樁基溶洞和塌孔處理方案

1、#立交橋Z4、Z5橋墩樁基旋挖鉆鉆孔溶洞和塌孔處理專項施工方案一、背景資料1.1設計簡介本項目為#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線預留接口，暫不實施。Z線跨越#大道至#河南岸后下地，B線橋從隧道出口右轉彎進入#大道，D線橋為#右轉跨#河進入#大道匝道。Z線橋從隧道出口至#，橋面寬16.0米，全長226.68米，分為四聯。第一聯為20米鋼筋混凝土簡支梁，第二聯為16米鋼筋混凝土簡支梁，第三聯為33米+47米+35米鋼箱梁，第四聯為33.5米+37米預應力鋼筋混凝土箱梁。在主線KZ0+533.9KZ0+626.1段內，有Z4-1、Z4-2、Z5-1、Z5-2共4

2、根樁基，樁徑2m，設計樁長2233m，計算孔深2536m。1.2自然條件1.2.1地域條件場地正北面為貴惠路，西側為#小區(qū)和黔光鋁制品廠，東側為待拆住宅樓，南臨#河。整體相對平整。見附圖。地質條件（一）巖性根據現場地質勘探成果，區(qū)內地層為：雜填土，雜色，含植物根系及少量有機質，結構松散，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，局部夾少量風化碎屑。廣泛分布在場地內，但分布厚度極不均勻，局部溶槽或溶隙內厚度較大，厚度3.859.3m不等，厚薄不均，平均厚度為6.65m。 中風化白云巖，灰白，深灰色，薄層狀構造，埋深9.3616.17不等，厚

3、薄不均，平均埋深為12.13m，偶夾泥巖，局部見少量方解石脈，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。詳見附鉆孔柱狀圖。（二）地下水該場地裂隙縱橫、巖體破碎、巖溶發(fā)育、地下水豐富。樁孔開挖之初，地下水即通過基巖構造裂隙、風化裂隙、溶蝕裂隙、溶洞集積于此。施工部位瀕臨#河，場地高程1060.1m，#河高程1051.3，水深以1m計，樁孔下挖7.8m即與#河面持平。當下挖到約7.8m深以后，即處于#河面以下，#河水將通過基巖的溶洞、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，無明顯的規(guī)律性。場地巖溶中等發(fā)育，場地有遭受

4、巖溶塌陷的可能性。綜上所述，本項目區(qū)工程地質條件為中等復雜類型。二、地層狀況分析地勘單位對Z4樁基巖做了10個勘探孔，Z5基巖做了10個勘探孔。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）孔號雜填土厚度粘土埋深粘土厚度風化巖埋深Z4-11.110.49.312.6Z4-1+10.56.5611Z4-1+21.586.511.17Z4-1+31.810.28.411.6Z4-1+428.56.510.3Z4-226

5、.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2 Z4樁孔溶洞統(tǒng)計分析表孔號Z4-1孔口高程m1060.06孔號Z4-2孔口高程m1060.19編號層底高程m層底深m層厚m編號層底高程m層底深m層厚m11047.9612.10.511044.8915.31.5

6、21047.1612.90.321044.0516.140.4231044.5615.52.231042.8917.30.7541042.1617.91.341040.8919.31.3351041.5618.50.351039.4720.720.2561036.2623.82.861038.1422.050.92孔號Z4-1+1孔口高程m1060.11孔號Z4-2+1孔口高程m1060.18編號層底高程m層底深m層厚m編號層底高程m層底深m層厚m11048.3111.80.811044.0116.170.2521045.0115.10.521039.5120.671.5831042.1118

7、2.431032.5127.670.9241040.3119.80.241031.0129.170.6751037.3122.80.851026.6833.50.1761036.11240.8孔號Z4-1+2孔口高程m1060.06孔號Z4-2+2孔口高程m1060.16編號層底高程m層底深m層厚m編號層底高程m層底深m層厚m11046.8913.17211049.1111.050.3321044.8115.250.9221047.0313.130.2531040.06201.9231045.714.460.2541038.6121.550.2551036.4523.710.6761031.6

8、128.550.58孔號Z4-1+3孔口高程m1060.06孔號Z4-2+3孔口高程m1060.16編號層底高程m層底深m層厚m編號層底高程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Z4-1+4孔口高程m1060.06孔號Z4-2+4孔口高程m1060.18編號層底高程m層底深m層厚m編號層底高程m層底深m層厚m1104

9、9.4610.60.311049.8910.290.9321046.6613.40.321048.8211.360.5731044.8615.21.131047.5312.650.5741043.8616.20.341046.9613.220.2151037.1622.91.551042.1718.013.3661035.9624.10.961040.0320.151.2971029.5330.651.57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，第一層中風化巖埋深，以及溶洞狀態(tài)，見柱狀圖。三、溶洞處理方案3.1旋挖鉆機施工方案本項目采用旋挖鉆機鉆孔，水下混凝土灌注方案。旋挖

10、鉆機型號選用徐工XRS1050，參數如下：表3 徐工XRS1050旋挖鉆機參數表項目單位參數額定功率kW298動力頭最大輸出扭矩kN·m390轉速r/min718最大鉆孔直徑mm2500最大鉆孔深度m105加壓油缸最大壓力kN240最大提升力kN250最大行程m6加壓卷揚最大加壓力kN-主卷揚最大卷揚速度m/min60鉆桅傾度側向 / 前傾 / 后傾±4°/ 5° /15°整機工作質量t114外形尺寸工作狀態(tài)mm10265×4800×27520運輸狀態(tài)mm17615×3500×3535鉆孔工藝 （1）鉆機

11、就位鉆孔前施放樁位點，放樣后四周設護樁并復測，誤差控制在5mm以內。進一步確定是否有障礙物，必須待甲方或監(jiān)理驗收合格后方可進行成孔施工鉆機就位應保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，鉆頭對準孔位開啟電機進行開孔。旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置，并在操作室內有儀表準確顯示電子讀數，當鉆頭對準樁位中心十字線時，各項數據即可鎖定，勿需再作調整。鉆機就位后鉆頭中心和樁中心應對正準確，誤差控制在2cm內。液壓多功能旋挖鉆機就位時與平面最大傾角不超過4°，鉆機平臺處必需碾壓密實。進行樁位放樣，將鉆機行駛到要施工的孔位，調整桅桿角度，操作卷揚機，將鉆頭中心與鉆孔中心對準，鉆頭中心與鋼護筒十字線中心偏差不大

12、于10mm，并放入孔內，調整鉆機垂直度參數，使鉆桿垂直，同時稍微提升鉆具，確保鉆頭環(huán)刀自由浮動孔內。鉆機就位后，在泥漿池進行泥漿制造，泥漿主要采用粘土、膨潤土等進行造漿，新制泥漿數量最少滿足一根樁的使用量。 （2）設置護筒根據樁位點設置護筒，護筒的內徑應大于鉆頭直徑200mm，護筒位置應埋設正確穩(wěn)定，護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%，護筒與坑壁之間應用粘土填實。施工中，護筒的埋設采用旋挖鉆機靜壓法來完成。首先正確就位鉆機，使其機體垂直度、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，再用吊車吊起護筒并正確就位，用旋挖鉆桿將其垂直壓入土體中。護筒埋設后

13、再將樁位中心通過四個控制護樁引回，使護筒中心與樁位中心重合，并在護筒上用紅油漆標識護樁方向線位置。護筒的埋設深度：回填土區(qū)域護筒埋設深度應超出回填土深度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，護筒應高出地面2030cm。 （3）鉆進當鉆機就位準確，泥漿制備合格后即開始鉆進，鉆進時每回次進尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口58m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時進行糾正。操作人員隨時觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計數器控制鉆孔深度。當旋挖斗鉆頭順時針旋進時，底板的切削板和筒體翻板的后邊對齊。鉆屑進入筒

14、體，裝滿一斗后，鉆頭逆時針旋轉，底板由定位塊定位并封死底部的開口，之后提升鉆頭到地面卸土。開始鉆進時采用低速鉆進，主卷揚機鋼絲繩承擔不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，以保證孔位不產生偏差。鉆進護筒以下3米采用高速鉆進，鉆進速度與鉆壓有關，采用鉆頭與鉆桿自重摩擦加壓，150MPa壓力下，進尺速度為20cm/min；200MPa壓力下，進尺速度為30cm/min；260MPa壓力下，進尺速度為50cm/min。 （4）終孔及清孔a.終孔：當鉆孔達到設計孔底標高后，請監(jiān)理工程師檢查，初步確定終孔，再請設計、地勘及參建各方到現場確定終孔，并匯簽。b.清孔：確定終孔后，將鉆斗留在原處機械旋轉數圈，將孔底

15、虛土盡量裝入斗內，起鉆后仍需對孔底虛土進行清理。一般用沉渣處理鉆斗（帶擋板的鉆斗）來排出沉渣。要求成渣厚度不大于5cm。c.檢孔：清孔完畢后，即組織監(jiān)理、主管工程師、質檢工程師及值班技術人員共同對成孔進行檢查，孔徑及孔形檢查用檢孔器檢查，孔深和孔底沉渣用標準測錘檢測。鉆孔深度達到設計要求后，對孔深、孔徑、孔位、孔形等進行檢查，填寫終孔檢查記錄，經監(jiān)理工程師簽證認可后，進行孔底清碴和灌注水下砼準備工作。詳見旋挖鉆專項施工方案3.2溶洞地層處理措施（一）一般措施由地勘資料顯示，本地地質結構復雜，樁基鉆孔進入風化巖層后溶洞較多，地下水極為豐富，Z4基巖有溶洞6層，最大層厚3.36m；溶洞間為中風化白

16、云巖，薄層狀構造，偶夾泥巖，局部見少量方解石脈，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在地面10米以下巖層中，地下水較為豐富，樁孔內充滿集水，混凝土回填擠洞施工時按下導管澆筑水下混凝土的方法。混凝土采用C20素混凝土，摻適量早強劑，使混凝土3天強度達70%，以便下一步鉆孔?；靥罨炷燎皯却_定溶洞頂點高程，回填混凝土需高出溶洞頂12m即可。先計算樁孔內所需混凝土數量進行澆筑，隨時檢測混凝土澆筑高度，隨時增添混凝土澆筑數量，當達到預定澆筑高程后，暫停澆筑，隔1小時后混凝土頂面高程穩(wěn)定不再下沉即算完成。對于多層

17、溶洞，則由上而下，分段進行溶洞回填，每次均按以上控制。（二）特殊措施由于溶洞的水平長度、傾角、通向何方均未知，以上假設回填混凝土能夠充盈樁孔。假如地質資料顯示的溶洞群中，某個溶洞下行通向一個上千立方的大溶洞，或者下行通向#河，這即使已經成孔，但在灌注混凝土樁基時，前者造成成樁造價巨大，后者嚴重污染環(huán)境。如果出現此種可能，擬采取以下方法：定量回填和間歇回填 根據已知的有限的溶洞情況，暫擬一定的混凝土回填量，此量應是在經濟上、施工工期上能夠接受的。當在定量之內，混凝土面上升到預定高程，回填結束。當未能到達預定高程，且補充一定數量后，混凝土面仍無上升，則間歇不小于混凝土初凝時間（約45min），再進

18、行第二次回填。第二次回填一定數量后，如混凝土面不上升，則可以作為“無底洞”對待。第二次回填，如混凝土面有所上升，此后又停滯不升，則進行第二次間歇，再進行第三次回填。以此反復，至混凝土面上升到預定高程，回填結束。如哪次回填一定數量后，混凝土面不上升，則可以作為“無底洞”對待；“無底洞”處理（預案）在溶洞的平面范圍，沿樁孔周邊外1m的圓周上用地質鉆110孔，孔距0.3m，孔深超過溶洞底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管套外纏繞細麻繩，以增加混凝土對其的粘附力，PVC管套長度高出溶洞層高1.5m。以此在溶洞內形成鋼柵欄。如下圖：然后采

19、取間歇法回填混凝土，當鋼柵欄上經多次粘附的混凝土足夠多時，最后一次回填混凝土其頂面就會上升，至溶洞頂以上1m的位置，就達到在溶洞內封填有限混凝土量的目的。然后抽出、回收預插鋼筋；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樁孔周邊場地硬化措施： 由于場地表層多為雜填土和粘土層，承載力不滿足旋挖機自重和工作荷載要求。旋挖機進占和鉆進過程中，會出現場地下陷，土方經鋼護筒底進入樁孔，導致塌孔；另外，場地下陷造成鉆機傾斜，影響樁孔垂直度。為此，采取將孔樁周邊場地換填片石或采用C20砼硬化后再開鉆。4.2塌孔回填處理措施 從地質勘探資料可知，地面以下約6m11m范圍為半邊巖地層。如下圖:此類地層，不采取措施可能有二種不利結果：一是鉆頭容易走偏，往相對軟弱的一側鉆進；二是可能會造成泥土一側塌孔埋鉆事故。對于此地段地層可采取的兩種方法：（1） 安裝鋼護筒處理 下置鋼護筒的目的，主要是防止挖孔時和灌注混凝土過程中出現塌孔現象。根據以往的經驗，鋼護筒在下沉過程中也會往軟弱的一側偏斜，造成旋挖鉆機無法繼續(xù)挖掘鉆進。如果采