溶洞区冲击桩及注浆方案.doc

1#楼及溶洞区桩基础工程 施工方案 1#楼及溶洞区桩基工程注浆及冲击锤成桩施工方案 建设集团有限公司 二0一二年八月第一章 概 况一、工程简介1#楼及相邻地下室，由于地勘报告提供桩基础持力层为溶洞灰岩区。根据勘察报告、设计图纸要求，业主对勘探报告中对应的地下溶洞1#楼进行了“一桩一勘”。设计图纸要求：基础采用钻孔灌注桩。1#楼位于断层破碎带，灰岩分布区11 -2 层中风化灰岩或 11 a 断层角砾岩为桩基持力层。桩端全截面进入持力层深度不小于0.7米。有溶洞地段应穿透溶洞，进入下部完整基岩不小于0.7米，并进行桩端后注浆，使桩底裂隙封闭，在断层破碎带及附近区域必须进行一柱(暗柱)一孔的施工勘察，查明桩端下有无溶洞、溶沟、溶槽及构造破碎发育情况，有问题及时与设计师联系，共同商讨应对方案。如遇溶洞则桩应穿透溶洞，桩端进入下部完整基岩不小于0.5米，且应用42.5水泥浆将溶洞灌注密实。并进行注浆填充处理。2012年8月15日由 组织设计单位、代建单位、勘探单位、监理单位、施工单位关于1#楼及地下室溶洞区专题会决定：已经一桩一勘探明未在溶洞区的1#楼24个桩按常规GPS-10型成孔施工，其余1#楼92根桩及地下室内未探明溶洞的桩按经各方确认后的施工方案实施。一桩一勘勘察报告建议：岩溶桩基分区评价根据本次施工勘察结果，按下部岩石性质分为纯断层角砾岩区域、上部灰岩下部断层角砾岩区域及纯灰岩区域进行评价：1、纯断层角砾岩分布区域，勘察深度范围内未见溶洞（沟、槽）发育，可以11a层断层角砾岩作为嵌岩桩桩端持力层。桩端全断面进入持力层深度不小于0.7m。2、上部灰岩下部为断层角砾岩分布区域，可采取如下处理方案：（1）先选择对溶洞采取灌浆充填加固处理，再进行桩基桩孔施工；（2）直接采用先进钻探设备钻穿上部溶洞，钻至底部完整基岩中，嵌岩桩桩端持力层选可择溶洞底部完整11-2层中风化灰岩或11a层断层角砾岩。在B49、B65共2个基桩孔中垂直方向多层溶洞发育，溶洞间隔相对较大，且底部溶洞埋藏深度较深，可对底部溶洞采取灌浆回填或高压注浆加固处理，确保桩端持力层底板的稳定性，再进行桩基钻孔灌注桩施工。3、纯灰岩分布区域，可采取如下处理方案：（1）选择对溶洞采取灌浆充填加固处理，再进行桩基桩孔灌注施工；（2）直接采用先进钻探设备钻穿上部溶洞，钻至底部完整基岩中，嵌岩桩桩端持力层可选择溶洞底部完整11-2层中风化灰岩。溶洞（沟、槽）处理方法1、对于小于2m的溶洞（沟、槽），可通过高压注浆，桩基钻孔应钻穿溶洞（沟、槽）至底部完整基岩，采取高压注浆方法由底部向上对溶洞（沟、槽）进行加固处理，使得填充物被压溃、劈裂、挤压、置换等效果，达到封堵溶缝隔断水源，浆液沿基岩裂隙渗入充填溶洞（沟、槽）中，并将填充物转化为具有一定强度的结石体或硬塑状土。2、对于溶洞高度大于2m，且少填充的情况下可采用灌注水泥砂浆及混凝土的方法，将浆液充填溶洞中，使桩底洞隙封闭。3、对于溶洞垂直多层分布，且底部溶洞埋藏较深，应对底部溶洞进行高压灌浆处理，以便可以采用上部完整性较好基岩作为桩端持力层。4、对于以落水洞形态分布的溶洞，采取高压灌浆进行填充加固，使其形成具有一定强度的混凝土体。二、编制依据1、 1#楼基础修改图纸（4001-3-1-结施-1修A）；2、 1#楼岩土工程勘察报告（2012137#）3、 2012年8月15日“关于吕才庄1#楼及临近区域地下室溶洞区专题会议纪要”；4、冲击锤施工工艺；5、桩底后注浆施工工艺。三、施工方总体施工部署1#楼及南侧部分地下室桩施工工艺：建议采用先勘探机每桩引孔高压注浆，注浆从溶洞标高最深处开始，溶洞标高最浅处结束。由于需穿透的灰岩深度较大，建议采用冲击锤桩机冲孔成桩。冲击锤桩机清孔，下钢筋笼，下导管，浇捣混凝土。在桩钢筋笼中布置高压注浆管，成桩完成后每桩进行桩底后注浆。四、施工条件（一）施工场地岩土工程地质条件根据勘察揭示的地层结构，岩性特征及物理力学性质结合静力触探原位测式曲线和附近勘察资料，将勘探揭露岩土层划分为10个工程地质层，细分为20个工程地质亚层，与基坑工程相关土层自上而下分述如下：1#素填土 灰褐色，松散，主要由粘性土组成，含少量碎、块石，含植物根系、树根，靠东侧为河洪填土（局部较厚，含量碎石和树根）。 全场分布，层厚0.303.60M，层底标高3.275.01M。2#粉质粘土 灰黄色、软可塑，局部软塑，含铁质氧化斑点，具微层理，局部地段底部为粘质粉土，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。全场分布，层厚0.803.6米，层顶埋深0.302.30米，层底标高0.813.32米。3#淤泥质粘土 灰色，流塑，含腐植质，味臭，局部夹薄层粉土，局部地段顶部为粘质粉土，切面光滑，干强度中等，韧性中等。局部夹有灰黑色有机质土。全场分布，层厚1.7020.00米，层顶埋深1.504.10米，层底标高-16.94-0.30米。4#粉质粉土 软塑软可塑，含少量氧化铁斑点，夹有粉土，无摇震反应，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。场地少量分布，层厚0.623.60米，层顶埋深4.9015.20米，层底标高-12.41-2.69米。4-2#砂质粉土夹粉砂 灰黄、灰绿色，湿，中密，含铁锰质及云母质，摇振反应迅速，干强度底，韧性底，夹粉砂，局部夹粉质粘土。该层局部分布，层厚1.1010.20米，层顶埋深7.2017.00米，层底标高-16.0110.81米。5-1#粉质粘土 灰色、软塑，局部为流塑状淤泥质粉质粘土，无摇震反应，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。场地大部分地段分布，层厚0.409.30米，层顶埋深15.70-21.40米，层底标高-22.1012.33米。5-2#粉质粘土 灰黄、灰青色，软可塑，含少量氧化铁斑点，局部夹粉土或粉砂，无摇震反应，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。本场地大部分分布，层应1.28.4米，层顶埋深15.623.8米。6#粉质粘土 灰黄、灰青色，软可塑，含铁质氧化物渲染，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。场地大部分地段分布，层厚3.1012.30米，层顶埋深21.20-29.20米，层底标高-32.70-23.36米。7#粉质粘土 灰青灰色，软可塑，局部软塑，含氧化铁斑点，夹有少量粉土，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。场地大部分地段分布，层厚0.78.00米，层顶埋深28.3036.50米，层底标高-33.12-27.09米。8-1#粉砂 灰绿色，饱和，中密，层状构造，局部夹砂质粉土. 粉质粘土，含云母屑，成份以长石石英为主。呈透镜体状分布，层厚0.94.5米，层顶埋深30.9035.00米，层底标高-33.77-29.10米。8-2#粉质粘土 褐黄，灰黄色、硬可塑，局部软可塑，含铁锰质结核，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。全场分布，层厚4.0013.60米，层顶埋深,30.7039.00米，层底标高-43.22-35.06米。8-3#粉质粘土 灰黄、灰白色、硬可塑，含铁锰质结核，切面稍有光滑，干强度中等，含少量风化碎石块，全场分布，层厚0.7015.10米，层顶埋深40.0048.00米，层底标高-51.75-41.74米。10-1#全风化泥质粉砂岩 灰黄色，结构构造已破坏，已风化呈粘土状，泥砂状，上部局部为残坡积土，含少量风化碎石，铁质氧化物渲染，合金钻可钻进。分布场地北部，层厚0.304.80米，层顶埋深49.2056.90米，层底标高-52.95-45.70米。10-2#强风化泥质粉砂岩 灰黄，灰青色，岩石结构构造尚可辨，裂隙发育，裂隙面充填铁质氧化物，方解石，粘性土，岩芯呈块状，碎块状，矿物成分大部分已蚀变，含钙质，结构强度已破坏，局部呈中风化状，复合片钻头可钻进。分布场地北部，层厚0.404.70米，层顶埋深50.4057.80米，层底标高-52.28-46.80米。10-3#中风化泥质粉砂岩 灰，灰青，深灰色，粉细粒结构，层状构造，含钙质局部含硅质，裂隙较发育，充填铁质氧化物，方解石，岩芯呈短柱状，柱状，少数为碎石块，该层主要为粉砂岩，泥岩互层，金刚石钻头可钻进。Z12有漏水现象。分布场地北部，层厚1.208.30米，层顶埋深51.5059.20米，层底标高-60.35-50.30米。11-1#强风化灰岩 灰黄色，岩石结构构造尚可辨，裂隙发育，裂隙面有铁锰质成分性土充填，岩芯呈块状，碎块状，矿物成分大部分已蚀变，结构强度已破坏，金刚石钻头可钻进，局部漏水严重。分布场地南部，层厚0.203.30米，层顶埋深46.5051.40米，层底标高-47.58-42.34米。11-2#中风化灰岩 灰色，生物碎屑结构，层状构造，矿物基本未变化，裂隙较发育，碎裂隙充填方解石，岩芯呈短柱状，柱状，上部漏水严重，局部岩芯受水溶蚀有斜裂面，充填少量黄色性土，局部溶蚀明显，分布场地南部，层厚0.907.8米，层顶埋深47.1057.50米，层底标高-56.63-45.26米。11a#断层角砾岩 灰黑色，局部浅灰色，受东西向主干断裂控制，大致呈东西向展布，主要见于Z109、Z110、Z111、Z112、Z113、Z114、Z115、BZ111孔等地段上，断层角砾岩岩芯以灰岩为主，受压扭性挤压，岩芯交软，局部呈可弯曲的长柱状，角砾粒径以510mm为主，大者为2040mm，胶结程度较低。主要分布场地1号楼附近，大致呈东西向，该层未揭穿，层顶埋深50.6061.00米。11b#溶洞（沟、槽）堆积土 岩溶发育主要集中在南侧1#楼、裙房和地下室，以断裂构造破碎带为界向南分布，具体在Z110、Z116、BZ117、Z122、Z127孔见及，大部分勘探孔钻探过程中钻杆迅速下落而无岩芯。仅在Z110和BZ117孔见岩芯。其中BZ117孔49.953.4米溶沟、溶槽充填物为淤泥。Z110孔溶洞填充物上部为淤泥混灰岩块、灰岩落石、断层破碎带落石，下部为粉质土混灰岩碎石。呈不规则分布，揭露厚度0.409.60米。（3）地下水 场地勘探深度以内的地下水类型主要为孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水。孔隙潜水赋存于浅部层土中。勘察期间测得各钻孔水位在0.21.9m，主要受大气降水补给，与河道有水力联系，雨季时场地有积水现象，自然蒸发和向附近河道地下径流是其主要排泄途径，水位动态随季节性变化较大，其年变幅一般在11.5m。基岩裂隙水赋存在泥质粉砂岩分布区，因泥质粉砂岩裂隙并非十分发育，且裂隙多为泥质充填，透水性和含水性极差，水量非常贫乏。岩溶裂隙溶洞水主要赋存于溶洞、溶沟、溶槽中，富水、透水性受断裂构造和岩溶发育程度影响非常大，水量中等，钻探过程中局部漏水较严重。（二）施工电源、水源施工现场提供1台630kVA变压器作为施工电源，能满足4台冲击钻孔桩设备的施工需求。每台套冲击桩设备用电量70kVA。第二章 主要施工方法一、溶洞区填充注浆施工方案根据勘察资料可判定已探明的溶洞为封闭式溶洞， 我方建议采用静压注浆法进行处理，通过对溶洞的处理充填溶洞空间，提高含溶洞岩体的稳定性，封闭基岩裂隙消除地下水对灰岩的侵蚀性。1、材料选择：静压注浆采用纯水泥浆液，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。注浆管材料采用100米勘探机的钻杆。2、设备机具：15kw的bw-250泥浆泵2台，3kw立式灰浆搅拌机2台，100米钻机2台套。 注浆处理完成后，水泥浆达到一定强度开始钻孔灌注桩的施工 二、溶洞区填充注浆主要施工方法1、溶洞区填充静压注浆施工工艺流程图 2、 溶洞区填充静压注浆施主要施工过程（1） 钻探引孔 在1桩1探后，对桩下有溶洞处每桩，采用勘探机在桩位外200mm，防止钻杆断裂，工程桩无法施工。钻孔深度应超过溶洞底深不小于一米，提升至溶洞底200mm，当设计有要求时以设计为准。同一溶洞区域二桩同时施工，一孔注浆，一孔排溶洞内的泥浆，泥浆外运至合法处置场。（2）注浆前洗孔 在钻到相应孔深后，需要清洗钻孔，以降低溶洞和钻孔的泥浆比重，使其基本低于水泥浆的比重后才能开始注浆。（3）注浆作业洗孔完毕开始注浆，水灰比0.5，先稀渐浓；浆压0.31.0Mpa，灰岩地区浆压不宜过高；按勘察数据估算溶洞体积，配置相当的浆液，保持注浆速度在80L/min间。溶洞注浆顺序以L1-84#-L1-102#- L1-38#- L1-49#桩开始，后中间部分桩，再周边部分桩最后以L1-87#-L1-59#-L1-46#- L1-81#桩结束。注浆量按实际水泥用量计入施工记录。注浆中随时观察勘察孔冒浆情况，同一溶洞的所有钻孔同时冒浆才能判定溶洞充填完毕，对不冒浆的钻孔须探明原因。（4） 完成检查 完工后不能立即提钻，需得等待20min，检查各个钻孔内是否满浆，对异常情况可再次补浆，再次满溢后可提拔钻杆。针对水泥浆会固结收缩的现象，注浆后3到7天内进行复查，对严重的可进行补浆，或从预留管中补浆。（5）拔管清洗注浆完成后需及时清洗机具，为下个注浆循环做准备。提出钻杆后浆液面有下沉现象需及时孔口补浆。三、溶洞区填充注浆质量保证措施为保证工程的施工质量，根据施工条件、设计要求及相关行业规范，需采用以下措施达到施工质量目标。1、采用的42.5级普通硅酸盐水泥材料必须要有合格证明，并按要求数量、批次进行复检，合格后才能投入使用。妥善保管水泥材料，防雨、防潮。2、浆液水灰比按照确定参数执行，搅拌桶内做明显标记，以便水泥、水的用量控制，确保水灰比的准确性。水泥浆必须搅拌均匀，每拌不得小于1min，浆液必须有过滤和防沉淀的措施。3、注浆前应对注浆泵、灰浆搅拌机和注浆管线进行检查，使其处于完好状态。确保注浆过程的连续性，和注浆速度的均匀性。4、技术人员随班作业，及时、准确记录注浆过程中的注浆压力、注浆量、注浆时间等各种技术参数，发同异常情况，及时分析原因并采取有效措施。5、施工前需明确注浆深度，确保送浆管到底；预判水泥和浆液用量，发现异常及时上报监理、总包，并配合查找原因。四、冲击锤冲孔成孔灌注桩施工方法1#楼92根桩及地室内未探明溶洞的桩在溶洞区域填充注浆完成后，冲击锤成孔从自然地面开始，至溶洞底持力层1.0米。1、冲击锤冲孔成孔灌注桩工艺流程本工程采用冲击锤冲孔成孔、成桩，即ZZ5型冲击桩机自安装就位、冲击成孔、钢笼孔口安装、下导管清孔、水下混凝土灌注等工序作，该工艺施工不仅操作连续，而且节约成本，同时又便于控制质量，充分发挥了设备的长处，为实现优质、高效、安全、低耗地完成本工程施工任务，打下了扎实基础。工艺流程图如下页图所示：2、工艺流程简介(1)排水沟布置 根据施工现场实际情况，为保障机械设备及车辆的正常移位和运行，提高钻机成孔质量和成桩效率，防止泥浆和污水外泄，搞好文明施工，本工地在施工基坑周围布置排水沟，废水汇集排入废浆池。 (2)、测量定位 由专职测量员用全站仪布设场区内控制点，用全站仪依照设计图纸建立轴线控制网，并埋设半永久性标志，控制点布设在非施工区域内，再依据设计图纸采用极坐标法进行放样，桩位偏差小于5mm，标高误差不大于lcm。 (3)、埋设护筒 成孔前应先埋设护筒，钢护筒用4-8mm钢板制成，它的作用是保护孔口、定位导向、维护泥浆面、防止坍孔，护筒的内径比钻头直径大200mm，深度一般为1.2-1.5m。护筒中心的埋设允许偏差不大于20mm。 (4)、冲击机成孔桩机就位冲击成孔、护筒埋设、护筒对中复核完成后，冲击钻应对准护筒中心，要求偏差不大于20mm，开始低锤（小冲程）密击，锤高0.4-0.6m，并及时加粘土泥浆护壁，泥浆密度和冲程可按下表选用，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3-4m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至1.5-2.0m以上，转入正常连续冲击，在造孔要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。冲击钻成孔冲击钻头重量，一般按其冲孔直径每100mm取100-140kg为宜，一般正常悬距可取0.5-0.8m，冲击行程一般为0.78-1.5m,冲击频率为40-48次/min为宜。终孔验收：桩孔终孔后，由技术人员会同甲方及监理人员对孔径、孔深、入持力层深度、垂直度及孔底沉渣等各项指标依据规范及设计要求检查验收，达到标准后方可转入下道工序。冲击锤冲孔成孔操作要点项次项 目冲程（m）泥浆密度（t/m3）备 注1在护筒中及护筒脚下3m以内0.9-1.11.1-1.3土层不好宜提高泥浆密实，必要时加入小粘土块2粘土1-2清水或稀泥浆，经常清理钻头上泥块3砂土1-21.3-1.5抛粘土块，勤冲勤掏渣，防坍孔4卵砾石2-31.3-1.5加大冲击能量，勤掏渣5风化岩及灰岩1-41.2-1.4如岩层表面不平或倾斜，应抛入20-30cm厚块石使之略平，然后低锤快击使其成一紧密平台，再进行正常冲击，同时加大冲击能量，勤掏渣6塌孔回填重成孔11.3-1.5反复冲击，加粘土块及片石五、桩清孔、下钢筋笼、二次清孔、浇捣水下混凝土、桩底后注浆（按常规施工、内容省略）第三章 施工技术措施冲击锤成孔桩主要技术措施1、冲击锤冲孔成孔灌注桩施工技术措施（1）、冲击锤冲孔成孔进程控制冲击至岩层分界处，应放慢速度，特别是相邻两层地质软硬相差较大时，操作不当会导致钻孔偏斜。原因是两层地质软硬相差较大，软层下的硬层倾斜，钻头沿硬层的倾斜面歪向一边。若有发现此现象，必须马上纠正，抛填块石，低速冲击。为确保入持力层判断的准确性，入持力层及终孔取样均采用捣渣筒孔底取样，及时保存并标明时间、位置、深度等，备查。（2）、防止坍孔事故在冲击进程中，若发现护筒水位骤然下降、泥浆比重增大、不进尺等现象，均是坍孔的预兆。一旦发现坍孔，应立即停止冲击，查明坍孔部位后及时处理，增大泥浆比重、粘度以及孔内水应高度，同时向孔内投粘土球、稻草等回填，填至坍孔段1.5m以上，分段捣实后，再重新冲击成孔。预防措施：除跳隔施工或确保相邻桩间距4d外，根据土层土性，调整好与之相适应的泥浆，护筒要埋深、埋牢，底部与周围要用粘土捣实，防止底部水渗入及冲击时保证钻具不撞击护筒，在溶洞层冲锤时，应控制好进尺速度，并加大泥浆比重，给泥浆护壁留有相当时间。清孔后，在准备砼灌注工作时，仍应保持足够的补水量，保持孔内有一定的水位，并尽量缩短浇注砼的准备工作时间。（3）、防止偏孔事故偏孔原因：钻机基础不坚实、不水平，地表循环系统不科学、钻机安装不水平、钻机运转中振动过大、溶洞互换层段硬层顶面倾斜、操作不稳等。预防处理措施：施工前作好场地平整工作，钻机基础要夯实或铺路基板。认真参照试成孔时收集的有关钻孔技术参数。进尺时有意识地做到钻具冲击频繁交换，使孔形剖面形成波浪形。在进尺较快和易缩孔段适当上下活动钻具，以修正孔壁。在灰岩等坚硬地层中钻孔时，宜采用低档慢速，控制进尺，优质泥浆。一旦发现钻孔偏斜，采取扫、铲、填的办法进行处理。（4）、防止孔内漏浆由于本工程地质层灰岩比较厚，钻进过程中可能会出现溶洞贯穿处漏浆的情况，若不及时解决将导致坍孔或连孔事故。当出现漏浆情况即孔内液面突然下降，应及时从总池补给泥浆并增大泥浆比重和粘度，另还可往孔内加入粘性土，若调节泥浆比重仍不能解决，可以用化学造浆：聚丙先胺加水泥造浆堵漏。（5）、桩端进入持力层保证措施 施工前对照勘察单位的“一桩一勘”资料的持力层埋深，作为各桩孔的进入持力层深度的设计依据进行施工。 选择一根桩作为工艺性试成孔，详细记录桩孔进入持力