必须明确每根桩的施工处理措施和预估工程数量
7、,岩溶处理专项施工方案必须报监理、设计和业主单位审批,经审查方案切实可行后方可进行岩溶处理施工。3.1桩基溶洞处理方案、工艺及方法3.1.1桩基岩溶处理方案为了根据溶洞的发育规模而在钻孔时采取相应的应对措施,需对溶洞做判断和分类,按照溶洞的大小及有无充填物情况,溶洞分为小型溶洞、一般溶洞、大型溶洞、特大型溶洞,具体详见下表:类别溶洞特征充填物情况小型溶洞单层洞高小于2m,全填充,漏水或半漏水小型溶槽、溶沟、小裂隙等粉砂、硬塑或软塑状粘土一般溶洞洞高小于2m的半填充溶洞或25m的全填充溶洞,二层以下串珠状溶洞粉砂、硬塑或软塑状粘土大型溶洞二层以上串珠状有充填溶洞;5m以上全充填溶洞。粉砂、硬塑或
8、软塑状粘土特大型溶洞大型溶洞,多层串珠状已充填或充填物差的溶洞。溶洞的规模覆盖到相邻桩位或更大。无填充或填充物为流塑状溶洞处理方案选定原则详见下表溶洞高度填充情况处理方案备注2m以下填粘土和片石、钢护筒跟进等以上处理方式效果不明显时,可采取注浆加固处理2-5m全填充填粘土和片石、钢护筒跟进等半填充或无填充填粘土和片石、填低标号砼、钢护筒跟进等510m半填充或无填充填粘土和片石、填低标号砼、钢护筒跟进等无填充填粘土和片石、填低标号砼、双层钢护筒跟进等10m以上全填充填粘土和片石、填低标号砼、钢护筒跟进等半填充或无填充填粘土和片石、填低标号砼、双层钢护筒跟进等3。1。2桩基岩溶处理施工工艺及方法(
9、1)施工工艺流程(2)施工准备1)技术准备a。施工方案:根据地质钻探资料和填充物情况,详细分析桩位地质柱状图,对每一个桩相应预计出溶洞位置和溶洞高度设计出针对相应溶洞的处理方案、冲孔方法和防塌孔措施。岩溶段冲孔方式采用冲击成孔,这样不但可以克服不良地质现象,提高地基基础承载力,而且可以解决覆盖型岩溶区施工降水对周围建筑物及环境施工的问题。合理规定施工顺序,同一桥梁范围内宜隔跳施工,同一墩台桩基础只采用一台钻机施工,防止串孔。桩基施工时应先安排外围桩而后中间桩,先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工,先安排长桩施工,后安排短桩、溶洞较小的桩孔施工。b.技术培训:对作业人员要进行详细的技术培训,
10、将岩溶地区钻孔桩施工工艺及施工注意事项、安全技术措施等逐项交待清楚;c.技术交底:技术主管要根据设计工点图进行交底,交底中除交清岩溶区钻孔桩中要交待的事项外,尚要详细注明溶洞的埋深、每层溶洞顶板及底板距护筒顶的高度;护筒埋设长度;钻孔顺序;采取的工艺(是否采用钢护筒跟进);施工注意事项等,并要附上地质柱状图;d.现场标识:每台钻机均要有钻孔桩标识牌,标明桩长、桩径、有无溶洞、开钻时间、灌注时间等,在明显的位置要设置安全警示标志。2)材料准备有岩溶的钻孔桩,在开孔前,要在孔口附近提前备1020立方米的片石、粘土混合料,片石比例不小于70,再准备一部分袋装水泥,以备急用。对于地表为淤泥质土或软土的
11、墩位,当地下溶洞较大时,尚应备1到2根长9米的I22号工字钢,钻孔时支垫在桩机下面,防止塌孔时钻机倾倒。每个工区要提前加工一定长度的钢护筒,每节24米,以备个别钻孔桩采用钢护筒跟进时使用。3)机械准备 现场专配一台装载机1台、挖机一台,运输车若干,一旦发生漏浆,要用装载机将备用的片石粘土回填入孔内,防止塌孔。每台钻机应配备不少于2台D220型泥浆泵做备用。4)场地准备:对场地进行“三通一平”,操作平台压实,在软地基上填片石,有足够的强度,保证钻机在施工过程中不发生倾倒,操作平台四周设置排水沟。泥浆池应设置大容量泥浆池,一旦桩孔出现漏浆,可以马上进行补浆.(3)岩溶注浆施工准备:进行场地平整、压
12、实,保证钻机在施工过程不发生倾斜。由技术人员放样出孔位,对作业人员进行高程及地质柱状图交底。对原材料进行检测试验,确定施工配合比,并张贴在施工作业现场。施工用水在使用前,必须经过检测部位检测,合格后方可以施工。在施工现场备足够的水泥、中粗砂和施工用水。钻机就位:钻机进行拼装组合,用吊车将钻机就位,钻机下必须用方木支垫,调整钻机的垂直度,确保桩位准确、钻杆垂直,进行开钻.施工顺序先施工溶洞大、无填充物、多层溶洞,先四周再中间.钻孔:钻孔直径采用110mm.在钻孔过程中,做好钻孔记录,留存好岩芯,与设计柱状图进行对比,如出入较大时,应及时通知技术人员,与设计院地质核查人员进行联系,现场核查,确定后
13、方可成孔。按照设计图纸,在桩基的中心进行布置.钻孔深度:如溶洞无填充物则钻穿至最底层溶洞顶板即可,如溶洞内有填充物,则钻至最底层溶洞底板以上50cm即可。浆液制作:单液为水泥浆,水泥浆液水灰比为1:1,双液为水泥浆和水玻璃,水玻璃参数为3843Be,模数为2。43.0。注浆:注浆管直径不小于50mm,当孔深达到要求后,下注浆导管,导管下至钻孔孔底,注浆孔口采用C15混凝土封堵,注浆部位为溶洞,注浆压力一般为0。10.3MPa。注浆结束标准为:注浆压力维持0。2MPa不变,注浆段的进浆量小于0.6升/min,进浆量明显减少,维持时间不少于30min。根据溶洞的发育情况进行间歇式注浆。如遇岩溶通道
14、、较大溶洞和裂隙,视具体情况而定,先灌注中粗砂或稀的水泥浆对溶隙腔体进行填充,再采用水泥浆或双液注浆,全填充的溶洞一般采用单液注浆。如果单孔注浆方量超过200方时,则此时应暂停注浆,应及时上报设计单位,由设计单位制定岩溶处理施工方案。对于浅表层岩溶注浆时,为了防止地表坍陷,在注浆过程中添加适量的早强剂和速凝剂。移位:钻机移位,施工下一个孔。成品保护:在注浆完成10天左右,方可进行钻孔桩施工.同一承台范围内不允许注浆和钻孔桩同时作业施工。(4)钻孔桩钻孔施工准备:钻机平台必须有足够的强度,保证钻机在施工过程中不发生倾倒.如果溶洞较大、埋深浅,有必要在钻机下安放9m长的I22工字钢,保证钻孔桩塌孔
15、时钻机不会掉进孔内.根据溶洞的大小和有无填充物,备足粘土、片石和袋装PO42。5水泥,按照1。5倍备料,袋装水泥必须架空,离地面不小于40cm,上覆盖蓬布,保证水泥干燥。在施工现场准备好挖机、装载机和吊车。钻孔:经技术人员检验后,钻机开钻。技术人员给钻机操作人员做好技术交底工作,包括地质展示图。根据地质情况,调整钻头的冲击能,在钻至岩溶地层时,采用小冲程。小冲程作业的主要目的,在于利用钻头对钻屑和片石、粘土互层成份的冲击,来挤密孔壁.由于地层条件的特殊性,小冲程作业在一定程度上也可减少卡钻、掉钻、斜孔、坍孔等工程事故,(5)填粘土片石混合物、低标号混凝土当击穿溶洞顶板出现漏浆时,应增加泥浆的供
16、应,并及时抛填粘土和片石混合物,比例为3:7,片石直径为3040cm,将片石填充到孔口,继续钻进。钻孔填粘土、片石混合物钻孔填粘土、片石混合物成孔-灌注混凝土。如果溶腔较大、无填充物、地下水流动,在回填片石粘土混合物效果不佳的情况下,用导管灌注低标号的混凝土,在灌注7天左右方可进行钻孔施工。(6)钢护筒跟进当击穿溶洞顶板出现漏浆时,采用抛填粘土、片石混合物的方式进行处理,同时进行钢护筒跟进,钢护筒采用卷制钢管,一般钢护筒的外径比设计桩基大20cm,壁厚为11.2cm。在钢护筒顶内侧加焊一道5cm左后高的加劲箍,采用25t吊车将护筒吊起,采用定位桩将钢护筒底进行定位对中,调整护筒的垂直度,用挖机
17、配和吊车将护筒下至孔底。将4.5TDZ-90振动桩锤安放在护筒顶,进行振动下沉,在跟进过程中应及时调整钢护筒的垂直度,振动锤的振动点应多次调动,保证钢护筒均匀下沉.钢护筒跟进至岩面上,如果溶洞顶板较薄时,钢护筒跟进至溶洞底板,跟进完后继续钻孔。当溶洞单层高度大于4m、多层溶洞高度大于6m且溶腔无填充物或填充物为流塑泥层时,采用双层钢护筒。当需要护筒接长时,应对钢护筒进行焊接,必须保证好焊接质量,继续进行振动下沉,直至设计高程。施工顺序为钻孔抛填粘土和片石混合物钢护筒跟进(接长)钻孔钢护筒接长跟进钻孔成孔浇筑混凝土。3。1。3岩溶钻孔桩施工过程中常见的问题及预防、处理措施(1)卡锤1)原因:在基
18、岩段成孔时由于桩锤磨损未及时修补;在冲击时发生掉物、掉石;钢丝绳冲放过多,致桩锤倾倒顶住孔壁;溶洞底板倾斜或遇到半边溶洞.2)预防、处理措施:慢试法:钻头卡在中间任何部位时,应将主绳徐放收紧-徐放-收紧,反复进行使钻头旋转从原位槽道提出;冲击法:将主绳放松35m,用钻头副绳吊一重物向下冲击钻头,使之产生松动,主绳重复慢试法;辅助提升法:用吊机、千斤顶或钻机副绳穿滑车组加力提升;水下松动爆破法:测准钻头被卡高度后,迅速将乳化防水炸药捆成两组,加配重对称放入钻头刃脚部位,之后将钻机主绳带紧或以吊机辅助紧提,采用电雷管起爆;确实无法取锤时请设计单位提出桩基修改方案。(2)掉锤1)原因:锤体质量有问题
19、,造成锤体断裂;钢丝绳断裂;进尺时遇到大溶洞,且填充物为软塑性土质或空洞时,因为控制进尺,冲锤一下进尺数米,引起掉锤。2)预防、处理措施:选用打捞钩、冲抓锥等合适的打捞工具将锤体捞起;采用潜水员下孔内进行打捞;认真按照设计地质柱桩图进行施工,在快击穿顶板时,应低冲程快打,防止进尺大而掉锤;确实无法捞起时,请设计单位提出桩基修改方案。(3)塌孔埋钻1)原因:施工时由于碰到溶洞或与桩位外溶洞相通的裂隙,引起突然间大量泥浆漏失.2)预防、处理措施:发生漏浆时要及时补浆补水,维持孔内水头,防止孔内外产生过大的水头差,并迅速堵漏;采用钢护筒跟进、填粘土片石混合物将溶洞填充,防止漏浆塌孔。(4)斜岩1)原
20、因:因岩溶地质原因,造成斜岩。2)预防、处理措施:抛填片石、混凝土或钢筋等,填补斜岩的另一侧,使钻头受力均匀;在斜岩的一侧进行钻孔,采用水下爆破,移除斜岩侧.(5)地面下沉1)原因:因岩溶钻孔桩施工,打机井,将地下水抽出,引起水位下降,从而导致地面沉陷;因钻孔桩施工,将溶腔内的水和填充物抽出,从而引起桩基附近成砂漏斗型下沉、开裂。2)预防、处理措施:尽量不用抽地下水作为施工用水;钻孔桩施工时,溶洞采用多填粘土片石和钢护筒跟进的方法.(6)地下水污染1)原因:岩溶注浆,使地下水体受到污染;钻孔桩施工,泥浆漏渗、回填水泥、低标号混凝土,使地下水体收到污染.2)预防、处理措施:当附近有自来水厂、纯净
21、水厂时,岩溶处理尽量少采用注浆,尽量少采用回填水泥、混凝土;(7)桩基成孔施工的注意事项1) 在成孔过程中,要特别注意快到土洞、溶洞的洞顶时,应低锤冲击,防止卡锤、掉锤现象. 2) 遇较大的土洞、溶洞时,先在孔口附近准备好足够的块石、粘土、水泥。在洞顶打穿时,一旦发现漏浆,要迅速填堵,防止塌孔。一般土洞、溶洞洞顶击穿后,桩孔中泥浆会很快下降,此时要用铲车及时将准备好的块石、粘土、水泥按适当的比例抛入,直至孔中的泥浆停止下降,并慢慢上升,此时可用冲锤进行适当挤压,反复抛块石、粘土、水泥,直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止,最后补充满泥浆再重新成孔,溶洞较大的最好等12天后再重新冲孔成桩。 3)
22、 如果遇较大的土洞、空溶洞时,则先注浆,后成孔,这样可防止地面下陷和发生卡锤、掉锤现象,又能加固地基. 4) 有土洞、溶洞的地段,特别是那些土、溶洞覆盖面较大的地方,包容数根桩基,施工时要先施工深的桩基,由深至浅,保证安全。 5) 如果岩面是斜面,要多次抛块石纠斜,因为打斜岩比打全岩要多花35倍的时间. 7) 终成孔后,一定要用5m以上的钢笼探孔器进行探孔,清孔换浆一定要彻底,特别是二次清孔后的沉渣一定要符合标准。 8) 混凝土坍落度以1822cm为宜;浇筑导管必须密闭良好,浇筑时先放置隔水塞,浇注混凝土必须连续、快速;浇筑混凝土备料充足。3。2 岩溶钻孔桩施工应注意的问题(1)岩溶地层钻孔桩
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