贵州轻工职业技术学院花溪新校区一组团建设项目施工二标段桩基施工方案(特殊地质处理修改)

1 贵州轻工职业技术学院新校区一组团建设项目施工二标段贵州轻工职业技术学院新校区一组团建设项目施工二标段 特殊地质旋挖钻孔桩处理方案特殊地质旋挖钻孔桩处理方案 第一章第一章 编制依据编制依据 1 贵州轻工职业技术学院花溪新校区一组团建设项目设计 文件 2 岩土工程勘察报告 3 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 4 贵州建筑岩土工程技术规范 DB22 46 2004 5 贵州建筑地基基础设计规范 DB22 45 2004 6 我公司技术装备力量及有关管理规定 7 相关规范强制性条款 第二章第二章 工程概况工程概况 一 工程概况 贵州轻工职业技术学院花溪新校区一期工程教学一组团位于贵 州省贵阳市花溪区党武乡 是由轻工职业技术学院投资筹建 深圳 市勘察研究院有限公司负责勘察 贵州省城乡规划设计研究负责设 计 本标段总建筑面积为 75973 平方米 本工程地质情况分部为回 填土 红粘土 强风化灰岩 中风化灰岩 设计要求持力层为中风 化灰岩 桩端嵌入持力层 500mm 即可 桩基采用旋挖钻孔灌注桩基 础 二 场地工程地质情况 1 地形地貌 2 场地地处溶蚀残丘 低山内 微地貌单元为溶蚀残丘地貌 场地原始地形向东南方向倾斜 第四系覆盖土层较薄 原始场地经 开挖和回填后 现场地形较为平缓 场地平整后地貌 2 地质构造 场地底层岩性为三迭系下统大治组灰岩 底层倾向 230 度 倾 角 7 度 岩层单斜产出 3 岩土构成 根据 地勘报告 揭示情况 场地内岩土构成至上而下为 素 填土 红粘土 三迭系下统大治组灰岩 现分述如下 素填土 Qml 黄褐色 由粘土夹灰岩块石回填 灰岩块石 粒径大小不等 结构松散 厚度 0 20 1 米 红粘土 Qel dl 黄色 土质均匀 呈带状分布于场地中 软 塑红粘土分布于溶槽溶洞内 厚度 0 9 5 米 三迭系下统大治组灰岩 T1d 灰色 按风化状态分为两个亚 3 单元层 1 强风化灰岩 岩体破碎 岩芯砂块状 分布于基岩表层 厚度 0 12 米 2 中风化灰岩 薄至中厚层状 结晶结构 岩体节理裂隙发 育 岩体较破碎 岩质较软 4 岩溶 场地基岩属碳酸盐岩石 主要发育的岩溶空隙主要表现为浅表 顺层裂隙溶洞 所钻探的 374 个钻孔中遇岩溶的钻孔 82 个 钻孔遇 岩溶率为 22 场地基岩面起伏较大 4 5 第三章第三章施工进展情况及存在问题施工进展情况及存在问题 一 施工进展情况 我标段从 2012 年 6 月 15 日至 7 月 27 日 除不可抗力因素外正 常施工历时 42 工作日 累计完成 229 根桩 设计方量 4089 16 立方 米 已完桩基工程量统计表 工程名称 贵州轻工职业技术学院新校区一组团建设项目施工二标段桩 基工程 序 号 项目名称 单 位 设计工程 数量 实际工程 数量 增加工 程数量 超量概率备注 1 桩芯填混凝土 C25 m 4089 16 6818 98 2729 82 100 2 回填混凝土 C15 m 0808 23808 23 16 17 3 二次钻进 回填混凝土 m 0413 77413 77 16 17 4 二次钻进 塌孔 补勘 m 0818 69818 69 25 11 6 5 埋设钢护筒 t016 516 50 90 说明 比例为出现增加工程数量的桩基数量与已完桩基工程数量比 主要由于不良地质导致旋挖钻孔施工工效降低 其不良地质主 要表现为以下几种方式 根据地勘报告揭示情况 施工场地多为高填方区 且填 方深度基本大于 10 米 最高填方达 20 1 米 填方区域回填料多为岩石 其中掺杂部分较大粒径的岩 石 几乎没有粘土 即填方范围表层及中间层空隙较为 发达 以致旋挖钻孔施工无法采用泥浆护壁 该场地岩溶较为发育 二 施工存在问题 根据我标段设备配备数量及 已完桩基工程量统计表 中关于 增加工程数量统计情况直接反映出施工工效相当低 混凝土严重超 方 塌孔及补勘导致的二次钻进工程量较多 特殊地质处理措施费 用 含回填素混凝土 回填后二次钻进 下钢护筒等 较大 占已 完桩基数量比例较大等几方面的问题 施工中常见问题见附图 7 孔口坍塌 无法形成稳定护壁 8 第四章第四章处理方案处理方案 一 成立技术攻关小组 为保证我标段桩基施工顺利进行 我公司根据现场实际情况成 立技术攻关小组 对岩溶发育区及高回填区桩基施工进行技术指导 攻关小组由公司总工 程师任组长 公司技术 工程部门有丰富的岩 溶区桩基施工经验的人员及指挥部技术人员组成 组 长 副组长 成 员 二 处理措施 1 常规处理措施 我标段结合地勘报告及我单位类似地质经验 制定不良地质常 规处理措施如下表 机械成孔特殊地质处理针对性措施统计表 工程名称 贵州轻工职业技术学院新校区一组团建设项目施工二标段桩基工程 序 号 存在问 题 地质原因分析针对性措施 备 注 1 回填区域多为不同大小粒径的灰岩块石 基本没有粘土 导致旋挖钻孔施工时块石中裂隙较大 较多不能保持泥 浆护壁水头 只能采用干挖成孔即施工工艺只能为无护 壁旋挖成孔灌注桩 钻孔施工时 无护壁支挡回填未稳 定的松散层 周边松散层及渣土受扰动坍塌 使钻孔桩 孔径扩大 导致混凝土灌注超方 回填部分粘土后 二次钻进 2 砼严重 超方 施工场地岩溶较为发育 按地勘报告揭示岩溶比例为 22 且勘探孔直径为 100 桩基最小桩径为 1000 最大为 2000 在如此岩溶发育的施工场地 地勘对实 际地质情况的揭示程度远远不够 主要由于成孔后桩径 范围与侧壁周边溶洞腔体的隔离体厚度不足以抵抗混凝 土灌注对其的压力 以致混凝土在挤压垮隔离体后 混 凝土流入溶洞腔体内导致超方 回填部分粘土后 二次钻进 3 塌孔及 补勘导 致的二 次钻进 回填区域填料主要为不同大小粒径的灰岩块石 缺少粘 土固结 且在无护壁旋挖成孔灌注桩施工过程中 钻头 扰动到孔壁上较大的孤石 导致上部护壁松散层及渣土 无支撑 发生孔壁整体坍塌 掺粘土回填后二 次钻进 9 4 由于地质勘探孔径与桩径差异较大 且场地岩面起伏较 大 导致钻进至地勘报告揭示的设计要求深度后桩端并 非全岩或入岩深度不满足设计要求 需回填后对该孔进 行地质补勘 回填补勘后二次 钻进 5 工程量 较多 旋挖钻进过程中 针对即将出现孔壁坍塌孔位及溶洞腔 体高度小于 1 5 米的孔位采用低标号素混凝土回填 回填后二次钻进 6 回填区域填料主要为不同大小粒径的灰岩块石 缺少粘 土固结 且在无护壁旋挖成孔灌注桩施工过程中 钻头 扰动到孔壁上松散层及渣土若继续钻进必将导致孔底以 上 2 米范围内孔壁整体坍塌的孔位 回填低标号素混 凝土后二次钻进 7 回填低 标号素 混凝土钻穿地勘报告揭示溶洞腔体高度小于 2 米的侧壁竖向溶 洞顶板后采用低标号混凝土回填灌满溶洞腔体后二次钻 进 回填低标号素混 凝土后二次钻进 8 回填区域填料主要为不同大小粒径的灰岩块石 缺少粘 土固结 且在无护壁旋挖成孔灌注桩施工过程中 钻头 扰动到孔壁上松散层及渣土若继续钻进必将导致孔底以 上大于 2 米范围内孔壁整体坍塌的孔位 埋设钢护筒 9 钢护筒 跟进 钻穿地勘报告揭示溶洞腔体高度大于 2 米的侧壁竖向溶 洞 横向腔体溶洞顶板后采用护筒跟进 埋设钢护筒 2 针对性处理措施 结合目前我标段施工进展情况及前期施工对地质情况的了解 经我公司技术攻关小组研讨拟采用注浆的方案进行地基加固 达到 稳定护壁的效果 一 注浆施工方案 此方案选用 302 桩做实验 满足要求后全面使用 302 桩基桩 径 1000 回填深度 7 5 米 实际回填深度 在对桩中心的地勘孔 清理后采用压力注浆 注浆施工严格按以下方案控制 注浆钻孔的注浆方式为前进式注浆和后退式注浆 为使浆液在 岩层裂隙中均匀扩散 保证注浆质量 提高注浆堵水率 对于单个 注浆钻孔宜采用分段注浆方式 注浆段分段长度根据岩层裂隙发育 程度和涌水量大小而定 为实现分段注浆 可采用分段前进式注浆 10 或后退式注浆两种方式 分段前进式注浆宜用于裂隙发育或破碎岩 层 其优点是堵水效果好 缺点是注浆钻孔钻进重复 工程量较大 后退式注浆宜用于裂隙不甚发育的岩层 其优点是注浆钻孔无重复 钻进 工程量相对较小 根据工程实践 超前预注浆方式与段长可 参考下表适当选择 注浆方式与分段长 岩层裂隙程度注浆方式注浆分段长 m 发育分段前进式 5 10 较发育分段前进式 10 15 不够发育后退式 不发育后退式 根据本工程特点 采取分段前进式注浆 分段长度 10m 浆液扩散半径与注浆孔布置 扩散半径 水压 裂隙宽度 水的渗透 系数及注浆压力有关 同时注浆质量要求在规定的注浆范围内以不出现空 白区为原则 针对现场的实际情况 我们确定单孔注浆有效扩散半径为 1 5m 终孔间距为 1 5m 注浆开孔不小于 108mm 终孔不小于 90mm 二 注浆施工工艺 1 注浆量的计算 浆液的扩散半径与岩层裂隙很难精密确定 注浆量的估算按下式进行 Q An 1 式中 Q 总注浆量 m3 A 注浆范围围岩体积 m3 n 围岩空隙率 浆液充填系数 0 7 0 9 注浆材料损耗系数 设计中 n 1 统称为充填率 充填率见下表 11 充填率选用表 2 注浆压力的选定 注 算 根据注浆处地层深度计算 P KH 式中 P 设计注浆压力 终压值 MPa H 注浆处深度 m K 由注浆深度确定的压力系数 取 0 023 根据注浆处地层深度计算 已知设计桩长最长 35 0 米 注浆深度按 35 米计算 P KH 0 023 35 0 805MPa 注浆终压为注浆压力的 1 05 1 2 倍 因此注浆终压力定为 0 85 0 97MPa 3 注浆程序 开孔 孔口管安装 钻孔 下栓塞 钻孔清洗 简易压水试验 灌浆 变换水灰比 压力 浆材等 闭浆封孔 拔管 水泥浆水灰比的确定 注浆水泥采用 PO32 5 水泥 水灰比为 0 8 1 1 1 注浆胶凝时间的确定 根据压水试验确定 如进浆量大于 300 l min 泵压力长时间不升高 凝胶时间选用 1 2 分钟 如进浆量在 100 300 l min 泵压力稳定上升 凝胶时间选用 3 4 分钟 如进浆量小于 100 l min 泵压力升高较快 凝胶时间选用 5 6 分钟 凝胶时间通过 外加剂调节 外加剂采用水玻璃 按水泥浆 水玻璃 1 0 1 1 0 05 配制 序号围岩地质条件充填率 备注 1 裂隙带2 3 2 断层破碎带5 10 3 溶洞 岩溶发育带20 30 12 4 注浆标准 单孔注浆结束标准 注浆压力逐步升高至设计终压 并继续注浆 10min 注浆结束时的进浆量小于 20L min 检查孔的漏水量每 m 小于 1 3 升 min 全段结束标准 所有注浆孔均已符合单孔结束条件 无漏注现象 5 注浆效果评定 先做试验孔 注浆效果检查和评定通过时 全部采用注浆 达不到效 果 应改用常规处理方案即下钢护筒或回填混凝土 常采用的检查方法 对注浆过程中的各种记录资料综合分析 注浆压力和注浆量变化是否合 理 是否达到设计要求 钻检查孔取芯检查注浆质量 检查孔布置在开 挖断面中心处设检查孔 每循环设 2 3 个检查孔 观察浆液充填情况 6 试验结果 302 桩基注浆后采用机械钻孔施工 基本确保了护壁的稳定及桩基砼 充盈系数的控制 达到预期效果 通过 302 桩注浆施工 推定该场地的 填充率如下 水灰比为 1 1 注浆水泥用量 13 2T 注浆水泥体积为 13 2 0 895 14 75m 扩散半径内围岩体积为 3 14 1 5 1 5 7 5 52 99m 填充率 14 75 52 99 27 84 13 首节护壁 固结的回填片石 14 片石填方区域护壁 第五章第五章 经济对比分析经济对比分析 一 处理方案的选择 如前所述贵州轻工职业技术学院新校区一组团建设项目施工二 标段特殊地质旋挖钻孔桩处理方式 有目前正在采用的 回填后 二次钻进 塌孔或补勘 回填低标号混凝土后二次钻进 钢护 筒跟进 和拟采用的注浆施工方案 目前正在采用的方式为被动处理 即在旋挖成孔灌注桩钻进过 程中 针对出现的问题 采用相对应的方式进行处理 拟将采用的 注浆方案属于主动防治 针对特殊的地质情况 在事先便予以治理 现在针对这两种处理方式进行经济对比分析 二 经济对比分析 1 被动处理 1 直接处理费用 15 根据第三章中的已完桩基工程量统计表 按设计工程数量测算 单方桩基价格 序 号项目名称单位 设计工 程数量 实际工 程数量 全费用综 合单价小计 元 备注 1 桩芯填混凝土 C25 m 4089 166818 98494 511349923 29 2 回填混凝土 C15 m 0808 23472 52381904 84 3 二次钻进 回填混凝土 m 0413 771458 42603450 44 4 二次钻进 塌孔 补勘 m 0818 69900736821 00 5 埋设钢护筒 t016 510896 66179794 89 6 合 计 元 3251894 46 单方处理价格 元 m3 795 25 注 此价格中未包含正常旋挖成孔灌注桩成孔费用 2 间接费用 施工降效 6 月 15 日至 6 月 21 日现场 4 台旋挖钻施工 6 月 22 日至 7 月 10 日现场 5 台旋挖钻施工 7 月 11 日至 7 月 29 日现场 3 台旋挖钻施工 累计 168 台 天 按进场设备运行状态及常规旋挖施工工效 每天每台完成 120 延米进尺 按一米桩径计算 同时考虑不良地质施工难度较大 允 许降效 30 其理论方量为 120 168 3 14 0 5 0 5 0 7 11077 92m 实际完成 4089 16m 每方施工降效损失为 11077 92 4089 16 0 785 737 44 4089 16 1605 55 元 即被动处理每方经济损失达 795 25 1605 55 2400 8 元 16 2 主动防治 注浆施工工艺 1 注浆量计算 根据第