樁基溶洞和塌孔處理方案設(shè)計(jì)

1、#立交橋Z4、Z5橋墩樁基旋挖鉆鉆孔溶洞和塌孔處理專(zhuān)項(xiàng)施工方案一、背景資料1.1設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介本項(xiàng)目為#市#區(qū)#隧道至#大道和#的橋梁工程，共分A、B、D Z線橋，其中A線預(yù) 留接口，暫不實(shí)施。Z線跨越#大道至#河南岸后下地，B線橋從隧道出口右轉(zhuǎn)彎進(jìn)入#大道, D線橋?yàn)?右轉(zhuǎn)跨#可進(jìn)入#大道匝道。Z線橋從隧道出口至#，橋面寬16.0米，全長(zhǎng)226.68米，分為四聯(lián)。第一聯(lián)為20米鋼 筋混凝土簡(jiǎn)支梁，第二聯(lián)為16米鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁，第三聯(lián)為33米+47米+35米鋼箱梁，第 四聯(lián)為33.5米+37米預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁。在主線 KZ0+533.9KZ0+626.1 段內(nèi)，有 Z4-1、Z4-2、Z5-1

2、、Z5-2 共 4 根樁基，樁徑 2m 設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)2233m計(jì)算孔深2536m1.2自然條件地域條件場(chǎng)地正北面為貴惠路，西側(cè)為#小區(qū)和黔光鋁制品廠，東側(cè)為待拆住宅樓，南臨 #河。 整體相對(duì)平整。見(jiàn)附圖。地質(zhì)條件（一）巖性根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探成果，區(qū)內(nèi)地層為：雜填土，雜色，含植物根系及少量有機(jī)質(zhì)，結(jié)構(gòu)松散，厚0.53.01m不等，厚薄不均勻，分布廣泛，平均厚度為2.07m。粘土層，褐黃，可塑，粘性較好，局部夾少量風(fēng)化碎屑。廣泛分布在場(chǎng)地內(nèi)，但分布 厚度極不均勻，局部溶槽或溶隙內(nèi)厚度較大，厚度3.859.3m不等，厚薄不均，平均厚度為6.65m。中風(fēng)化白云巖，灰白，深灰色，薄層狀構(gòu)造，埋深9.3616.

3、17不等，厚薄不均，平均埋深為12.13m,偶夾泥巖，局部見(jiàn)少量方解石脈，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖心多 呈沙狀，碎塊狀，柱狀。詳見(jiàn)附鉆孔柱狀圖。（二）地下水該場(chǎng)地裂隙縱橫、巖體破碎、巖溶發(fā)育、地下水豐富。樁孔開(kāi)挖之初，地下水即通過(guò)基 巖構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙、溶蝕裂隙、溶洞集積于此。施工部位瀕臨#河，場(chǎng)地高程1060.1m,文案大全#可高程1051.3，水深以1m計(jì)，樁孔下挖7.8m即與#河面持平。當(dāng)下挖到約7.8m深以后, 即處于#河面以下，#河水將通過(guò)基巖的溶洞、裂隙通道涌入樁孔。（三）巖溶發(fā)育特征巖體中巖溶發(fā)育，其巖溶形態(tài)以溶溝、溶槽、裂隙為主。溶蝕裂隙發(fā)育極不均勻，無(wú)明顯的規(guī)律性。場(chǎng)

4、地巖溶中等發(fā)育，場(chǎng)地有遭受巖溶塌陷的可能性。綜上所述，本項(xiàng)目區(qū)工程地質(zhì)條件為中等復(fù)雜類(lèi)型。二、地層狀況分析地勘單位對(duì)Z4樁基巖做了 10個(gè)勘探孔，Z5基巖做了 10個(gè)勘探孔。由勘探資料，雜 填土厚度0.43.01m，平均2.07m。粘土厚度4.759.3m，平均6.65m；粘土埋深6.510.4m， 平均8.11m。風(fēng)化巖埋深9.3616.17m,平均12.13m。如下表：表1雜填土、粘土埋深表（m孔號(hào)雜填土厚度粘土埋深粘土厚度風(fēng)化巖埋深Z4-11.110.49.312.6Z4-1+10.56.5611Z4-1+21.586.511.17Z4-1+31.810.28.411.6Z4-1+428

5、.56.510.3Z4-226.724.7213.8Z4-2+136.833.8316.17Z4-2+22.88.385.5810.71Z4-2+337.754.7514.58Z4-2+43.017.864.859.36平均2.078.116.6512.13Z4樁基巖溶洞6處，層厚0.33.36m,平均1.08m；層底深10.2933.5m。裂隙3處,寬度0.170.33m，層底深10.636.92m。如下表：表2Z4樁孔溶洞統(tǒng)計(jì)分析表孔號(hào)Z4-1孔口咼程m1060.06孔號(hào)Z4-2孔口咼程m1060.19編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m ：11047.9612.10.

6、511044.8915.31.521047.1612.90.321044.0516.140.4231044.5615.52.231042.8917.30.7541042.1617.91.341040.8919.31.3351041.5618.50.351039.4720.720.2561036.2623.82.861038.1422.050.92孔號(hào)P Z4-1+1孔口咼程m1060.11孔號(hào)Z4-2+1 :孔口咼程m1060.18編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m11048.3111.80.811044.0116.170.2521045.0115.10.521039.5

7、120.671.5831042.11182.431032.5127.670.9241040.3119.80.241031.0129.170.6751037.3122.80.851026.6833.50.1761036.11240.8孔號(hào)Z4-1+2孔口咼程m1060.06孔號(hào)Z4-2+2孔口咼程m1060.16編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m11046.8913.17211049.1111.050.3321044.8115.250.9221047.0313.130.2531040.06201.9231045.714.460.2541038.6121.550.255103

8、6.4523.710.6761031.6128.550.58孔號(hào)Z4-1+3孔口咼程m1060.06孔號(hào)Z4-2+3孔口咼程m1060.16編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m:編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m11047.2612.81.211045.2414.920.3321044.3615.7221041.16191.0831042.4617.61.631025.16350.3341040.4619.60.341023.2436.920.1751037.9622.10.761033.6626.40.3孔號(hào)Z4-1+4孔口咼程m1060.06孔號(hào)Z4-2+4孔口咼程m1060.18|編號(hào)層底咼程m層底深

9、m層厚m:編號(hào)層底咼程m層底深m層厚m11049.4610.60.311049.8910.290.9321046.6613.40.321048.8211.360.5731044.8615.21.131047.5312.650.5741043.8616.20.341046.9613.220.2151037.1622.91.551042.1718.013.3661035.9624.10.961040.0320.151.2971029.5330.651.57說(shuō)明：上表有下劃線和底紋者為裂隙。Z5基巖雜填土、粘土厚度，第一層中風(fēng)化巖埋深，以及溶洞狀態(tài)，見(jiàn)柱狀圖。三、溶洞處理方案3.1旋挖鉆機(jī)施工方案本

10、項(xiàng)目采用旋挖鉆機(jī)鉆孔，水下混凝土灌注方案。旋挖鉆機(jī)型號(hào)選用徐工XRS1O50參數(shù)如下:表3徐工XRS1050旋挖鉆機(jī)參數(shù)表項(xiàng)目單位參數(shù)額定功率kW298動(dòng)力頭最大輸出扭矩kN m390轉(zhuǎn)速r/min718最大鉆孔直徑mm0 2500最大鉆孔深度m105加壓油缸最大壓力kN240最大提升力kN250最大仃程m6加壓卷?yè)P(yáng)最大加壓力kN-主卷?yè)P(yáng)最大卷?yè)P(yáng)速度m/min60鉆桅傾度側(cè)向/前傾/后傾 4 / 5 /15 整機(jī)工作質(zhì)量t114外形尺寸工作狀態(tài)mm10265X 4800X 27520運(yùn)輸狀態(tài)mm17615X 3500X 3535鉆孔工藝(1) 鉆機(jī)就位鉆孔前施放樁位點(diǎn)，放樣后四周設(shè)護(hù)樁并復(fù)測(cè)，

11、誤差控制在5mm以?xún)?nèi)。進(jìn)一步確定是否有障礙物，必須待甲方或監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行成孔施工鉆機(jī)就位應(yīng)保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位開(kāi)啟電機(jī)進(jìn)行開(kāi)孔。旋挖鉆機(jī)底盤(pán)為伸縮式自動(dòng)整平裝置，并在操作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭 對(duì)準(zhǔn)樁位中心十字線時(shí)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)即可鎖定，勿需再作調(diào)整。鉆機(jī)就位后鉆頭中心和樁中心 應(yīng)對(duì)正準(zhǔn)確，誤差控制在2cm內(nèi)。液壓多功能旋挖鉆機(jī)就位時(shí)與平面最大傾角不超過(guò)4，鉆機(jī)平臺(tái)處必需碾壓密實(shí)。進(jìn)行樁位放樣，將鉆機(jī)行駛到要施工的孔位，調(diào)整桅桿角度，操作卷?yè)P(yáng)機(jī)，將鉆頭中心與鉆孔 中心對(duì)準(zhǔn)，鉆頭中心與鋼護(hù)筒十字線中心偏差不大于10mm并放入孔內(nèi)，調(diào)整鉆機(jī)垂直度參數(shù)，使鉆桿垂直

12、，同時(shí)稍微提升鉆具，確保鉆頭環(huán)刀自由浮動(dòng)孔內(nèi)。鉆機(jī)就位后，在泥漿池 進(jìn)行泥漿制造，泥漿主要采用粘土、膨潤(rùn)土等進(jìn)行造漿，新制泥漿數(shù)量最少滿足一根樁的使 用量。(2) 設(shè)置護(hù)筒根據(jù)樁位點(diǎn)設(shè)置護(hù)筒，護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm護(hù)筒位置應(yīng)埋設(shè)正確穩(wěn)定，護(hù)筒中心和樁位中心偏差不得大于 50mm傾斜度的偏差不大于1%護(hù)筒與坑壁之間應(yīng)用粘土填 實(shí)。施工中，護(hù)筒的埋設(shè)采用旋挖鉆機(jī)靜壓法來(lái)完成。首先正確就位鉆機(jī)，使其機(jī)體垂直度、 鉆桿垂直度和樁位鋼筋條三線合一，然后在鉆桿頂部帶好筒式鉆頭，再用吊車(chē)吊起護(hù)筒并正 確就位，用旋挖鉆桿將其垂直壓入土體中。 護(hù)筒埋設(shè)后再將樁位中心通過(guò)四個(gè)控制護(hù)樁引回， 使護(hù)筒中心

13、與樁位中心重合，并在護(hù)筒上用紅油漆標(biāo)識(shí)護(hù)樁方向線位置。護(hù)筒的埋設(shè)深度： 回填土區(qū)域護(hù)筒埋設(shè)深度應(yīng)超出回填土深度 0.5m,原土狀態(tài)：在粘性土中不宜小于1m在砂 土中不宜小于1.5m，護(hù)筒應(yīng)高出地面2030cm(3) 鉆進(jìn)當(dāng)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，泥漿制備合格后即開(kāi)始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開(kāi)始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口58 m段旋挖過(guò)程中要注意通過(guò)控制盤(pán)來(lái)監(jiān)控垂直度，如有偏差及時(shí)進(jìn)行糾正。操作人員隨時(shí)觀察鉆桿是否垂直，并 通過(guò)深度計(jì)數(shù)器控制鉆孔深度。當(dāng)旋挖斗鉆頭順時(shí)針旋進(jìn)時(shí)，底板的切削板和筒體翻板的后 邊對(duì)齊。鉆屑進(jìn)入筒體，裝滿一斗后，鉆頭逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，底板

14、由定位塊定位并封死底部的開(kāi) 口，之后提升鉆頭到地面卸土。開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)采用低速鉆進(jìn)，主卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩承擔(dān)不低于鉆桿、 鉆具重量之和的20%以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)護(hù)筒以下 3米采用高速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度 與鉆壓有關(guān)，采用鉆頭與鉆桿自重摩擦加壓，150MPa壓力下，進(jìn)尺速度為20cm/min； 200MPa 壓力下，進(jìn)尺速度為 30cm/min； 260MPa壓力下，進(jìn)尺速度為 50cm/min。(4) 終孔及清孔a. 終孔：當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高后，請(qǐng)監(jiān)理工程師檢查，初步確定終孔，再請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)、 地勘及參建各方到現(xiàn)場(chǎng)確定終孔，并匯簽。b. 清孔：確定終孔后，將鉆斗留在原處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土盡量裝入斗

15、內(nèi)，起鉆 后仍需對(duì)孔底虛土進(jìn)行清理。一般用沉渣處理鉆斗(帶擋板的鉆斗)來(lái)排出沉渣。要求成渣 厚度不大于5cmc. 檢孔：清孔完畢后，即組織監(jiān)理、主管工程師、質(zhì)檢工程師及值班技術(shù)人員共同對(duì)成 孔進(jìn)行檢查，孔徑及孔形檢查用檢孔器檢查，孔深和孔底沉渣用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘檢測(cè)。鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對(duì)孔深、孔徑、孔位、孔形等進(jìn)行檢查，填寫(xiě)終孔檢查記錄， 經(jīng)監(jiān)理工程師簽證認(rèn)可后，進(jìn)行孔底清碴和灌注水下砼準(zhǔn)備工作。詳見(jiàn)旋挖鉆專(zhuān)項(xiàng)施工方案3.2溶洞地層處理措施（一）一般措施由地勘資料顯示，本地地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樁基鉆孔進(jìn)入風(fēng)化巖層后溶洞較多，地下水極為 豐富，Z4基巖有溶洞6層，最大層厚3.36m;溶洞間為中風(fēng)化白云巖

16、，薄層狀構(gòu)造，偶夾泥 巖，局部見(jiàn)少量方解石脈，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖心多呈沙狀，碎塊狀，柱狀。對(duì)于樁孔溶洞地層，采取回填混凝土擠洞的施工方法。因溶洞地層基本上都出現(xiàn)在地面 10米以下巖層中，地下水較為豐富，樁孔內(nèi)充滿集水，混凝土回填擠洞施工時(shí)按下導(dǎo)管澆筑 水下混凝土的方法?；炷敛捎?C20素混凝土，摻適量早強(qiáng)劑，使混凝土 3天強(qiáng)度達(dá)70% 以便下一步鉆孔?；靥罨炷燎皯?yīng)先確定溶洞頂點(diǎn)高程，回填混凝土需高出溶洞頂12m即可。先計(jì)算樁孔內(nèi)所需混凝土數(shù)量進(jìn)行澆筑，隨時(shí)檢測(cè)混凝土澆筑高度，隨時(shí)增添混凝土澆筑數(shù)量，當(dāng)達(dá) 到預(yù)定澆筑高程后，暫停澆筑，隔1小時(shí)后混凝土頂面高程穩(wěn)定不再下沉即算完成。

17、對(duì)于多層溶洞，則由上而下，分段進(jìn)行溶洞回填，每次均按以上控制。（二）特殊措施由于溶洞的水平長(zhǎng)度、傾角、通向何方均未知，以上假設(shè)回填混凝土能夠充盈樁孔。假如地質(zhì)資料顯示的溶洞群中，某個(gè)溶洞下行通向一個(gè)上千立方的大溶洞，或者下行通 向#可，這即使已經(jīng)成孔，但在灌注混凝土樁基時(shí)，前者造成成樁造價(jià)巨大，后者嚴(yán)重污染 環(huán)境。如果出現(xiàn)此種可能，擬采取以下方法：定量回填和間歇回填根據(jù)已知的有限的溶洞情況，暫擬一定的混凝土回填量，此量應(yīng)是在經(jīng)濟(jì)上、施工工期 上能夠接受的。當(dāng)在定量之內(nèi)，混凝土面上升到預(yù)定高程，回填結(jié)束。當(dāng)未能到達(dá)預(yù)定高程， 且補(bǔ)充一定數(shù)量后，混凝土面仍無(wú)上升，則間歇不小于混凝土初凝時(shí)間（約45

18、min）,再進(jìn)行第二次回填。第二次回填一定數(shù)量后，如混凝土面不上升，則可以作為“無(wú)底洞”對(duì)待。第二次回填，如混凝土面有所上升，此后又停滯不升，則進(jìn)行第二次間歇，再進(jìn)行第三 次回填。以此反復(fù)，至混凝土面上升到預(yù)定高程，回填結(jié)束。如哪次回填一定數(shù)量后，混凝 土面不上升，則可以作為“無(wú)底洞”對(duì)待；“無(wú)底洞”處理（預(yù)案）在溶洞的平面范圍，沿樁孔周邊外 1m的圓周上用地質(zhì)鉆110孔，孔距0.3m，孔深超 過(guò)溶洞底0.30.5m。然后向孔洞下28鋼筋，套筒連接；再將 PVC管套著已下插的28鋼筋，下往溶洞，PVC管套外纏繞細(xì)麻繩，以增加混凝土對(duì)其的粘附力，PVC管套長(zhǎng)度高出溶洞層高1.5m。以此在溶洞內(nèi)形

19、成鋼柵欄。如下圖：EOO 100J71創(chuàng)10描筋孔300A-A然后采取間歇法回填混凝土，當(dāng)鋼柵欄上經(jīng)多次粘附的混凝土足夠多時(shí)，最后一次回填 混凝土其頂面就會(huì)上升，至溶洞頂以上1m的位置，就達(dá)到在溶洞內(nèi)封填有限混凝土量的目的 然后抽出、回收預(yù)插鋼筋；保留此插筋孔，以待處理下層溶洞再次使用，減少造孔工作量。四、易塌孔地層處理方案4.1樁孔周邊場(chǎng)地硬化措施：由于場(chǎng)地表層多為雜填土和粘土層，承載力不滿足旋挖機(jī)自重和工作荷載要求。旋挖機(jī) 進(jìn)占和鉆進(jìn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)場(chǎng)地下陷，土方經(jīng)鋼護(hù)筒底進(jìn)入樁孔，導(dǎo)致塌孔；另外，場(chǎng)地下 陷造成鉆機(jī)傾斜，影響樁孔垂直度。為此，采取將孔樁周邊場(chǎng)地?fù)Q填片石或采用C20砼硬化后再開(kāi)鉆。4.2塌孔回填處理措施從地質(zhì)勘探資料可知，地面以下約 6m- 11m范圍為半邊巖地層。如下圖此類(lèi)地層，不采取措施可能有二種不利結(jié)果：一是鉆頭容易走偏，往相對(duì)軟弱的一側(cè)鉆 進(jìn)；二是可能會(huì)造成泥土一側(cè)塌孔埋鉆事故。對(duì)于此地段地層可米取的兩種方法：(一)安裝鋼護(hù)筒處理下置鋼護(hù)筒的目的，主要是防止挖孔時(shí)和灌注混凝土過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，鋼護(hù)筒在下沉過(guò)程中也會(huì)往軟弱的一側(cè)偏斜，造成旋挖鉆機(jī)無(wú)法繼續(xù)挖掘鉆進(jìn)。如果采取下鋼護(hù)筒處理，需