方案铁路桥梁岩溶地区桩基裂隙及溶洞处理专项方案

1、方案铁路桥梁岩溶地区桩基裂隙及溶洞处理专项方案目录第一章编制说明1一、编制依据1二、编制范围1三、编制原则1第二章工程概况1一、线路概况1二、工程地质条件11、黄板桥 1#大桥12、新建乡特大桥23、四卧垄水库大桥34、下炉特大桥35、存在裂隙地质的桥梁4第三章施工方案4一、总体处理原则4二、桩基裂隙处理方案4三、桩基溶洞处理方案51、溶洞的分类52、溶洞处理方案52.1 、抛填法52.2、预注浆液 .62.3、灌注混凝土填充法 .82.4、护筒跟进法 .92.5 、混合法. 12四、施工注意事项 .12五、一般事件处理 .131、坍孔 .132、卡钻 .143、斜孔、弯孔 .14第四章施工组

2、织 .15桥梁桩基裂隙及溶洞处理专项方案第一章编制说明一、编制依据1、铁道第三勘察设计院的勘察资料、施工设计图及设计文件；2 、国家及铁道部现行桥涵施工技术规范及验收标准等；3、我单位类似工程施工经验；4、XX公司有关管理办法。二、编制范围本桩基溶洞处理专项施工方案适用于XX客专长昆 xxxx 段 xxxxxxxxxxxx大桥桩基裂隙及溶洞处理施工。三、编制原则方法有效、经济节约。第二章工程概况一、线路概况新建长沙至昆明铁路客运专线xxxxx 段正线起讫里程为xxxxx ，全长xxxxkm。位于湖南省 xxxxx 境内。全线共有 19 座桥梁，共有钻孔桩1666 根，根据地质情况，全部采用冲击

3、钻施工。根据图纸地质资料显示11 座桥梁存在不良地质情况，其中同时存在裂隙和溶洞的分别是xxxxx 大桥，仅存在裂隙的桥梁有xxxxxx 大桥。二、工程地质条件1、xxx1#大桥(1) 、工程地质条件本桥位于 xxxxx 村，桥址区地表覆盖第四系全新统坡洪积层, 下伏基岩属石炭系中统黄龙组及寒武系中统杨柳刚组，石炭系中统黄龙组与寒武系中统杨柳岗组呈不整合接触关系，接触带内岩体较破碎。(2) 、不良地质和特殊地质岩溶：DKxxxDKxxx及 DKxxxDKxxx段分布石炭系黄龙组白云质灰岩，属碳酸盐类可溶岩。根据区域资料及地质调查等，该层发育有大型溶洞及地下暗河。岩溶发育形式主要为溶洞、溶蚀裂隙

4、、溶沟及溶槽，属于覆盖型岩溶。本桥所处区域为岩溶强发育区。2、xxx 特大桥(1) 、工程地质条件桥址区地层上覆素填土、黏土、粉质黏土、细角砾土，下覆白云质灰岩、硅质砾岩、泥岩、炭质板岩。(2) 、不良地质及特殊地质根据钻探、物探结果、调查及区域地质资料，桥址区内有区域性构造断层通过，断层带宽约 7-8m.，受断层影响，断层两侧岩体破碎，显碎石角砾状，构造裂隙发育，水量丰富，岩体工程性质差。在局部范围内，对基础施工有一定影响。桥址区沟谷谷地以辟为水田多年，表层土体含水量高，腐殖质含量高，土体软弱，承载力较低，属具高压缩性土。石炭系中统白云质灰岩岩溶较发育，根据区域资料，大型溶洞及地下暗河均发育

5、在该层。个别地段揭示到泥岩，具膨胀性，且常以夹层的形式分部于石炭系白云质岩层中， 因其物理力学性质差，相对于白云质灰岩属软弱下卧层。桥址区小里程斜坡地段，岩层倾向大里程且倾角较大，在外界诱因下可能发生小规模的顺层滑塌。3、xxx 水库大桥(1) 、工程地质条件桥址区覆盖第四系全新统残坡积层，下浮基岩属白云岩、硅质砾岩、硅质岩、炭质板岩。(2) 、不良地质及特殊地质岩溶：桥位区分布石炭系黄龙组（ C2h）白云岩，属碳酸盐类可溶岩。根据钻探，该层发育有岩溶，发育形式主要为溶洞、溶蚀裂隙、溶沟及溶槽、属于覆盖型岩溶。4、xxx 特大桥(1) 、工程地质条件桥址区地层上覆第四系全新统冲洪积层和残破积层

6、： 淤泥质粉质黏土、黏土、粉质黏土、细角砾土、粗角砾土、碎石土；下伏泥盆系上统锡矿山组二段及泥盆系中统棋子桥组：灰岩、硅质砾岩、石英燧石砾岩、页岩。侧线区内发育两条断层 F117：蒋家冲铜湾压性断层，走向北东，倾角近于直立，在桥 28 号墩和 29 号墩之间穿过，受此断层影响，断层附近基岩面起伏较大，岩体较破碎；F116-1：钻探推测断层，走向北东，倾向北向，倾角 6080，属压性断层，从 0 号台穿过，断层两侧岩体较破碎。(2) 、不良地质及特殊地质经地质调查与钻探揭露，桥址区主要岩石为泥盆系中统棋子桥组灰岩和白云质灰岩。钻探揭示桥址区岩溶多呈珠串状分部，岩溶底板标高均在140m以上，与沅江

7、河床标高 132m基本一致，且岩溶底板高程随地形起伏变化明显，说明岩溶发育于地下水运动有关， 综合评价桥址区岩溶强发育。 桥址区发育有断裂为非活动性断裂，对桥的通行无重大不良影响。受构造影响，断裂带两侧岩石破碎或岩溶发育，岩体完整性较差，呈碎石角砾状，工程性质差。大桥昆端DK305+500-DK305+640处，边坡坡度较大，上覆地层主要为第四系松散堆积体，坡面切坡体时，易发生小型的塌滑、溜坡现象。5、存在裂隙地质的桥梁桥梁处于断层破碎带上，有较宽裂隙存在，钻孔施工时容易引起漏浆、混凝土超灌等情况。第三章施工方案一、总体处理原则对于揭露有溶洞、裂隙等不良情况的桩基，也本着先易后难的原则，先施工

8、裂隙发育较差的、溶洞较小的、溶洞层次较少的；最后施工溶洞大的、溶洞层次较多的等情况较复杂的桩基。二、桩基裂隙处理方案裂隙是地应力释放在岩石中产生的裂缝 , 它会导致桩孔的漏浆、掉石块 , 甚至卡钻、掉钻、塌孔等事故。现场施工人员事先熟悉该桩位钻探资料， 当进尺达到不良区段时，严密监控孔内水头，当发现水头出现下降时。判断是裂隙还是溶洞。当为裂隙时，水头下降较缓，这时提钻 23m，同时向孔内投入粘土块和少量水泥，调整泥浆稠度。当水头下降较大时，可补入泥浆保证孔内水头压力。待孔内水头稳定后，继续钻进。 继续钻进后还存在漏浆，按以上方法反复操作直至不漏浆为止。三、桩基溶洞处理方案1、溶洞的分类根据设计

9、图纸及地质勘察报告，可将我合同段内的溶洞按以下标准分类：(1) 、按溶洞的大小分： a：小溶洞，洞高 3m。(2) 、按洞内有无充填物分： a: 有充填，已填满，包括亚砂土和亚粘土充填，有可塑、软塑和流塑之分。 b: 半充填，有一半左右充填。 c: 无充填物，为空洞。(3) 、按是否漏水分： a: 全漏水，与其它溶洞相连。 b: 半漏水。 c: 不漏水。(4) 、按溶洞垂向数量分： a: 单个溶洞。 b: 多个溶洞。2、溶洞处理方案2.1 、抛填法溶洞范围小，溶洞高度小于 1m，对照地质图，当钻至溶洞顶板 lm 左右时，减小冲击钻冲程，控制在 11.5m，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐击穿溶洞

10、，溶洞一被击穿，孔内水头迅速下降，这时立即向孔内补充泥浆，同时提钻至孔口，并向孔内投入片石、粘土块和水泥（重量比 1:1:0.3 ），填充溶洞，当孔内水头稳定时，用测线测出回填厚度，当回填厚度大于lm 时，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。在钻进过程中发现异常情况及时采用以上方法, 反复冲砸，填塞溶洞，挤密护壁，直至顺利穿过溶洞。为了减少混凝土超灌量，必要时可在穿越溶洞范围的桩基钢筋笼上外包钢护筒。具体方法为在溶洞上下各 1m范围在钢筋笼的定位筋焊接厚 10mm的钢板圆筒，在圆筒外增加四根定位钢筋（见图 1）。图 12.2 、预注浆液（ 1）机具材料的准备根据地质情况选择合适的工程地质钻机，以

11、施工注浆孔，每根桩补充14 个地质钻探孔（见图2），并补充详勘地质资料。选择注浆机及相应注浆设备。注浆机的注浆压力一般在0.2 0.7MPa之间。注浆物质。一般采用强度较低的粘土水泥浆或强度较高的纯水泥浆，比较而言前者分散度和亲水性较好，且稳定性大大提高；另外，还可采用灌浆效果更好的水玻璃液等化学浆液，注浆物质的配比由试验确定。图 2：灌浆孔平面布置及剖面图（2）注浆施工注浆施工的目的是对岩溶地层进行加固和堵漏，使桩位处地层满足钻孔桩施工条件，注浆施工的部位是桩位四周一定范围内具有漏浆裂隙和漏浆溶洞的地层。注浆孔的布设注浆孔一般布置在钻孔桩中心及桩侧四周一定范围内，当钻探发现较复杂的地质状况或

12、异常时，还需补充钻孔。确定注浆控制标准根据地质情况或施工经验进行设计计算，初步确定注浆量和注浆压力等控制标准。地质钻孔地质钻机钻孔，一般采用泥浆循环护壁钻进，先在孔位垂直打入钢管护筒作为引孔，并保持一定的泥浆水头压力，以预防塌孔。如果存在地质松散的砂砾石层，一般采用套管护壁，清水钻孔。钻进过程中一旦发现孔口水头迅速下降则说明钻至漏水的岩溶地层，需要进行注浆处理。钻孔顺序一般按先深溶洞后浅溶洞的顺序，并按每根钻孔桩中心位置先外围后内侧的顺序进行，以利用靠内侧的孔检验外围孔位的堵漏效果。钻孔过程中需详细做好勘探地质情况的记录及检验相邻孔的注浆效果。注浆施工注浆施工的一般步骤为：钻孔并观察孔口泥浆发

13、现漏浆地层清洗钻屑及钻孔壁上的松软料进行压水试验以获得相关地层的渗透性等资料注浆。注浆施工一般采用自上而下孔口封闭分段注浆或自上而下栓塞分段注浆法，而不采用自下而上的注浆方法。自上而下孔口封闭分段注浆即当钻至漏浆地层，封闭注浆钻探孔的孔口进行注浆，当浆液终凝后继续向下钻进，再次发现漏浆地层则重复第一次灌浆的步骤，直至终孔完成该注浆孔的注浆。这种方法的优点是注浆时时需封闭孔口，操作方便、节省时间，且渗漏地点能够自行复灌，但缺点是孔口封闭常不够严密，造成漏浆或卸压。自上而下栓塞分段注浆方法所不同的是采用孔内栓塞封堵代替直接封闭孔口，这样堵塞更严密，并且能取得比较准确的压水资料。使用何种方法一般根据

14、需要达到的效果进行选择。注浆结束前，一般要采用最大灌浆压力闭浆30 分钟左右。2.3 、灌注混凝土填充法溶洞的高度在 1.0 3.0m之间，且溶洞为填充或半填充的，则先向抛填片 ( 碎)石, 然后通过导管灌注混凝土，再用小冲程冲击片石、混凝土挤压到溶洞边形成片石混凝土外护壁，停止冲击， 24 小时后，待混凝土的强度达到 2.5MPa后，再继续冲击，穿过溶洞。2.4 、护筒跟进法(1) 、溶洞高在 3.Oh5.Om，对于多层溶洞间距较小的采用钢护筒穿越处理( 见图 3) 。先用冲击锤进行冲孔、扩孔处理，然后采用振动锤将钢护筒振动下沉至溶洞底部。护筒采用 10mm钢板制作，为保证钢护筒的强度和刚度

15、，每隔 2m，设置加强钢板箍。图 3(2) 、溶洞高大于 50m(多层) ，且溶洞间距较大时，拟采用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的方法进行施工。内护筒长度 L=h+3m(h为确定的多层溶洞高) 内护筒内径应比设计桩径大 20cm左右，外径应小于外护筒内径 5cm左右，若遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小35cm，具体见图 5。图 4(3) 、溶洞顶部冲孔根据超前钻的资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，用冲击钻冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过50cm。所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检查，其它施工工艺及注意事项与常规相同。(4) 、内护筒的沉放方法当冲击

16、穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护管，用吊机（或冲机自吊）把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后，内护筒不会靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）,利用钻头重量及其震动使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部。(5) 、外护筒的制作外钢护筒制作时，先勘察地质质料，根据溶洞的层数确定外钢护筒的直径。钢护筒分节制造，工地拼接。先采用桩锤进行扩孔，钢护筒采用振动下沉。振动下沉采用振动打拔锤。钢护筒下沉时，用两台经纬仪在两个垂直的平面内监测倾斜度，以便随时调正。护筒下沉至硬土层或岩面后，其倾斜度小

17、于1。(6) 、内护筒的沉放当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护管，用吊机（或冲机自吊）把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后，内护筒不会靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）,利用钻头重量及其震动使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部。(7) 、内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理在内护筒底部及顶部 100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。用高压喷射灌浆法（施喷法）对回填体进行灌浆处理。灌浆后，内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度要求达到30Mpa，其

18、抗渗系数可达 107ms。灌浆处理后，即可重新冲孔。在内护筒顶部及底部 100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。对于需要处理多层溶洞的桩基，一般仍采用上述灌浆法填充固结空隙进行施工。目的是为了增加溶洞底部（同时有可能是下层溶洞的顶部）附近填充物的密度和强度，并且增加内、外护筒间的胶合力。重新冲钻，直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时，经监理工程师同意即可终孔，此桩即成孔。成孔后的工序工艺与常规相同，并不赘述。2.5 、混合法根据溶洞大小和岩溶的具体条件，可采用上述三种方法混合使用。四、施工注意事项1、钻头钻至溶顶时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬

19、度不均而出现斜孔，除采用抛填片石平衡钻头外，也可采用质量较大的钻头处理。2、溶洞处理时，速度稍微放慢一些或稍停一段时间，可促使片石、粘土和水泥的固结利于固壁。3、充填物的溶洞采用抛填物的方法处理是可行的，但为了避免发生缩孔，可采用大块片石。4、溶洞内泥浆浓度要大，比重不小于1.4 。5、孔内泥浆流失时处理：如孔内泥浆流失量较小( 泥浆高度下降 1m以内 ) ，投入片石、水泥、粘土处理，粘土可不装袋投入。如孔内泥浆流失量较大( 泥浆高度下降 13m)，投入片石、水泥、粘土处理，粘土、水泥袋装投入并补充泥浆。如孔内泥浆流失量较大( 泥浆高度下降 3m以上 ) ，投入片石、水泥、粘土处理，粘土、水泥

20、袋装大量投入并及时补充泥浆。6、若溶洞内为流塑状粘土，即使孔内不漏浆，为加大泥浆浓度，增加固壁的牢固性，也要按片石粘土3:1 的比例加入。7、当处理住漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆，要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。8、钻头钻至溶顶时，要注意采用轻锤小冲程，以防出现卡钻、掉钻现象发生。9、无论哪一类型的溶洞 , 在成孔时都不可能完全堵死溶洞 , 因此 , 灌注混凝土时应事先拟定灌注方案 , 配备足够的材料 , 若溶洞底板离桩底不足 1 m时,则在灌注第一斗料时 , 应充分考虑第一斗料的体积 , 防止第

21、一斗料灌注下去后 , 导管埋置深度不足 1m,甚至出现导管内有泥浆的现象。在灌注至溶洞区时 , 应加强检测孔内混凝土的厚度 , 每一次落料都应进行检测 , 严格控制导管的埋深 ,千万不要以理论计算值来确定导管的埋深, 以免出现“断桩”现象。五、一般事件处理1、坍孔、 预防坍孔的方法(1) 、溶洞处理时泥浆比重要大；(2) 、发现漏浆及时回填及补浆。(3) 、遇溶洞漏浆，上部卵石层最容易坍孔，施工用钢护筒（直径比桩径大 3040cm,厚度 12cm,）最好穿过卵石层，支撑在岩石或不透水层上。钢护筒可用冲锤、挖掘机打入，遇困难可用 50t-100t 振动锤打入。、坍孔的处理方法(1) 、当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，并暂停一段时间后，再深埋钢护筒至不透水层方可重新钻孔。(2) 、当成孔深度较大时，可将钢护筒一直座落在坍孔的嗽叭口下缘处，护筒周围回填粘土，挤实，并暂停一段时间后，再重新钻孔。2、卡钻、卡钻的原因和处