岩溶桩基施工方案.docx
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1、岩溶桩基施工方案编制:审批:*T程有限公司*项目经理部二零一七年二月1、编制根据、编制范围811由81.2编制范围92、工程概况92.192.2要紧工程内容102.3工程特点103、施工方案114.桩基溶洞处理方案125.1.片石粘土筑壁135.3.L单护筒跟进161532175.4.注浆205.4.L注浆材料21542225.4.3.注浆处理分类225.4.4.注浆方法235.4.5.注浆结束标准245.4.6.注浆施工步骤及施工重点246 .溶洞处理方法251. 1.穿越溶洞顶板冲孔方法256. 2,穿越溶洞填充物处理方法267. 3.穿越溶洞空穴处理方法267 特殊情况的处理方法.277
2、.1. 覆盖较厚砂层或者淤泥层278 .全岩面的综合推断299 2910 .钻孔桩常见事故预防及处理3110.L坍孔311O113110.1.2,预防与处理3210.2.钻孔偏斜3310.2.L形成原因3310.2.2,预防与处理3310.3.掉钻落物3410.3.L形成原因3410.3.2,预防措施3510.3.3.处理方法351043510.4.L形成原因3510.5.L形成原因3610.5.2.预防与处理.3610.6.扩孔与缩孔3710.6.L形成原因3710.6.2.预防与处理.3710.7.钻孔漏浆3810.7.L形成原因3810.7.2,预防与处理3811.钻孔桩断桩常见事故及处
3、理3911.1. 首批混凝土封底失败39ILLL事故原因与预防措施3911.1.2.处理方法4011. 2.供料与设备故障使灌注停工4011.2.1.事故原因与预防措施.4011.2. 2.处理方法4111.3. 2.处理方法41IL4.导管拨空、掉管42IL4.L事故原因与预防4211.4. 2.处理方法4211.5. 灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆4211.6. 1.事故原因4211.7. 2.补救措施4311643IL6.L事故原因与预防4311.8. 2.处理方法4312.13. 1.观测原则4412.2.观测点布置441234412.4.建筑物沉降稳固标准4412. 5.2.观测成
4、果45134513.1.成孔质量保证措施4513. 2.混凝土质量保证措施471321.组织保证措施4713. 2.2.原材料的质量保证措施4813. 2.3.混凝土配合比设计与管理49132.4凝土生产的质量操纵.4913. 2.5.混凝土浇注质量操纵5014、安全操纵措施5113.1 地面塌陷5113.1.1 预防岩溶地段地面塌陷措施5113.1.2 地面塌陷的治理方法5114. 2临近既有重要公路及建筑物的处理5214.3其他注意事项5215. 2防止空气与噪声污染5415.3文物保护.5416、施工应急预案5516.1应急救援预案内容5516. 2安全预案领导机构及职责5516.2.1
5、安全预案领导机构5516.2.2安全预案机构职责5516.3突发事故报告、应急措施及处理5616.3.1突发事故报告5616.3.2救灾防备措施5716.3.3突发事故的应急处理措施5816.3.4突发事故的调查及处理60岩溶桩基施工专项方案1、编制根据、编制范围1.l编制根据桥梁工点施工图;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;国家及贵州省的现行施工规范与招标文件要求的施工与验收规范、规则、质量技术标准,与贵州省在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定;国家及贵州省关于安全生产与环境保护等方面的法律法规;1.2编制范围*道路工程第一标段范围内所
6、有岩溶地区的桥梁工点桩基施工。2、工程概况1.1 工程概况*。桥梁基础设计使用桩基础、明挖基础。桩基均使用钻孔灌注桩,桩径为L4m、1.5m、1.6m、1.8m、2.0m、2.2mo项目区整体地形自北向南地形先降低再升高,以山岭重丘地貌为主,是比较典型的山岭重丘区,区域内海拔在9451225m之间。关岭区境内气候呈立体状,跨越南温带、北、亚热带、中亚热带,要紧以中亚热带季风湿润气候为主,四季分明,热量充足,水热同季,境内12.5%的低热河谷地区有“天然温室”之称。累计年平均气温为16.2,年平均最高温气为16.9C,最低气温15.4,雨量充沛,年降水量1205.11656.8毫米,是全省降水中
7、心之一。地表水系发育,水质良好,对混凝土无侵蚀性。岩溶水是本工程要紧的地下水类型,广泛分布于碳酸盐岩中。沿线地下水类型要紧为松散岩土类孔隙潜水、碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水。从地质资料上与现场实际情况揭示,根据调查及钻探显示,底层要紧为红粘土、强风化白云岩、中风化白云岩。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。1.2 要紧工程内容桥址下岩溶强发育,岩溶给桥梁施工带来很大的烦恼与风险,岩溶处理要紧内容为岩溶注浆、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。3 .4操纵工程及难点工程(1)钻孔击穿
8、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;(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;钻孔击穿溶洞后,因操作不当造成钻头卡住或者掉入溶洞内,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,但穿过溶洞后,因地下暗河大规模型溶洞,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
9、成孔,在水下混凝土灌注时,到停灰面到达大规模型溶洞后,混凝土大量流向溶洞内,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:岩溶区钻孔桩通常入岩较深,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务必按照设计要求进行施工,总体方案是使用岩溶注浆将溶腔填注满,使用抛填片石、钢护筒跟等方法进顺利使桩基成孔,然后顺利灌注完,使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,务必向监理工程师报检,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,务必要及时报给
10、地质工程师。桥梁钻孔桩务必明确每根桩的施工处理措施与预估工程数量,岩溶处理专项施工方案务必报监理、设计与业主单位审批,经审查方案切实可行后方可进行岩溶处理施工。4 .桩基溶洞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,需对溶洞做推断与分类,按照溶洞的大小及有无充填物情况,溶洞分为小型溶洞、通常溶洞、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单层洞高小于3,全填充,漏水或者半漏水小型溶槽、溶沟、小粉砂、硬塑或者软塑溶洞裂隙等状粘土通常洞高小于3m的半填充溶洞或者35m的全填充溶洞,二层下列串粉砂、硬塑或者软塑溶洞珠状溶洞状粘土大型溶洞二层以上串珠状有充填溶洞;
11、5m以上全充填溶洞。粉砂、硬塑或者软塑状粘土特大型大型溶洞,多层串珠状已充填或者充填物差的溶洞。溶洞的规模无填充或者填充物溶洞覆盖到相邻桩位或者更大。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3m下列填粘土与片石、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3-5m全填充填粘土与片石、钢护筒跟进等半填充或者无填充填粘土与片石、填低标号碎、钢护筒跟进等5-IOm半填充或者无填充填粘土与片石、填低标号碎、钢护筒跟进等无填充填粘土与片石、填低标号碎、双层钢护筒跟进等IOm以上全填充填粘土与片石、填低标号砂、钢护筒跟进等半填充或者无填充填粘土与片石、填低标号碎、双层钢
12、护筒跟进等5 .溶洞处理措施5.1. 片石粘土筑壁关于3m以内的小型溶洞要紧采取填充法进行处理:当溶洞小于钻头直径时,按常规方法钻进;比钻头直径大的溶洞,容易发生钻头被夹、被卡或者歪斜现象,采取回填措施,即:当穿过洞顶板后提出钻头,向孔内投入粘土、片石,片石直径20CnI左右;片石、粘土采取分层抛填入孔,抛填比例按1:1施工,先抛入片石,再抛入粘土,依次循环进行,直至填充物高出溶洞顶以上12m后,再放入钻头,小冲程高频率冲击穿过空洞,不盲目追求进尺,将粘土与片石挤入孔壁,实现人工造壁。冲击过程中要注意孔内水位变化情况,假如孔内泥浆下降较快,应及时向孔内补充泥浆,测量并操纵冲孔深度至溶洞顶距离小
13、于50Cnl时,提出冲锤,向孔内继续抛填片石、粘土,然后再进行冲孔,如此往复直至穿过溶洞后逐步加大冲程至正常冲孔速度。钻至距离溶洞顶部1米左右时,准备足够的小片石(粒径为1020Cm)与粘土,关于半充填与无充填物的溶洞要组织足够的水源。快钻至溶洞时,装载机要在孔口旁就位,一旦漏浆,立即回填。关于空溶洞或者半充填的溶洞,在击穿洞顶之前,应有专人密切注意护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,应迅速补水,然后根据溶洞的大小按L2的比例回填粘土块与片石,进行冲砸堵漏,只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。有空洞的桩,一定要操纵冲程,以免钻头突然进入空洞,造成钢丝绳断裂或
14、者钻机前倾。关于溶洞内填充物为软弱粘性土或者淤泥,进入溶洞后也应向孔内投入粘土块、片石混合物(比例1:1),冲砸固壁,防止孔壁坍塌。5.2.灌注水泥混合物钻孔穿越溶洞,漏浆太快散填难以达到封堵目的时,应使用集中抛填,将粘土、片石与袋装水泥或者混凝土集中填入,要求短时、集中。关于溶洞的高度在25m,且洞内为无填充物的溶洞,冲孔至溶洞顶板岩层时,泥浆突然下降,补给泥浆不能回升,则采取先填充碎石、砂混合物与袋装水泥,使溶洞空洞形成一个自然圆锥体。然后用小冲程冲击将混合物挤压到溶洞边形成一定厚度与强度的水泥浆碎石护壁,混合物将空隙初步堵塞后,停止冲击。24h后,待混合物的强度达到2.5MPa后再继续冲
15、击,穿过溶洞。5.3.钢护筒跟进1.护筒的加工钢护筒直接在工厂定做,护筒壁厚16m,长度4m节,护筒直径根据桩径、溶洞层数选取几种并提早通知加工厂家。使用时在现场按实际情况接长。护筒使用前在底部外侧加焊一圈12mm钢板作刃脚,刃脚高度IOCn1。套多层护筒时冲锤直径要根据护筒直径进行调整。2 .护筒加工拼接质量由于钢护筒仅比设计桩径大2030cm,而长度又较长,故护筒的制作、加工及拼接的精度、准确性要求较高,特别是施工现场的拼接质量操纵。为此在护筒拼接前务必逐段对各护筒进行筒径、长度的检查,做好标识,并设置导向钢板,以保证其顺直度。逐段拼接,施放护筒,直至其不能自行下落,然后使用振动锤施打至预
16、定深度。在护筒埋设过程中,需要注意:(1)护筒逐段拼接时,段与段之间拼接的顺直度要操纵好,以防止折曲。(2)孔口定位,护筒口中心要保证与桩基中心基本重合,然后将其与地面外护筒用钢板连结固定。(3)护筒底部刃脚处加强,以防在施打过程中发生卷刃。3 .护筒底部处理由于基岩顶面的不平整,护筒底部不可能周边全断面接触,这样就可能造成此处发生下列问题:振力过大时,护筒滑偏,底部变形。(2)底部漏浆,坍塌。为尽量避免此类问题发生,我们要紧采取在护筒振动下落时参照地质资料操纵好护筒的入土总深度,并加强护筒刃脚。护筒就位后,在基岩面邻近反复回填粘土、片石并掺加水泥,冲击造壁。5. 3.1.单护筒跟进空洞较大且
17、充填物为软塑状的单层溶洞条件下的桩基施工采取振动锤下沉钢护筒到基岩,钢护筒下到岩面以后,即开始对覆盖层与顶板进行冲钻。在覆盖层中冲钻方法与通常冲击钻孔相同;在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔,岩层中钻进时,泥浆比重操纵在L3L5。当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔,提出钻头,进行溶洞区水下混凝土的灌注,混凝土采取低标号混凝土,混凝土配合比由现场试验确定,保证每批混凝土坍落范围在3cm左右。混凝土灌注采取间歇灌注方法(以免混凝土流失太远造成浪费),直至到达溶洞顶面以上1m,待混凝土达到强度后继续钻孔,钻孔穿过低标号混凝土成孔。图9单护筒跟进施工工艺流程图6. 3.2.双护筒跟进充填物为流塑状或者空洞较大
18、的多层溶洞条件下的桩基施工使用双护筒跟进方式冲击成孔。图10双护筒跟进施工工艺流程图1 .内护筒参数(1)穿越砂层的护筒用振动锤打入时长度通常不超过IOm;(2)穿越砂层的护筒跟进放入时,分段长度通常不超过6m,护筒穿过砂层进入粘土层Im即不再跟进护筒或者至溶洞顶,内外护筒间搭接至少0.5m;(3)护筒穿越溶洞时的长度按下式计算:护筒长度L=h+H(m)(h为地质超前钻确定的溶洞高度,H为溶洞顶到地面加0.3m的高度)。(4)外护筒内径通常大于桩径2030cm最后一层内护筒内径大于桩径IOcm,外径小于上一层护筒内径IoCnl左右。再上层护筒直径以此类推。2 .溶洞顶部冲孔根据超前钻的资料,当
19、钻孔施工接近溶洞顶部时,使用冲击钻机冲孔,冲孔钻头外径比拟放入钢护筒外径略大23cm用冲击钻冲孔时,要求轻锤慢打,使孔壁圆滑牢固,提升高度通常不超过0.5m。所有卡扣及钢丝绳务必先经测试检查,其它施工工艺及注意事项与常规相同。3 .沉放方法(1)当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤,在顶板厚度范围上下慢放轻提,冲锤不明显受阻碍,说明顶部已成孔同时是圆滑垂直的,如今用钢丝绳活扣绑住内护管,下内护筒时,应在护筒外侧焊导向板以起到导向作用,防止偏位。用吊机(或者钻机自吊)把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后,内护筒不可能靠自重沉到溶洞底部(因溶洞底有沉渣、沉淀物等)。(2)护筒就位可利用振动锤进行;或
20、者用工字钢自制一压架,压架大于内护筒小于外护筒并卡在外护筒壁上,防止掉入内护筒内,压架侧面的下方固定两根细钢丝绳,内护筒放入后,放入冲锤,以O.5m的冲程打击压架,将内护筒压至溶洞底。4 .护筒间空隙处理(1)当为全填充溶洞时,此间隙不需处理。(2)当溶洞内无填充或者半填充时,由于地下水位较高,洞内被水充满,为防止冲孔时水泥浆流失或者浇注的混凝土流失,在内护筒底部及顶部100Cln范围内回填砂、碎石(中间段填土),用静压化学灌浆法对底部及内外护筒间隙100Cm范围内的回填体进行灌浆处理。灌浆后,内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结,固结后其抗渗系数可达107ms灌浆处理后,即可重新冲孔。
21、(3)关于需要处理多层溶洞的桩基,通常仍使用上述灌浆法填充固结空隙进行施工。目的是为了增加溶洞底部(同时有可能是下层溶洞的顶部)邻近填充物的密度与强度,同时增加内、外护筒间的胶合力。(4)重新冲钻,直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时,经监理工程师同意即可终孔。5 .4.注浆溶洞层数较多,为串珠状。溶洞部位勘察准确,洞高大于0.5米,小于3米,土层中有较厚的砂层,溶洞漏浆会引起坍方的情况,采取注浆措施,提供成孔条件穿过溶洞。预灌浆利用水泥形成的浆液,在一定压力作用下注入溶洞中与溶洞孔隙中,首先是填充岩溶裂隙,其次是回填溶洞空腔。图11岩溶地段桩基注浆工艺流程图5.1. 1.注浆材料单液浆以
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