广和大桥主桥基础溶洞处理施工组织设计

1、 HYPERLINK / 监理工程师论坛广和大桥主桥基础溶洞处理施工组织设计广和大桥位于广州市白云区石井镇鸦岗村的白坭河水道上大桥全长791m桥宽36m最大跨径120m.其基础采用钻孔灌注桩其中150cm64根200cm44根共108根。施工总工期22个月。本桥位地质属于第四纪沉积层覆盖之下基岩主要为石灰统壶天灰岩。这些石灰纪地层沉积成岩以后经历了漫长的地质年代和多次构造运动形成北东向褶皱并有大致平行于褶皱轴向的纵断层和大致与之垂直的横断面层。后来经历了侵蚀和剥蚀作用并在地下水的化学和机械作用下形成一系列岩溶地貌最后在第四纪全新世珠江三角洲最后一次海侵中形成以冲积相为主的第四纪松软沉积层。从地

2、质资料分析溶洞分布较广。主桥位溶洞分布广而多。在桥位方案论证中第一方案28个钻孔有12个发现了溶洞第二方案28个钻孔有17个发现溶洞第三方案28个钻孔有11个发现溶洞最大的溶洞约16m.溶洞按其填充状态可分为空的、半填充的和完全填充的三类按其填充物的性质可分为粘性土、砂砾和稀土三类按其漏水情况可分为漏水和不漏水两类。溶洞的走向与河流的流向相同。 根据上述地质条件从技术、经济等方面经过比较选择了静压化学灌浆法、套内护筒法等施工技术配合使用处理溶洞取得预期的效果推介如下。主桥桩基对溶洞的处理 主桥桩基精确放样后在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻必要时增加钻位。根据超前钻的结果确定护筒的打入

3、深度。有溶洞的桩位护筒沉至风化岩层置于强风化岩面上这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。没有溶洞的桩护筒沉放要穿过淤泥质亚粘土、砂砾层置于砂砾质亚粘土层至少2m深。 根据溶洞的不同类型最后决定兼用两种不同的施工方案。图1布孔平面及剖面示意方案A当溶洞内有填充物填满或有流砂的或当溶洞为空洞或填充物不满水洞且深度在3m以内的在钻孔桩施工前先进行预处理采用静压化学灌浆法固结填充物和流砂或用此法填满溶洞在固结体达到一定强度以后再钻孔施工。 方案B当溶洞为空洞且深度在3m以上的拟用套内护筒法施工即用内护筒穿过溶洞的施工方案。 2、 方案A方案B施工方法 2.1方案A静压化学灌浆法施工方法 2.

4、1.1技术要求 溶洞预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度20MPa以上防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工在钻孔桩施工之前进行相当于在桩基础施工过程中于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序与桩基施工的各工序一起形成流水作业。 2.1.2施工方案 1处理方法选择由于溶洞埋藏较深不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理有效的处理方法是灌浆法。而在众多的灌浆法中因溶洞的不规则性决定了其处理的最有效和比较经济的方法是静压化学灌浆法。因此采用静压化学灌浆法同时也可兼用喷射灌浆法促进填充物强度的加强。 2静

5、压化学灌浆的加固特点浆材可在几秒或在几十秒内瞬间凝固可控制浆液灌注在一定范围内且不流失材料的利用率高比较经济。 浆材的结石率为100即1m3体积浆材可得1m3结石体。 对溶洞中的砂、砾等土体浆液是通过渗透作用板结砂和砾的对于溶洞中的稀土、亚粘土等土体浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的对于无填充物和半填充溶洞的空间浆液是通过充填作用填满溶洞的。 浆液在土体中的渗透扩散方向是往小主应力面方向浆液固化后小主应力面得到加固而原次小主应力面变成小主应力面。这样通过对小主应力面反复不断的加固一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙充填溶洞的空间在桩体周围形成防水帷幕防止流砂和保证护壁泥浆不流失另一方面提高溶洞中

6、土体的承载力和抗剪力形成挡土墙防止坍孔。 静压化学灌浆的关键在于浆材的配方和工艺。 钻孔孔径80mm孔深要求达到最深溶洞的底部。 材料普硅425水泥新标准为普硅32.5MPa水泥与化学浆。 工艺采用双液灌浆系统进行全孔灌浆要求少量多次、反复灌浆。 2.1.3主要施工机械设备 主要机械设备有BW250泥浆泵BW150泥浆泵100型钻机泥浆搅拌机和贮浆槽高压灌浆管及其配件。 2.2方案B套内护筒施工方法 2.2.1内护筒长度的确定护筒长度Lh3mh为地质超前钻确定的溶洞高度 2.2.2内护筒内径的确定 内护筒内径应大于220cm同时外径应小于外护筒内径5cm左右如果只下一次内护筒一层溶洞内护筒内径

7、选用233cm壁厚为1cm则外径为235cm主桥外护筒内径为240cm、当遇到第二层溶洞时第二层溶洞的内护筒即第三次护筒选用220cm内径。 2.2.3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提起钻头、钻杆移开钻机GPS30采用冲击钻机YKC30冲孔冲孔钻头外径235cm.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。 2.2.4内护筒的沉放方法 1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

8、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、此时GPS30钻机重新就位。 2护筒沉设利用GPS30钻机进行在钻机的钻杆上附加压架利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量使内护筒随钻头的钻进而下沉直到溶洞的底部。 2.2.5内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理 1在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石中部回填中砂。 2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其抗渗系数可达107ms.灌浆处理后即可重新冲孔。 3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。 4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。 5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。 3、 结语 3.1根据溶洞的不同类型用方案A、方案B进行分类处理处理方法可靠各项技术指标均能满足设计要求。 3.2化学灌浆法对溶洞的预处理达到预期目的有效防止了钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔现象可保证成孔及水下水泥