某特大桥桩基岩溶处理专项方案.doc

目目 录录 1 工程概况 1 2 地质概况 1 3 施工方案 1 3 1 施工工艺 2 3 2 岩溶地区钻孔桩施工方法 12 4 施工注意事项 19 5 常见事故的处理 20 5 1 卡锤 20 5 2 掉锤 20 5 3 塌孔埋钻 21 5 4 其它事故 21 6 机具设备 21 7 质量控制措施 21 8 安全控制措施 23 9 岩溶地段桥梁桩基施工处理数量的确认 23 1 某特大桥桩基岩溶处理专项方案计某特大桥桩基岩溶处理专项方案计 1 工程概况 娄邵扩能改造工程 XX 标段某特大桥位于双峰县甘棠镇 起讫里程为 DK29 567 165 DK30 362 565 全长 795 40 米 全桥共设 23 个墩 2 个台 全桥基础均采用桩基础 桩径根据不同跨度和地质条件分别有 1 0m 1 25m 全桥共 212 根桩 最深桩长为 28m 最短桩长为 6m 桩总长 为 3657m 2 地质概况 桥址处地形两端高中间低 多为农田及水塘 相对高差 25 米 区内 地表水发育 多为水塘及灌溉沟渠 桥址区岩溶中等发育 地质结构复杂 岩溶发育规模大 溶洞成串出现 地质特征如下 1 1 1 Q4ml 人工填土 稍湿 2 5 2 Q4al pl 粉质黏土 软塑 0 120kpa 2 5 3 Q4al pl 粉质黏土 硬塑 0 150kpa 2 11 2 Q4al pl 圆砾土 中密 0 300kpa 2 8 2 Q4al pl 中砂 稍密 0 200kpa 4 1 1 Q4 el dl 粉质黏土 软塑 0 150kpa 4 1 2 Q4 el dl 粉质黏土 硬塑 0 180kpa 15 1 2 Cld 灰岩 强风化 0 600kpa 3 施工方案 本桥大多桩位处存在溶洞 溶洞形状各异 错落无序 溶洞大小不一 埋深差异较大 部分呈串珠状发育 分为充填 半充填或未充填溶洞 充 填物主要为流塑 软塑及硬塑状粉质黏土 中粗砂及少量灰岩碎块 下部 基岩为灰岩 基岩面起伏较大 岩溶发育 溶沟溶槽发育 地质情况十分 复杂 属于地质灾害危险性较大的区域 为摸清溶洞的分布 大小 填充 情况 漏水情况等 以指导施工 在全面铺开桩基础施工前 根据设计提 供的初勘 施勘地质资料 根据溶洞的不同特点 采取冲击钻机成孔并配 合相应的施工方案 确保成孔 成桩的可靠性 2 3 1 施工工艺 该桥钻孔桩施工采用了单护筒及双护筒跟进 回填冲钻 泥浆护壁等 综合施工工法 由于岩溶地区地质情况异常复杂 虽逐桩钻探 亦难以保证全面摸清 地质情况 因此每个桩位钻机就位前 铺设 2 对共 4 根 浅表性岩溶发育 时铺设 3 对 6 根 各 14 m 长的钢板桩 对钻机底座进行支垫加固 以有 效防止坍孔时钻机下沉和倾斜 岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键技术是如何保证成孔过程中不漏浆 或虽漏浆但不发生坍孔 保证桩孔顺利成孔 成桩并满足承载力要求 钻孔桩施工工艺框图钻孔桩施工工艺框图 施工准备 钢护筒定位及安设 钻机就位钻孔 清孔 清渣 灌注桩基水下混凝土 钢护筒现场加工 混凝土试块制作 监理工程师检查 泥浆制备 下一桩孔施工 桩孔抽查 监理工程师检查 混凝土制备 桩基钢筋制 安 3 3 1 1 施工准备 钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样 平整施工场地 布设道路 设置供水及供电系统 制作和埋设护筒 制作钻架 泥浆备料与调制 沉 淀出碴及准备钻孔机具等 3 1 1 1 场地准备 主要是场地准备工作 主要是平整 压实场地 钻机下应摆铺设 2 对 共 4 根 必要时 3 对 6 根 各 14 m 长的钢板桩 3 1 1 2 钢护筒 为保护孔口 应埋设钢护筒 护筒采用钢板卷制而成 其埋深应不小 于 3 米 具体各桩的护筒埋深与护筒钢板厚度根据施工机械 地层性质 可作适当调整 护筒内径为设计桩径加上 20 40cm 护筒埋设平面偏位 不得大于 5 cm 护筒埋设斜度不得大于 1 3 1 1 3 泥浆 在钻孔施工过程中 要靠泥浆保护孔壁及携带 或浮出 钻渣 泥浆的制备 粘土以水化快 造浆能力强 粘度大的膨润土或接近 地表经过冻融的粘土为好 但应尽量就地取材 经过野外鉴定 具有下列 特征的土 可符合上述要求作为调制泥浆的原料 自然风干后 用手不易 掰开捏碎 用刀切开时 切面光滑 颜色较深 水浸湿后有粘滑感 加水 和成泥膏后 容易搓成 1mm 的细长泥条 用手指搓捻 感觉砂粒不多 浸水后能大量膨胀 一般可选塑性指数大于 25 粒径小于 0 005mm 颗粒 含量多于总量 50 的粘土制浆 当缺少适宜的粘土时 可用略差的粘土 并掺入 30 的塑性指数大于 25 的粘土 若采用粘质土时 其塑性指数不 宜小于 15 大于 0 1mm 的颗粒不宜超过 6 所选粘土中不应含有石膏 石灰或钙盐类化合物 制浆前 应先把粘土块尽量打碎 先往护筒内注入 水 然后按计算需要粘土量 往护筒内分批投放粘土 并用钻头小冲程反 复冲砸 直至泥浆均匀 3 1 2 成孔 3 1 2 1 成孔方法 4 用冲击式装置或卷扬机提升实心钻锥 上下往返冲击 将土石劈裂 劈碎 部分被挤入井壁之内 由泥浆悬浮钻渣 使钻渣每次都能冲击到孔 底新土层 本法泥浆一方面起悬浮钻渣作用 另一方面起护壁作用 3 1 2 2 成孔工艺 1 在钻进时采用正循环成孔工艺 2 钻机就位 立好钻架并调整和安设好起吊系统 将钻头吊起 徐徐放进护筒内 在钻头四周不碰到孔壁的情况下 检查钢丝绳中心与孔中心的偏位 不大 于 50mm 钻机就位注意前后支点抄垫密实 特别是前支点 3 造浆 先在钢护筒内注入适量清水 然后根据泥浆比重 水量计算出粘土用 量 按此计算结果投入粘土 浸泡 2 3 个小时后 用冲击钻头采用小冲 程 不大于 100cm 冲砸 直至形成均匀泥浆 泥浆循环系统如下 4 钻进 开始钻进时 应先往孔内投入片石与粘土的混合物 粘土与片石 京沪高速铁路土建工程四标段的比例为 1 3 体积比 填入量应超过护 筒刃角至少 1 0 米 然后采用小冲程冲进 冲程不大于 0 75 米 待冲至 护筒刃脚下 1 0 米左右时 重新填入片石与粘土的混合物 填入高度仍为 超过护筒刃角至少 1 0 米 然后冲进 如此反复 1 2 次 以加固刃脚 5 在粘质土中钻进 由于泥浆粘性大 钻头所受阻力也大 冲程可 适当放大 可采用 2 3 米冲程 在砂类土钻进时 易坍孔 宜选用低冲程 不大于 2 0 米 由 于泥浆的容砂率受限 所以在砂层 特别是粉砂层中钻进时 一定要注意 泥浆的含砂率控制 此种地层孔壁较易坍塌 所以在此种地层中钻进时 泥浆比重应适当加大 在各种地层中钻进时泥浆指标如下表 在卵石 砾石类土层中钻进时 因地层空隙率较大 可适当投入 粘土 然后小冲程冲进 把粘土挤入孔壁内 以加强护壁 按设计提供资料 进至岩层以上 1 2 米左右时 投入片石与粘 土的混合物 投入量约为孔深 1 米的容量 然后小冲程冲进 待冲至岩 面附近时 再行投入片石与粘土的混合物 投入量约为孔深 2 米的容量 如此反复 1 2 次以加固孔壁 减少冲岩层的振动对孔壁的影响 进入岩层后可逐渐加大冲程以破碎岩石 但冲程最大不宜超过 6 米 泥浆补充与净化 开钻前应调制足够数量的泥浆 钻进过程中如泥浆有损耗 漏失应予 补充 每钻进 2m 或地层变化处 应在泥浆槽中捞取钻渣样品 查明土类 并记录 以便与设计资料核对 测量 钻进过程中应经常测量孔深 并对照地质柱状图随时调整 钻进技术参数 达到设计孔深后及时清孔提钻 清孔时以所换新鲜泥浆达 到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度 3 1 2 3 清孔与终孔检查 在钻进过程中要坚持常检孔的原则 覆盖层中每钻进 20 米左右或岩 层中每钻进 10 米左右或穿越一个地层 都要检孔一次 在钻孔深度达到 设计高程而且地层岩性与设计提供地质资料相符 即可终孔 钻孔应一次成孔 不得中途停顿 钻孔达到设计深度后 应对孔位 孔径 孔深和孔形等进行检查 在终止进尺后 利用钻机的反循环系统的泥浆泵持续吸碴 5 15 分 6 钟 并调整泥浆 使其达到清孔的泥浆指标 待泥浆泵出口泥浆的含砂率 小于 4 含碴几乎没有的时候即可终止清孔 3 1 3 钢筋笼制作与安装 3 1 3 1 钢筋笼制作 1 钢筋表面应清洁 使用前应将表面油漆 漆皮 鳞锈等污渍清 除干净 2 钢筋应平直 无局部弯折 钢筋在使用前应先调直 调直时应 注意不得使钢筋受损伤 如发现被擦伤的表面伤痕超过钢筋截面的 5 时 该段钢筋不得使用 3 钢筋接头应采用闪光对焊 并需进行纵向打磨加工 如缺乏闪 光对焊条件时可采用搭接焊 焊缝长度单面焊不小于 10d 双面焊不小于 5d 焊缝要平整 光滑 密实 无气泡 无包渣 同一截面内钢筋接头截 面面积不超过受力钢筋总截面面积的 50 同一截面 内 同一根钢筋 上不得超过一个接头 加强箍筋与主筋全部焊接 焊条标号不低于 J502 电压应适度 不得对钢筋母材造成烧伤 4 钢筋笼保护层垫块应焊接在钢筋笼上 保护层垫块的强度应不 小于桩身混凝土强度 钢筋笼保护层垫块强度应不得低于桩身混凝土标号 每 2m 一道 每道 4 6 块 上下交错布置 5 钢筋规格 型号 数量 长度及间距等应符合设计要求 3 1 3 2 钢筋笼的吊放 1 钢筋笼的顶端应设置 2 4 个起吊点 钢筋笼直径大于 1 2m 长度 大于 6m 时 应采取措施对起吊点予以加强 保证钢筋笼在起吊时不致变 形 2 吊放钢筋笼入孔时 应对准孔径 保持垂直 轻放 慢放入孔 入孔后徐徐下放 不宜左右旋转 若遇阻碍应停止下放 查明原因进行处 理 严禁高提猛落和强制下放 3 钢筋笼吊放入孔位置允许偏差应符合下列规定 钢筋笼中心与桩 孔中心 10mm 钢筋笼定位标高 50mm 7 4 钢筋笼过长宜分节吊放 孔口采用坡口焊或帮条焊连接 分节长 度应按孔深 起吊高度和孔口焊接时间合理选定 连接时上 下主筋位置 应对正 保持钢筋笼轴线上下一致 3 1 4 水下混凝土灌注 采用直升导管法施工 用直升导管法灌注水下砼时 砼拌和物是通过 导管下口 进入到初期灌注的砼 作为隔水层 下面 顶托着初期灌注的 砼及其上面的泥浆或水上升 为使灌注工作顺利进行 应尽量缩短灌注时 间 坚持连续作业 使灌注工作在首批砼初凝以前的时间内完成 3 1 4 1 灌注机具设备的准备 1 导管 导管是灌注水下砼的重要工具 用钢板卷制焊成或采用 无缝钢管制成 导管在使用前和使用一个时期后 除应对其规格 质量和 拼接构造进行认真地检查外 还需做拼接 承压 水密试验 水密试验时 水的压力不小于井孔内水深 1 3 倍的压力 进行承压试验时的水压力不 应小于导管管壁可能承受的最大内压力 Pmax 试验方法是把拼装好的导管 先注满水 两端封闭 一端焊风管接头 输入计算的风压力 经过 15min 不漏水即为合格 导管可在钻孔旁预先分段拼装 在吊放时再逐段拼装 分段拼装时应仔细检查 变形和磨损严重的不得使用 导管内壁如粘附有 灰浆和泥砂应擦拭干净 2 漏斗 溜槽 储料斗 漏斗 导管顶部应设置漏斗 其上设溜槽 储料斗和工作平台 储料斗 它的作用是储放灌注首批砼必需的储量 漏斗和储料斗的 容量 即首批砼储备量 应使首批灌注下去的砼能满足导管初次 h 埋置深 度的需要 3 砼的运输 提升和导管的升降设备 砼的水平运输 砼的运输时间和距离应尽量缩短 以迅速不间断为 原则 防止在运输中产生离析 运输砼用砼搅拌车和砼输送泵或泵车输送 砼的垂直运输 在岸滩上可用泵车配合汽车吊机配合提升 8 导管的提升 导管的吊挂和升降 可用倒链 钻机的起吊设备或汽 车吊机或吊船 需保证导管升降高度准确 起重能力应与导管全部砼时的 重力相适应 隔水栓 阀门 首批砼灌注数量较大 需在漏斗下口设置隔水栓 以储存砼拌和物 待漏斗和储料斗内储量够了 才开启隔水栓使首批砼在 很短时间内一次降落到导管底 采用球栓 球栓可用砼 木料等制成 球面要光滑 球的直径可大于导管直径 2cm 2 5cm 灌注砼前将球置于漏 斗颈口处 球下设一层塑料布或若干层水泥袋纸垫层 用细钢丝绳引出 当达到砼初存量后 迅速将球向上拔出 砼压在垫层里与水隔绝的状态 排走导管内的水而至孔底 3 1 4 2 水下砼的配制 水下砼的强度 等级和材料除应符合设计要求外 并应符合下列要求 1 耐久性要求 普通环境 设计使用年限100 年 C30 2000 C30 C45 150056d 电通量 C C50 1000 氯盐环境 设计使用年限级别100 年 环境作用等级L1L2 L3 电通量 56d C 1000 800 化学侵蚀环境 设计使用年限级别100 年 环境作用等级H1 H2H3 H4 电通量 56d 1200 1000 9 C 2 混凝土的入模含气量宜满足下表的规定 混凝土有抗冻要求 环境条件 混凝土 无抗冻要求D1D2 D3D4 含气量 2 0 4 0 5 0 5 5 3 砼坍落度要求在 18cm 22cm 之间 3 小时坍落度不小于 17cm 另外砼中加入缓凝剂 初凝时间宜控制在 9 小时以上 以免因砼 来料不足造成断桩 3 1 4 3 水下砼的灌注 1 灌注砼表面测深和导管埋深控制 测深 灌注水下砼时 应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的 砼面高度 以控制沉淀层厚度 埋导管深度和桩顶标高 如探测不准 将 造成沉淀过厚 导管提漏 埋管过深 因而发生夹层断桩 短桩或导管拔 不出事故 测深采用锤法 就是用绳系重锤吊入孔中 使之通过泥浆沉淀 层而停留在砼表面 根据测绳所示锤的沉入深度作为砼的灌注深度 测砣一般制成圆锥形 锤重不宜小于 40N 测绳用质轻 挂力强 遇水不 伸缩 标有尺度之测绳如尼龙皮尺 为宜 测绳应经常用钢尺校核 每根 桩应在灌注前至少校核一次 探测时应仔细 并以灌入的砼数量校对 防 止错误 导管埋深控制 灌注砼时 导管埋入深度一般宜控制在 2m 6m 之内 当拌和物内掺 有缓凝剂 灌注速度较快 导管坚固并有足够的起重能力时 可适当加大 埋深 但最好也不要超过 6m 拔管前需仔细探测砼面深度 2 水下砼的灌注 灌注前 对孔底沉淀层厚度应在进行一次测定 如厚度超过规定 可用喷射法向孔底喷射 3 5min 使沉渣悬浮 然后立即灌注首批水下砼 10 拔球或开阀后 将首批砼灌人孔底后 立即探测孔内砼面高度 计 算出导管埋置深度 如符合要求 即可正常灌注 灌注开始后 应紧凑 连续地进行 严禁中途停工 要防止砼拌和 物从漏斗溢出或从漏斗处掉入孔底 使泥浆内含有水泥而变稠 致使测深 不准 灌注过程中 应注意观察管内砼下降和孔内水位升降 及时测量孔 内砼面高度 正确指挥导管的提升和拆除 导管提升时应保持轴线竖直和 位置居中 逐步提升 当导管提升到接头露孔口以上有一定高度 可拆除 1 节或 2 节导管 视每节导管长度和工作平台距孔口高度而定 拆除导管 动作要快 时间一般不宜超过 15min 要防止螺栓 橡胶垫和工具掉入孔 中 要注意安全 已拆下的导管要立即清洗干净 堆方整齐 在灌注过程中 当导管内砼不满 含有空气时 后续砼要徐徐灌入 不可整斗地灌入漏斗和导管 以免在导管内形成高压气囊 挤出管节间的 橡皮垫 而使导管漏水 当砼面升到钢筋骨架下端时 为防止钢筋骨架被砼顶托上升 可采 取以下措施 a 尽量缩短砼总的灌注时间 防止顶层砼进入钢筋骨架时砼的流动 性过小 使用缓凝剂 粉煤灰等增大其流动性 b 当砼面接近和初进入钢筋骨架时 应使导管底口处于钢筋笼底口 3m 以下和 1m 以上处 并徐徐灌注砼 以减小砼从导管底口出来后向上 的冲击力 c 当孔内砼进入钢筋骨架 4m 5m 以后 适当提升导管 减小导管埋 置长度 d 为确保桩顶质量 在桩顶设计标高以上应加灌一定高度 以便灌 注结束后将此段砼清除 一般不宜小于 0 5m 长桩不宜小于 1 0m e 有关砼的灌注情况 各灌注时间 砼面的深度 导管埋深 导管 拆除以及发生的异常现象 应指定专人进行记录 3 1 4 4 灌注事故的预防及处理 1 导管进水 11 主要原因 首批砼储量不足 或虽然砼储量已够 但导管底口距孔底的间距 太大 砼下落后不能埋设导管底口 以至泥水从底口进入 导管提升过猛 或测深出错 导管底口超出原砼面 底口涌入泥 水 导管接头不严 接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开 或焊缝破裂 水从接头或焊缝流入 预防和处理方法 为避免发生导管进水 事前要采取相应措施加以预防 万一发生 要 立即查明事故原因 采取以下处理方法 若是上述第一种原因引起的 应立即将导管提出 将散落在孔底的砼 拌和物通过泥石泵吸出或者用空气吸泥机吸出 不得已时需将钢筋笼提出 采取复钻清除 然后重新下放钢筋骨架 导管并投入足够储量的首批砼 重新灌注 2 堵管 在灌注过程中 砼在导管中下不去 称为堵管 有以下 两种情况 初灌时隔水栓堵管 或由于砼本身的原因 如坍落度过小 流动性 差 夹有大卵石 拌和不均匀 以及运输途中产生离析 导管漏水 雨天 运送砼未加遮盖等 使砼中的水泥浆被冲走 粗骨料集中而造成堵管 处理办法可用长杆冲捣管内砼 用吊绳抖动导管 或在导管上安装附着式 振动器等使隔水栓下落 如仍不能下落时 则应将导管连同其内的砼提出 孔外 进行清理修整 然后重新布装导管 重新灌注 机械发生故障或其它原因使砼在导管内停留时间过久 或灌注时间 持续过长 最初灌注的砼已经初凝 增大了导管内砼下落的阻力 砼堵在 导管内 其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械 并准备用机械 发生 故障时立即调换备用机械 同时采取措施 加快灌注速度 必要时 可在 首批砼中掺入缓凝剂 以延缓砼的初凝时间 当灌注时间已久 孔内首批 砼已初凝 导管内又堵塞有砼 此时应将导管拔出 重新安设钻机钻孔 12 埋管 导管无法拔出称为埋管 其原因是 导管埋入砼过深 或导 管内外砼已初凝使导管与砼间摩阻力过大 或因提管过猛将导管拉断 预防办法 严格控制导管埋深一般不得超过 2m 6m 在导管上端安装 附着式振捣器 拔管前或停灌时间较长时 均应适当振捣 使导管周围的 砼不致过早初凝 2 钢筋笼上浮 钢筋笼上升 除了一些显而易见的原因是由于导管上拔 导管钩挂钢 筋笼所致外 主要原因是由于混凝土表面接近钢筋笼底口 导管底口在钢 筋笼底口以下 3m 至以上 1m 时 混凝土浇注的速度过快 使砼下落冲出 导管底口向上反冲 其顶托力大于钢筋笼的重力所致 为此可采取如下措 施 钢筋笼上端主钢筋焊固在钢护筒上或在钢筋笼上口增加压重 可承 受部分混凝土顶托力 在孔底设置直径不小于主筋的 1 2 道加强环形筋 并以适当数量 的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼底部 在浇注水下砼的过程中 特别注意混凝土到达钢筋笼底标高位置时 的操作 可放慢浇注速度 以减小混凝土向上的顶托力 当砼面超过钢筋 笼底 2m 左右 应减少导管埋深 使导管底口处于钢筋笼底口附近 并加 快浇注速度 以增加钢筋笼的埋深 当砼面高于钢筋笼底 2 4m 后即可 正常浇注 3 23 2 岩溶地区钻孔桩施工方法岩溶地区钻孔桩施工方法 3 2 1 对溶蚀发育轻微 空洞不大 施工时漏浆量小的桩基施工 采取正常成孔方法施工 当钻穿溶洞漏浆时 反复投入黄土 片石 水泥 烧碱和锯末 利用钻头冲击将投入的材料挤入溶洞和岩溶裂隙中 增大孔壁的自稳能力 1 工艺程序 施工准备 埋设护筒 移动钻机 定位 钻进 护筒内投入土 片石 水 钻孔 抽碴 吸泥清碴 13 2 施工要点 开孔时用小冲程冲击钻孔 要打得准 打得稳 间断冲击 少抽 碴 使开口圆顺 加入小于 15cm 片石 反复冲击 2 4 次 挤密护筒底部周围土层 密切注意观察钻机工作情况 周围地表沉降和护筒内水位变化 防止不正常情况发生 根据地质柱状图 在接近溶洞时勤观察 勤检查 凭手握冲击主 绳的手感 钻头冲击岩层的响声 抽取的岩样判断是否接近岩溶地层 接近岩溶时主绳松绳量应为 1 2cm 防止击穿岩壳时卡钻 钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆 要及时投放黄土 片石 水泥 烧碱和锯末并补水 保持孔内水位高度 3 2 2 空洞较大且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 然后冲击钻孔至溶洞顶板 利用冲击 钻穿溶洞顶板后 不论是否漏浆 不论溶洞原来是否空溶洞或半填充或溶 洞内填充物为软弱粘性土或淤泥 进入溶洞后均向孔内投入片石 袋装粘 土 填超过溶洞顶面 2 5 3 0 m 然后用小冲程冲锤方法冲击投下的混 合物 不取渣 使其挤入裂隙 溶洞内 如此反复操作 多次堵塞溶洞通 道固壁 大大减少灌桩时混凝土扩散流失量 1 工艺流程 空洞较大的单层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图空洞较大的单层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图 施工准备 钻机就位 灌注水下砼 震动下沉钢护筒 冲击钻孔通过溶洞顶板 填充溶洞 清孔 安放钢筋笼 导管 随钻进随检孔 加工钢护筒 桩帽等 投入粘土 测量定位 冲击钻孔至桩底 二次清孔测量沉碴厚度 14 2 施工要点 冲击钻孔 采取冲击成孔时 为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响 邻孔刚灌注的砼凝固 待邻孔砼强度达到 2 5Mpa 后开钻 钢护筒下到岩面以后 即开始对覆盖层和顶板进行冲钻 冲钻方法 与一般冲击钻孔相同 在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔 钻进方 式为泵吸反循环 岩层中钻进时 泥浆浓度控制在 1 15 1 20 当钻穿岩 溶顶板时暂停钻孔 拆移钻头 进行溶洞区填充 待堵塞溶洞通道固壁后 继续钻孔 钻孔穿过低标号砼成孔 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 补泥浆 抛填片石 袋装粘土 混合料 等泥浆面不再下降并稳定后 采用小冲程冲锤轻打挤压形成泥石 孔壁成孔 若桩孔仍继续漏浆 则改抛片石 袋装粘土 袋装水泥混合料 采用小冲程冲锤轻打 慢慢将片石 袋装粘土 水泥挤压到溶洞中 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 在施钻过程中遇到洞隙洞槽或深度 2 4m 空洞的溶洞时 采用其他 方法不能奏效可改用不分散混凝土水下封闭 掺用 VWB 2 型絮凝剂配制的 不分散混凝土有较好的流动性 粘稠性 水下耐冲刷而不分散的性能 因 此具有遇水不离析 水泥不流失的特点 可在水中直接下落和浇注 减少 导管法作业程序 操作十分方便 施工中就是利用它的粘稠性和遇水不离 析的特点 提高溶洞封闭的效果 3 2 3 充填物为流塑状或空洞较大的多层溶洞条件下的桩基施工 采用双护筒跟进方式冲击成孔 15 1 工艺流程 空洞较大的多层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图空洞较大的多层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图 2 施工要点 外护筒直径应较设计桩径大 20cm 内护筒直径应较设计桩径大 5cm 施工程序 根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况 按照先短后 长 先易后难 先外后内的原则确定各桩施工顺序 外护筒下到岩面以后 即开始对覆盖层和顶板进行冲钻 其钻孔 方法与传统的冲击钻孔方法相同 但成孔的桩径比设计桩径大 7cm 以便 施工准备 钻机就位 灌注水下砼 震动下沉钢护筒 冲击钻孔通过溶洞顶板 下沉内护筒 清孔 安放钢筋笼 导管 随钻进随检孔 加工钢护筒 桩帽等 投入粘土 测量定位 冲击钻孔至桩底 二次清孔测量沉碴厚度 16 内护筒顺利通过顶板 护筒跟进示意如下图 当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时 为使开孔 坚实 竖直 圆顺和对继续钻孔起导向作用 应在钻孔前抛 0 5 1 0m3 的 小片石和适量粘土 借钻头冲击力把泥浆 石块挤向孔壁 以加固护筒刃 脚 当内护筒下沉到位后 在内外护筒间进行抛石压浆处理 以增加 护筒的整体刚度 之后进行内护筒的排泥和稳固岩面的钻孔 双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔 为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接 良好 灌注水下砼之前需用高压水冲射排除残碴 3 护筒刃脚固结处理 当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时 钢护筒周边不 可能与岩面完全接触 加上岩面岩面一般较为倾斜 内护筒与岩面之间一 17 般往往会形成较大间隙 若不加以固结 在入岩冲进过程中会成为桩孔与 桩外的通道 极易造成埋钻和过护筒脚时产生偏孔或斜孔 留下质量隐患 在施工中采取的方法如图所示 利用冲击成孔时对孔壁会产生挤压的 特点 在钢护筒刃脚范围内抛填块石 粘土 用 2 4m 冲程进行冲压 使 其密实造壁 反复多次 直至孔底平整才可以向下冲进 处理同时可以冲 平参差不齐的岩面 3 2 4 溶洞发育且对墩台桩基有影响的桩基施工 在桩基施工前进行石粉加水泥压浆堆填处理 使溶洞封闭 钻孔过程中 不漏浆 1 压浆工艺 详见 岩溶桩基压浆工艺流程图 2 施工要点 钻注浆孔 根据地质情况在每一根桩的中心位置钻注浆孔 通过取芯探明溶洞的 高度及填充物的详细情况 钻孔施工方法如下 内护筒刃脚处理示意图 冲压孔壁 块石 粘土 碎石水泥压浆壁 溶 洞 基岩面 外护筒内护筒 18 钻机采用 XU 600 型地质钻机 开孔采用 108mm 岩芯管开孔 钻进 分层采样 直至钻入基岩面 0 5m 以下后 下 108mm 套管 并嵌入基岩 套管露出地表 0 2 0 5m 用 75 号水泥砂浆固结套管 并将孔口套管四周 捣实封闭 防止浆液从套管周围串出 影响注浆效果 待固结套管水泥初 凝后 继续钻进 循环水采用清水 根据取出的岩芯确定岩溶发育特征 洗孔后按要求做注水试验 拧上孔口盖 岩溶桩基压浆工艺流程图 压浆 压浆设备主要为 JS350 型搅拌机 KBY 30 120 型注浆泵 在压浆前先 进行注水试验 确定单位长度吸水量 浆液选用石粉水泥浆 用 32 5 级水 泥 石粉水泥浆配合比为水 水泥 石粉 1 1 0 8 压浆时注浆压力不宜 太大 控制在 0 5 1 0MPa 范围 具体压力值由现场试验确定 为防止浆液流失太远造成浪费 采用间歇注浆方式 使得先注入的浆 液初步达到胶结后再注浆 循环注浆多次 直至达到规定的单位注浆量 注浆压力控制值为止 施工准备 钻机就位 钻 进 清 孔 拆卸钻杆 安放压浆管和浆液制作 压 浆 压浆效果检验 浆液配合比选定 钻机选型 续接钻杆 成 孔 19 注完一个孔后 继续对其余孔进行注浆 后注浆的压力必须调高 最后 封孔 注浆顺序由现场自行掌握 注浆完后采用钻孔检查 检查孔数为 5 根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果 注浆完成等浆液凝固到一定强度后即进行钻孔桩的施工 施工按常规 钻孔桩施工方法 在经过处理后的岩溶处成孔时 成孔方法基本上与普通石质地层 成孔方法相同 成孔时应注意以下几点 A 成孔必须待注浆凝固 强度达到要求才能进行 岩溶注浆处 理一般等待时间为 10 左右 B 为防止意外 冲孔前应有备用措施 备好材料 一旦泥浆泄露 及时向孔内投放粘土 依靠冲挤在溶洞内形成粘土的围护结构墙 保持孔 内泥浆高度 使冲钻顺利进行 C 接近岩溶地段 采取轻锤冲击 加大泥浆浓度的方法成孔 以防卡钻和掉钻 3 2 5 斜岩面的桩基施工 当钻孔遇到斜岩面时 由于钻头沿着岩层倾斜面下滑而造成偏孔 因 此 可采用以下措施进行处理 1 回填片石 提钻后向孔内投入片石 2 3m 先以较小冲程反复冲 砸 使孔底形成一个平台 直至冲击时不再发生偏孔为止 若一次不成可 反复数次 2 回填混凝土 当回填片石不能纠偏或纠偏效果不理想 可采用 此方法进行 即提钻清孔后 向孔内灌注高标号 C30 水下混凝土 3 4m 待混凝土强度达到 70 以上后再冲击成孔 4 4 施工注意事项 施工注意事项 1 在岩溶地区成桩选用冲击钻机成孔时 控制的冲能在 2 5 5 0t m 为宜 冲能过小对孔壁岩隙和孔壁周边的溶洞槽挤压能力小 孔壁不够密实易于渗漏 同时冲能小破碎能力小 钻孔速度进尺慢 但冲 能过大通过顶板速度快 易于卡钻 同时造成所成孔径较设计大得多 2 合理规定施工顺序 同一桥梁范围内宜跳墩施工 同一桥墩桩 基础宜只采用一台钻机施工 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 20 桩 溶洞较小的桩孔施工 根据某特大桥的地质情况分析 确定开钻顺序如下表 3 地质资料不详的柱桩 桩孔在达到设计标高后 应探明桩底以 下不小于 3 倍桩径深度范围内的岩层情况 确认没有溶洞后方可终孔 如 发现桩底以下还有溶洞 应提请设计单位进行变更设计 4 位于岩溶地区扩大基础在施工开挖至基底标高后 需在基础范 围内四角及中心深约 5m 的范围内探明基础以下是否有溶洞存在 如有溶 洞 应通知设计单位修改设计 5 溶洞处理以做好准备工作为主 钻孔前在场地内准备大量的片 石 袋装粘土及适当数量的袋装水泥 设置了 2 个大容量泥浆池 同时配 备不少于 4 台 D220 型泥浆泵作为备用 保证一旦桩孔出现漏浆 可以马 上进行补浆 6 对于地质资料显示存在溶洞或土洞的桩位以及经分析可能存在 溶洞的桩孔 特别是半填充或无填充物的溶洞 采用小钻头进行正循环超 前钻 钻穿溶洞 土洞顶板直至终孔标高 补充优质泥浆以及用锯末和粘 塑土加水拌成软塑状的混合物 使其填满溶洞 观察 24 h 后 如情况正 常 再正式开始钻孔或冲孔 7 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 板岩石卡住而造成埋锤 施工时严禁在溶洞范围内打松锤 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 马上提锤到孔口 然后采取其它措施 穿越溶洞时 同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修孔处理 8 岩溶水一般呈酸性 在成孔过程中 岩溶水一旦进入泥浆 泥 浆呈酸性而导致发生沉淀 这时应投入小苏打进行中和 以免孔壁坍塌 5 5 常见事故的处理常见事故的处理 5 1 卡锤 1 原因 在基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 处理措施 慢试法 钻头卡在中间任何部位时 应将主绳徐 21 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 3 5m 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 5 2 掉锤 1 原因 锤体质量有问题 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 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 确实无法捞起时 请设计单位提出桩基修改方案 5 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 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 5 4 其它事故 因地质条件复杂 在勘测设计阶段 进行地质钻探时 出现了掉钻现 象 在钻孔桩施工中 一旦碰到钻探时留下的钻杆 钻头等