熊家湾特大桥桩基施工方案.doc

溆怀高速公路第十二合同段桩基施工专项方案 10桩基施工专项方案一、基本情况介绍 我部施工的K135+147-K135+903路基填筑段，于2010年9月16日发生局部塌陷，我部已对该段暂停施工。迄今为止，此段塌陷区塌陷点达32个，K135+788通道右侧基础下沉10cm左右，且塌陷点与通道基础沉陷有继续扩大现象。由于该段刚完成清淤覆盖，且塌陷面积太大，为了确保工程质量、进度和施工安全，业主已多次组织有关专家、相关部门进行现场考察，现已确定变更为30米T梁。二、冲击钻钻孔施工钻孔灌注桩施工的主要工序是：施工准备、测量放样、埋设护筒、搭设钻孔平台、制备泥浆、钻孔、清孔、验孔、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下混凝土、桩基检测等。1、施工准备 首先对原熊家湾中桥左侧加征约800m2作施工便道;对沉陷部位用片石土进行回填压实，尤其在墩位处静压不少于两遍，然后在墩台处进行施工放样，定出桩孔位置，设置延长线桩便于检查校核；孔口四周挖排水沟，在桥位右侧做好泥浆净渣系统；布置好出渣道路；合理堆放材料和机具，使其不增加孔壁压力、不影响施工。2、钢护筒制作、埋设根据熊家湾特大桥的地质及水文情况，钻孔桩护筒宜采用钢护筒，并采用人工挖埋方法埋设。钢护筒采用厚度为12mm钢板制作，护筒直径比钻孔桩大30cm。现场准备完成后，即进行测量放样，精确放出每个桩位，然后在干处埋设钢护筒。钢护筒埋深为桩径的1.5倍左右，顶部则高出地面至少0.5m，完成后，必须用全站仪测量定位护筒平面位置，控制偏差在5cm以内，倾斜度小于1。埋设时，要保证护筒内无突出物，不漏水。3、搭设钻孔平台在护筒埋设及平整施工场地后，在每个桩孔护筒范围外两侧，纵向铺垫宽2.5m、厚30cm的碎石，并每隔50cm铺设一根枕木，铺设长度要比钻机平台长50cm，铺设的枕木标高误差不得超过2cm。当平台搭好以后，用25t汽车吊把钻机平台吊到枕木上，调整水平，完成钻机平台的搭设（见钻孔桩平台方案图）。4、钻孔、清孔、验孔在钢护筒及施工平台安装就位后，即可进行钻孔施工（钻孔桩施工工艺框图附后），每台钻机和布置1套泥浆净渣系统。1）首先用全站仪在护筒上测量放样，再调整钻机就位，并保证钻头中心对准桩位中心，同时调平钻机，检查配套系统是否符合要求，所有准备工作完成，报监理工程师签字同意后，即可开钻。钻孔时认真做好钻孔记录，随时观察钻孔情况，及时调整钻孔的各种参数，以保证钻孔的顺利进行。施工时应注意：a 钻机安装后的底座应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。冲击锤起吊进入钻孔口时，宜慢速吊入护筒内,防止撞坏护筒使之移位；冲击操作时，严格控制钢丝绳的放绳量，防止打空锤和大松绳。钻进时，开始和终孔时应采用低冲程。b 钻孔排渣或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度，处理孔内事故或因故停钻必须将冲锤提出孔外。c 钻孔作业应分班连续进行并填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下班应注意事项。经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求时应随时调整，使各项指标满足施工需要；经常注意地层变化，在地层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。d 钻孔通过泥浆净渣系统返渣，抽排废浆、废渣至泥浆池并运送到指定堆放地点。2）按三级质检程序，现场技术员对孔位中心偏差、孔底高程、嵌岩深度有关指标进行自检合格后，由质检部复核合格，上报监理工程师验收，检查合格后清孔。a 采用正循环清孔排渣，清孔时可向孔内注入适量清水进行循环换浆，减小泥浆密度，使各项指标满足清孔要求。b 吊入钢筋骨架后灌注水下混凝土之前应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度。孔内沉淀物不大于5cm，否则须进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。3） 特殊地质桩基施工专项方案及处理措施从目前补钻情况来看，地质情况异常复杂，其复杂程度远远大于我们的想象，地质情况主要体现在裂隙层、结构松散，个别含流泥、细砂，水量大，底下溶洞大，且层数多，填充物多为流泥或流沙，多为串珠式溶洞，部分溶洞相互串通，造成成孔困难，无论是采用挖孔桩或钻孔桩施工均有很大困难。针对如此复杂的地质情况，我部已积极咨询各方面专家和正在组织有经验的劳务队伍，制定专项方案，同时希望各位专家提供更好的处理方案，确保施工质量和工期。一）桩基钻孔处理方案目前针对地质异常情况采取的主要处理方案： 1、在钻孔过程中出现小溶洞或裂隙发育地层出现流泥突然往上翻，一般采取粘土、片石回填部分桩基，待稳定后，重新开钻，并保持较好的泥浆护壁。2、对于溶洞较大、流砂层较厚的情况，为防止空溶洞或串通溶洞造成泥浆瞬间泄漏而引起的塌孔，一般采取粘土、片石回填后复钻；如通过回填处理无效，再采取在孔内下内护筒处理，全钢护筒逐节接长下压跟进的方案。该方案的缺点是接长下压比较麻烦，要大型设备配合，进度也不快。3、对于多层溶洞，冲击钻孔也有很大风险，容易出现卡钻、偏钻，一旦卡钻，很容易造成整个孔报废。从地质钻探情况分析，桩基会有半边岩情况，一半为灰岩，一半为碎石层和流泥，同时，对于空溶洞和裂隙发育地层，如果瞬间泥浆大量泄漏，极易造成垮孔，甚至局部沉陷，危及施工设备及人员安全。因此，应考虑在孔口周围采用钻孔注浆工艺，待达到一定强度后再进行下道工序施工。二）平台的稳定、加固方案根据补钻资料显示，大多数桩基岩层裂隙发育，有空溶洞，极易因泥浆瞬间泄漏造成卵石层塌孔直接影响整个平台的安全。我部提出2种处理方案：（一）在护筒周围注浆方案根据最新的地质补勘资料，覆盖层较厚，且复杂，面层主要是回填土和石碴，加上换填的片石，不利于钢护筒和钢管桩下沉。加上该处地质岩溶、裂隙很发育，在冲击钻孔过程中很容易漏浆，如果泥浆瞬间流失，而护筒又未至岩层，极易造成塌孔，卵石和粉砂跟着流入孔内，造成平台失稳。为了确保平台的安全，我部拟对钻孔施工平台进行加固，护筒进行注浆处理。1、注浆前，在工作平台周围钻孔，范围为桩孔中心四周扩大23m，深度2.5m左右；注浆时在水泥浆中掺入速凝剂，有效控制注浆时浆液的扩散，避免水泥浆的流失。2、注浆钻孔布设：见下图所示。 3、钻孔用XY-100或HT-150钻机钻孔，按顺序分序钻孔。实际施工根据地质情况和注浆效果情况增减。4、注浆技术要求a、注浆顺序沿桩孔四周，采用纯水泥浆加速凝剂灌注。b、浆液配合比：水灰比1：11.11左右，每立方米浆液水725kg，水泥750-800kg左右。c、注浆压力从02.0Mpa范围控制，具体压力由现场试验确定，注浆流量为38-150L/min，渗透最小直径定为3.0m，以确保钢护筒周围和工作平台范围有足够的固结体。5、注浆材料a、水泥：要求采用合格的P.O32.5Mpa普通硅酸盐水泥，细度要求通过4900孔/cm2，标准筛筛余量不超过2%；水泥从出厂使用不超过3个月，干燥保存，防止受潮结块，影响注浆质量。b、添加剂：注浆添加剂为水玻璃，模数n2.75，浓度Be=3845，水玻璃与水稀释比为1：35，添加比例约3%左右；具体可视现场实际情况测试调整。（二）下内护筒方案本桥桩基直径为1.8米，外钢护筒直径为2.2米，内钢护筒直径为2.0米，护筒钢板厚1.2cm。在钻孔施工时首先埋直径为2.2米的外护筒，用大钻头冲孔至岩面，然后将内钢护筒跟进至岩面，改为小的钻头，继续钻进，防止出现溶洞造成泥浆的泄漏而引起的塌孔。三）溶洞的处理方法和技术措施（一）穿越溶洞的方法根据补钻地质资料、地质柱状图，进一步确定溶洞的具体标高及溶洞的深度。根据溶洞的深度，采用不同的处置方法。1、溶洞范围不大，洞高小于1m，溶洞内有填充物或部分填充物者，用抛填片石和粘土的办法处理。2、溶洞高大于1m，溶洞内有填充物，但钻进时无坍孔情况能顺利成孔者，为了防止灌注水下混凝土时浆液流失，在溶洞上下各1m范围内用钢护筒防护，钢护筒壁厚6mm，钢护筒的定位采用将钢护筒焊搭在钢筋笼的定位筋上，随着钢筋笼的插入下沉就位。3、溶洞范围较大，洞高大于1m，溶洞漏水严重，钻进中无法使钻孔内保持一定的压力，钻孔时有可能出现严重的坍塌致使钻进困难时，采用壁厚12mm的钢护筒施工。钢护筒随钻孔桩跟进，一边压入钢护筒，一边钻进，由于采用本法工艺较复杂，压入钢护筒需采用大型机具。4、溶洞无填充物、高度在2m3m时，溶洞不漏水，备用23台泥浆泵向孔内输送泥浆，然后钻机低行程穿透溶洞。钻头穿过溶洞后，提起钻头向溶洞内投入硬塑的粘土块与1030cm片石，然后采用低冲程冲孔造壁通过溶洞。5、溶洞无填充物、高度在3m以上，采用钢护筒跟进冲孔，护筒壁厚12mm，冲击过程中，采用振动锤振动下沉钢护筒，钢护筒下至溶洞顶板基岩面，然后冲击穿透溶洞顶板，同时加大桩孔内的泥浆输送量，以便及时补充孔内泥浆，防止钢护筒内、外压力不平衡而导致变形。溶洞顶板穿透后，向孔内投入硬塑粘土块及1030cm的片石，采用低冲程冲孔造壁通过溶洞并冲孔至设计标高。（二）溶洞施工的几点技术措施1、 穿越溶洞顶板的冲击成孔技术采用的冲击式钻机在通过溶洞顶板时，易发生弯孔和卡钻事故。当钻孔接近顶板时，往往由于岩面倾斜，出现钻头摆动，或撞击护筒和孔壁，或冲击能量减弱等现象，这说明钻头已接近顶板。此时，应停止钻孔，回填片石和黏土块，然后调整钻机冲程，反复冲砸，在顶板上部形成坚硬的柱体，以其传递冲力，使斜面破坏其平整。一般回填高度1.5m，钻机冲程不大于0.6m。在钻孔穿透顶板时，采用上述方法处理倾斜岩面，回填高度可减少至1.0m，以能起到缓冲作用，防止一锤击穿顶板造成卡钻。2、漏浆的预防及处理钻孔进入溶洞，会有不同程度的漏浆。一旦发现漏浆，应立即向孔内补浆，保持孔内水头，然后查清原因，进行处理。（1）一般护筒底发生漏浆，只需反复打击下沉护筒，先用黏土加固封闭护筒底周围缝隙，再填入黏土和小片石，高出护筒底1.0m，小冲程反复冲砸，加固筒底四周，达到堵漏目的。钻孔施工中，要避免钻头、掏碴筒碰撞护筒而造成护筒松动，引起漏浆。（2）当漏浆发生在透水性强的地层、岩层裂缝或有松散填充物的溶洞中，采用加大泥浆比重、控制钻进速度等措施。正常泥浆比重在1.31.4之间，使用加强型泥浆，比重可加大到1.51.6。（3）当钻孔击穿溶洞顶板进入空溶洞或有地下水流时，会出现泥浆急剧下沉的现象。此时，应立即向孔内补浆，保持孔内水头，同时投放黏土、片石等的混合料。如果能够基本控制水头，然后小冲程边投料边冲砸，造成新孔壁，堵塞漏浆。否则，孔内水位继续下降，此时应考虑将钻机撤离，防止坍孔埋机。（4）施工前，应根据地质资料作出预测，准备足够的黏土、片石、水泥、锯木屑，并装入草袋，配合补浆设备和拖拉设备，随时将钻机撤离。3、卡钻的预防及处理（1）进溶洞和出溶洞前，要分层回填一定数量的片石，片石块径以1015cm为宜。钻头反复打密过程中，使片石挤入倾斜岩层的下方，防止钻头倾斜和受力不均。（2）预防梅花孔卡钻，可从两个方面采取措施。一是根据地层情况，随时调整泥浆稠度，选用适当的冲程。二是采用大捻角的钢丝绳做大绳，并使用合金套活动接头联结钻头，保证钻头转动灵活。4、 卡钻后可采取措施：（1）放松并摇动大绳使钻头慢动或转动再提；（2）填入小片石和少量粘土至卡钻处约0.5m，用小冲程重新开钻；（3）水下小爆破震动法将钻头松动后提出等方法。5、偏孔的预防和处理（1）预防措施 型钢加宽钻机底座，使钻机安装平衡，防止钻机震动造成倾斜和移位。 控制钻孔速度。斜面钻孔作业，采用小冲程，反复回填片石将斜面冲平后再用正常速度钻进。 钢丝绳松放适度，以不致使钻头晃动为准，一般每次松放2m。要经常检查钻机中心位置的变化，判断孔位是否偏斜。 经常用检孔器检孔。一般每钻进1.0m检查一次。检孔器可用钢筋制成圆柱筒，直径与设计孔径相同，高度为孔径的24倍。(2) 处理方法 回填片石、粘土修孔。回填高度至斜孔部位以上1.0m，小冲程，反复回填冲砸。 灌筑水下不扩散混凝土重钻修孔。有的钻孔处岩面倾斜较大，回填片石也无法，可以顺其倾斜方向继续钻孔，大致到设计孔位外时，向孔内灌筑水下不扩散混凝土，至开始偏斜的部位以上0.5m，3d后强度达到15MPa，即可重新钻孔。5、钢筋笼制作和吊放钢筋在钢筋加工车间按设计图纸分节制作好，由监理工程师验收合格后，运输到墩位，用吊车吊起钢筋笼在桩位处分节焊接牢固后，逐节下放到位。5.1、钢筋配料使用的钢筋均须经过报验入场，各项技术指标完全符合技术规范的要求方可使用。钢筋笼主筋的下料长度本着尽量用整根减少断头、废料，又要满足吊运和安装的原则确定。配料后的钢筋要按不同尺寸和规格挂牌，分别码放，避免错配，并作好防潮、防雨等防锈措施。5.2、钢筋笼制作首先，将加劲箍筋与主筋点焊定位，再按主筋间距在加劲箍筋上拉线放样，作好记号，主筋依次按记号与加劲箍筋焊接为整体，绑扎好螺旋钢筋。5.3、保护层厚度控制采用定位钢筋确保保护层厚度，定位钢筋采用16钢筋，竖向每4米设置一排，每排均匀布置4根，焊接在主筋上，通过定位钢筋确保钢筋笼在桩孔居中。5.4、钢筋笼吊点设置在每节钢筋笼上第1个和第2个加劲箍筋之间，设置2个吊点，在主筋上焊接2根吊环钢筋，以便钢筋笼吊装安全。5.5、钢筋笼存放与运输存放时，每个加劲箍筋与地面接触处都垫上等高的木方，以免粘上泥土，每节钢筋笼要按秩序摆放并挂上标志牌，便于使用时按秩序运出和入孔就位。5.6、钢筋笼入孔定位钢筋笼入孔定位采用汽车吊分节吊装，钢筋骨架和地面垂直后，在操作人员的扶持下慢慢放入孔中，当首节钢筋笼入孔至上端连接处时，用型钢将钢筋笼支托于孔口，再吊第二节钢筋笼，上下对接钢筋准确对位，逐根对好钢筋，并使上、下两节钢筋笼位于同一直线上，然后进行电焊连接，再将连接段的螺旋箍绑扎好，报监理工程师验收合格后即可吊起钢筋笼，继续下放，重复作业，直至按设计要求把所有钢筋节段连接后吊入就位。钢筋保护层和钢筋笼中心要绝对保证符合要求，钢筋骨架顶、底面高程控制于50mm范围内。设置4根502.5mm的声测管，沿钢筋笼四周均匀布置。声测管绑扎在钢筋笼的主筋上，随钢筋骨架同时吊入孔中，在钢筋笼连接的同时焊接声测管，声测管接口采用套筒形，接缝要密实不透水，钢筋笼到位后，声测管要注满清水，并用铁皮焊死上口，防止砼进入。5.7、钢筋笼提吊保护钢筋笼平稳下放至孔底后，在钢筋骨架顶面要采用提吊保护，并用钢丝绳和钢筋采取有效方法进行固定，防止钢筋笼往下变形和砼灌注过程中钢筋骨架上浮。5.8、钢筋骨架制作和吊放的允许偏差为：主筋间距10mm；箍筋间距20mm；骨架外径10mm；骨架倾斜度0.5%；骨架保护层厚度20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程20mm。6、混凝土运输与水下混凝土灌注砼采用集中拌合站拌和，砼罐车运至施工现