岩溶地段桩基施工专项方案.doc

岩溶地段桥梁桩基施工方案及技术措施1 工程简介新建贵广铁路中铁二十三局一项目部所辖区段位于广西省灵川县境内，里程范围: DK429+154.54DK465+312.5，全长36.158km，线路所处区域属桂东北剥蚀中山及岩溶低山、丘陵区，地质条件比较复杂，其间可溶岩与碎屑岩相间分布；裂隙溶洞水占岩溶水分布面积的46%，富水性强；基岩裂隙水分布于海洋山、银殿山及部分丘陵地区，孔隙水主要分布在漓江两岸、恭城河、洛清江I 、级阶地。该段不良地质较多，主要有：岩溶、滑坡、危岩落石、顺层等；特殊岩土主要为软土，其次为红黏土。尤以岩溶不良地质为最，对桥梁桩基成孔影响较大，容易造成坍孔、钻机倾斜、漏浆、偏孔 、卡钻、掉钻、断桩等影响，因此针对岩溶对桩基施工影响较大的特殊性，特编制此岩溶地段桥梁桩基施工方案及技术措施。2 岩溶地段桩基施工特点2.1 溶洞尺寸、形状、位置多样化，岩层强度不均匀溶洞的形成,虽然有一定规律可循，但溶洞尺寸、形状、位置都不尽相同，存在多样化，具有一定的复杂性；岩层强度也不均匀；与桩体位置关系也不相同，有些溶洞仅仅侧壁伸入桩孔位置、有些则全部包裹桩体，所以在钻孔过程中，极易出现偏孔(弯孔)和卡钻情况。2.2 填充物的多样化溶洞内的填充物各不相同，有硬塑状、软塑状、流塑状，有些为干洞填充物为软塑状的大尺寸溶洞，钻孔中易发生坍孔；而填充物为流塑状的大尺寸的溶洞，在施工中会因涌浆(填充物回流孔中)而发生堵孔现象，清孔困难，在灌注砼时也容易断桩；没有充填物的大尺寸溶洞，在向桩孔中灌注砼时易发生砼流失现象。3 重点和难点分析由于溶洞形状、尺寸、位置的多样性，岩层强度的不均匀性，填充物的复杂性和多样性，决定了岩溶地段桩基施工的复杂性和困难度，其重、难点如下：3.1 裂隙漏浆岩溶地段桩基施工时因溶洞的存在，在成孔过程中容易漏浆，所以如何保证成孔过程中不漏浆是岩溶地段桩基施工中的一个难点。3.2 坍孔在成孔过程中，即使产生漏浆，如何及时处理使其不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔是岩溶地段桩基施工中的又一个难点。3.3 纠偏因溶沟、溶槽岩面倾斜,顶板厚度不均,加上有孤石等,在冲孔过程中，易出现偏孔，纠偏将贯穿于该段桩基施工的整个过程，因此纠偏是岩溶地段桩基施工中的重点。3.4 卡钻、掉钻岩溶地段容易造成卡钻、掉钻，一方面主要由于岩面一般都比较倾斜，溶沟、溶槽容易挤钻，而钻头转向装置不灵活产生梅花孔造成卡钻；另一方面由于地质构造复杂,判断失误也易造成卡钻，在处理卡钻时,钢丝绳断或钻头挤死无法打捞而形成掉钻。因此，如何确保岩溶地段成孔过程中，不发生卡钻或者掉钻，是岩溶地段桩基施工中的又一个重点。3.5 断桩岩溶地段灌桩过程中容易出现断桩，主要原因是在岩溶地段由于溶洞相互连通,灌注时难以测出混凝土数量,使水下砼流失无法估量，容易造成断桩。所以确保在砼浇注过程中，不出现断桩现象是岩溶地段桩基施工中的第三个重点。4 主要施工方案及技术措施4.1 主要施工方案岩溶地段桩基施工,根据溶洞的形状、尺寸、位置以及填充物的不同而选用，主要有两种方法：当穿越尺寸较小的溶洞或充填物呈硬塑状砂砾土或粘性土的溶洞时，可采取向孔中回填片石或灌注水玻璃等浆液固结，再冲击钻进的方案。当穿越尺寸较大的溶洞且填充物为流塑状的溶洞,可采取钢护筒跟进冲击成孔的施工方案。4.2 施工方法及技术措施4.2.1 洞顶覆盖层段成孔施工方法及技术措施岩溶地区溶洞顶部岩层倾斜、岩石强度不一，都易导致偏孔、卡钻等问题发生，因此在钻进过程中仔细核对地质情况，随时检查钻进机具和孔位。在钻至溶洞顶0.5 m左右时，根据地质资料提供的岩层强度,调整钻机冲程，改用小冲程钻进，做到轻击、慢打，以防止偏孔、卡钻发生。当发现主绳摆动加大，并偏离桩设计中心，此时则注意孔内水位、泥浆稠度及其它情况，当孔内水位变化较大，或泥浆稠度、颜色发生变化时，则说明溶洞顶板已被击穿,此时采用高度与孔径成4倍关系的鼠笼式测孔器检查在穿越溶洞顶板时是否偏孔，如偏孔，则回填块径为30 cm左右的片石至原偏孔位置以上0.5 m左右，钻进后再用测孔器检测偏孔是否已被纠正。如此反复进行，直至完全纠正偏孔为止，对于仍无法纠正的偏孔，进行孔内水压爆破或清孔后灌注水下砼到偏孔位置，待水下砼达到3天强度后再实施钻孔，效果很好。4.2.2 穿过溶洞的施工方法及技术措施当钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已进入溶洞，进入溶洞后，要根据溶洞大小和填充物的情况采取相应的处理措施:4.2.2.1 洞高小于1.0 m的小溶洞在钻进前采用砾石和粘土的混合物回填至洞顶以上0.5 m后开钻，在钻进过程中，要求保持泥浆合适的稠度(泥浆比重以1.151.25 g/cm3为宜)。若一次加填的混合料不能完全填充溶洞时，可再回填一次，使混合物完全填充溶洞。4.2.2.2 洞高较大且无填充物或填充物呈软-硬塑状的溶洞先钻进至溶洞底板，然后采用片石、砾石混合物回填溶洞，回填高度一次以1.52.0 m为准，每回填一次后利用小冲程挤压，再回填，再挤压，如此反复进行，直至完全填充溶洞后再进行钻进。在钻进过程中，应适当增加粘土数量，提高泥浆密度(泥浆比重以1.251.35 g/cm3为宜)。 4.2.2.3 洞高较大且填充物为流塑状的溶洞（1）长钢护筒跟进冲击成孔施工方法洞高较大且填充物为流塑状的溶洞，首选方案采用长钢护筒跟进冲击成孔的施工方案，即：首先，在覆盖层中以十字型钻头冲击成孔，泥浆护壁，下沉外钢护筒达基岩面，其作用是防止孔壁坍塌，这是岩溶钻孔的特殊性所决定的。其次，在岩溶地层中仍以十字型钻头冲击基岩成孔，当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，将小于外钢护筒直径20cm的内钢护筒沉入岩溶层，并随钻孔跟进至稳定性岩面。内钢护筒作用是防止溶洞中填充物涌入钻孔，并为钻孔过程中清碴和终孔后清孔创造较好条件（岩溶地层钻孔时取碴和终孔后取碴清孔时极易塌孔，甚至导致墩位地表发生大塌陷）。最后，冲击钻进至设计标高、清孔、安放钢筋笼、灌注水下混凝土，内钢护筒则留在岩溶地层中与水下混凝土结合成为一根“钢管混凝土桩”。护筒跟进示意如图：施工注意事项：、长钢护筒跟进冲击成孔过程中，因为桩孔四周泥浆侧向压力不均匀，易造成护筒倾斜，所以在施工过程中要加强观测钢丝绳与中心线变化，发现偏移，停止冲击，采取其他办法进行施工。、如溶洞内有突出岩块，护筒跟进困难，且很难保证护筒顺直的，施工过程中注重观测，采取扩大桩锤进行处理后，再下护筒。 、溶洞底部岩面如若倾斜，在护筒及时跟进后，泥浆也可能从岩面低处缺口涌入桩孔，影响成桩质量，在施工过程中要注意观测，浇注砼加强浇注砼的连续性和一次浇注的方量。4.2.3 洞底岩面上钻孔施工技术措施钻孔穿过溶洞后到达溶洞底板时，钻进速度明显比溶洞内钻进速度会降低，且绳摆动有所加大。若溶洞底板岩面倾斜、呈现台阶、或基岩因溶蚀程度不同而倾斜，极易造成钻孔过程偏孔。因此，钻进达溶洞底板时，需调整钻机冲程，改用小冲程钻进，并随时检查孔位。当主绳摆动加大，并朝同一方向偏离桩孔设计中心时，则说明已发生偏孔。此时采用提钻回填片石的方法进行处理，回填高度以原偏孔位置为准，再钻进，反复进行，直至完全纠正为止。此过程中出现坍塌、漏浆、不规则孔形、卡钻、掉钻等常见情况的处理方法按常规办法处理。5 施工注意事项岩溶地段地质情况都比较复杂，不确定因素较多，经常有新问题出现，因此，桩基施工过程中，首先要加强监控，加强施工过程的观察和检测，监控地质变化情况，重点监控泥浆稠度、洞顶和洞底岩层倾斜、溶洞侧壁伸入桩孔、溶洞层数和大小及填充物形态等情况，及时分析和反馈地质信息，以便对不同的地质情况采取对症有效的技术措施，确保钻孔质量。其次是在施工工艺和方法上做好超前准备，加强工艺控制，在施工过程中各工序施工注意事项如下：5.1 加固钻机底座由于岩溶地区地质情况异常复杂，虽进行了地质钻探，但也难以保证全面摸清地质情况，因此每个桩位钻机就位前，对钻机底座都要进行支垫加固，以有效防止坍孔时钻机下沉和倾斜。5.2 埋设护筒埋设适当深度的护筒，从节省成本出发，根据钻探地质情况埋设4m6m护筒。5.3 做好填充准备工作溶洞处理以做好准备工作为主，钻孔前在场内准备大量片石、袋装粘土及适当数量的袋装水泥。5.4 及时加固桩孔孔壁冲孔至离溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，选用小冲程进尺，逐渐将顶板击穿，防止卡钻。同时在击穿顶板之前，安排专人密切观察孔内泥浆面的变化，发现漏浆时应马上提锤、加补泥浆抛填片石、加填袋装粘土混合料（重量比1：1：1.5）等使泥浆面不再下降并稳定后，采用小冲程轻打挤压形成泥石孔壁护孔。若桩孔仍继续漏浆，则改抛片石、袋装粘土、袋装水泥冲击挤压到溶洞中，堵塞溶洞通道，如此反复操作，直到不再漏浆为止，转入小冲程冲孔固壁成孔，顺利穿越溶洞。5.5 减少灌注时混凝土扩散流失冲锤击穿溶洞顶板后，不论是否漏浆，不论溶洞原来是否填充或半填充，或溶洞内填充物为软弱粘性土或淤泥或卵石，进入溶洞后均应向孔内投入片石（加适量35cm的碎石），袋装粘土（比例约1：1），加填超过溶洞顶面2.53.0m，然后用小冲程冲击填入的混合物，不取渣，使其挤入裂隙、溶洞内，如此反复操作，多次挤塞溶洞通道加固孔壁，会大大减少灌桩时混凝土扩散流失量，降低桩基施工成本。5.6 注意冲锤及钢丝绳工作状况冲锤冲破溶洞时，冲锤可能会滑入溶洞中，提锤时易被溶洞顶板岩石卡住而造成掉锤、埋锤。施工时严禁在溶洞范围内大冲程冲击，应绷紧钢丝绳，采用小冲程进行低打紧击。一旦发现漏浆或异常情况，马上提升冲锤到孔口，然后采取其他措施。穿越溶洞时，要密切注意钢丝绳的情况，以便判断是否斜孔，若出现斜孔必须及时进行处理，按1：1的比例回填片石和粘土至弯孔处0.8m以上，用锤牙好的桩锤进行修孔。要求低打紧击，慢慢地将陡斜岩面修整成水平台阶，直到整个冲锤施工接触面为匀质岩面时才结束修孔操作。5.7 投入碱性材料中和岩溶水岩溶水一般呈酸性，在成孔过程中，岩溶水一旦渗入碱性泥浆，会导致发生沉淀，采用投入小苏打（或水玻璃）的方法进行中和，以免孔壁因固结能力降低坍塌。目 录岩溶地段桥梁桩基施工方案及技术措施11 工程简介12 岩溶地段桩基施工特点12.1 溶洞尺寸、形状、位置多样化，岩层强度不均匀12.2 填充物的多样化13 重点和难点分析23.1 裂隙漏浆23.2 坍孔23.3 纠偏23.4 卡钻、掉钻23.5 断桩34 主要施工方案及技术措施34.1 主要施工方案34.2 施工方法及技术措施35 施工注意事项65.1 加固钻机底座75.2 埋设护筒75.3 做好填充准备工作75.4 及时加固桩孔孔壁75.5 减少灌注时混凝土扩散流失85.6 注意冲锤及钢丝绳工作状况85.7 投入碱性材料中和岩溶水8新建贵阳至广州铁路站前工程GGTJ-7标段岩溶地段桩基专项施工方案编 制 人: 审 核 人: 审 批 人: 中铁二十三局集团贵广铁路一项目部二OO九年三月