樁基溶洞施工專項方案-2017.5.17

1、新建魯南高速鐵路臨沂至曲阜段LQTJ-1標巖溶樁基施工指導意見一、編制依據(jù)及范圍1.編制依據(jù)1、新建魯南高速鐵路臨沂至曲阜段LQTJ-1標施工圖紙。2、樁基地質補勘圖。3、國家及交通部現(xiàn)行橋涵施工技術標準及驗收標準等。4、我公司巖溶樁基施工相關經(jīng)歷。5、相關技術人員巖溶樁基施工工法及論術。2.編制范圍新建魯南高速鐵路臨沂至曲阜段LQTJ-1標段范圍內(nèi)的巖溶樁基。 二、工程概況2.1 巖溶地質情況根據(jù)施工圖地勘資料顯示，本段地層自蒙山前向西南漸次由新變老，除蒙山傾斜平原被第四系松散層覆蓋外，其余大都基巖裸露，地質構造一般有松軟土、粉質粘土、粉砂、細砂、粗砂、粗圓礫土下伏基巖為灰?guī)r。灰?guī)r不同程度風

2、化，有砂狀構造、層狀構造，層狀構造局部巖溶極發(fā)育。本段在勘探深度范圍內(nèi)溶洞最小高度0.2m，洞體最大高度可達14m以上，且多呈串珠狀分布。2.2自然條件 1地形地貌 該車站屬于剝蝕殘丘地貌，地形平緩，地面高程107-133m，相對高差26米。大局部地區(qū)有土層覆蓋，局部區(qū)域基巖裸露，地表多被開墾為農(nóng)田，附近有村莊民房零星分布，有系道和線相通，交通便利。 2工程地質 地層巖性及氣象 上覆第四系全新統(tǒng)洞穴堆積層Q4ca溶洞黏性土充填，坡殘積Q4dl+el粉質粘土；下伏基巖為奧陶系中下統(tǒng)馬家溝組五陽山段Q2+1mw泥晶灰?guī)r。 地震動參數(shù)設計地震根本烈度VII度，地處地震動峰值加速度為0.15g，地震動

3、反響譜特征周期0.40s。不良地質本站全段屬巖溶發(fā)育區(qū)。其中DK169+097-DK169+237段，長140m,為中等巖溶發(fā)育區(qū)。 3氣象；年平均降水量738.9832.9mm，主要集中在68月，占全年降水的63.7%，年最大降水量1236.4mm；年平均蒸發(fā)量1685.91720.3mm，年最大蒸發(fā)量2130.9mm；最大風速20.0m/s。 4水文地質 地表水：該地段無明顯地表水，僅在雨季時溝渠內(nèi)形成季節(jié)性水流。 地下水： 地下水為裂隙水，微弱，受大氣降水是地下水的主要來源。三、溶洞的分類根據(jù)詳細的地質勘察報告，并將一個墩位鉆孔情況合并分析，研究溶洞埋深，內(nèi)充物情況，上下、開展方向，是否

4、串通及大概容積后，將溶洞按以下標準分類：1、按溶洞的大小分：a：小溶洞，洞高3m。 c:特大溶洞，洞高9m。2、按洞內(nèi)有無添充物分：a:有充填，已填滿，包括亞粘土充填，有可塑、軟塑和流塑之分。b:半充填，有一半左右充填。c:無充填物，為空洞。3、按是否可能漏水分：a:全漏水，與其它溶洞相連。b:半漏水。c:不漏水。4、按溶洞垂向數(shù)量分：a:單個溶洞。b:多個溶洞。四、 施工準備 根據(jù)本墩位地質鉆探資料及單樁地質資料，并經(jīng)認真分析可能出現(xiàn)情況后，制定相應的施工方案，在鉆孔前必須做相應準備工作。4. 1、人員組織 工程部專門組織有關技術人員研究學習有關溶洞處理的措施，并且成立了溶洞處理應急小組。施

5、工現(xiàn)場派4名技術人員分兩班在工地24小時輪流值班，發(fā)現(xiàn)問題及時上報處理。工程部還組織樁基隊鉆機機長學習溶洞處理的知識，進展單樁地質交底，使他們對溶洞處理做到心中有數(shù)。總之，在人員組織方面，明確分工，各負其責。4.2、材料準備片石80 m3，粘土120 m3，水泥10T，鋼護筒30m。4.3、機械配備裝載機50型一臺，25T吊車一臺，1m3挖掘機一臺，抽水泵兩臺，并在快進入溶洞前接好備用。五、 溶洞樁基施工方案工程部應把樁基溶洞處理列為重中之重，并按樁基溶洞施工應急預案作相關施工監(jiān)控，確保施工平安。專門組織所有技術人員討論、研究方案并學習有關溶洞處理方面的知識。根據(jù)本工程溶洞分布的具體情況，確定

6、是否在溶洞四周作超前加固，還是先采用沖擊鉆成孔，然后根據(jù)具體情況采用投放拋填物的方法處理溶洞，后考慮采用下放鋼護筒的方案。巖溶樁基施工工藝流程：各方案分述如下： 5.1 常規(guī)成孔法(按照無溶洞地質考慮)當溶洞內(nèi)有充填物，是可塑或軟塑的亞粘土，并且溶洞不漏水，這時不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向數(shù)量多少，都可以不考慮溶洞的存在，而按照正常的地質情況施工。采用沖擊鉆成孔，洞內(nèi)的土質和溶洞外的土質沒有什么區(qū)別，可以按無溶洞的情況施工。5.2 片石粘土筑壁法溶洞內(nèi)無充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以內(nèi)，但存在嚴重漏漿,護筒內(nèi)水頭高度不能保持時，可采用片石、粘土和 整包水泥(按1 m3：3 m3：

7、075 t比例，順序為袋裝水泥、袋裝粘土、片石)回填沖擊，用0508 m小沖程，不循環(huán)泥漿干打幾分鐘，使回填物充分密實，再加漿提高水頭到正常高度，等水泥初凝具有一定強度，將漏漿處堵住后再使用小沖程繼續(xù)鉆進，形成人工泥石護壁。如此反復屢次回填片石、粘土和 整包水泥，反復沖擊直至形成泥石護壁并不再漏漿為止，這也是個比擬成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工時，鋼護筒必須穿透砂礫及卵石層等透水層，座落在不透水的層或巖層上，這樣可以防止由于溶洞漏水，水頭高度急劇下降而造成的坍孔。對于一些溶槽、溶溝、小裂隙等，沖孔時采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到護壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過巖溶區(qū)。 混凝土

8、筑壁法如果采用片石粘土筑壁的方法，仍出現(xiàn)反復漏漿的現(xiàn)象，巖溶無法得到有效治理，又考慮到施工進度和施工本錢問題，可采用混凝土筑壁法?；炷敛捎玫蜆颂栐鐝娦突炷吝M展回填處理，混凝土灌注按水下灌注樁進展灌注，灌注高度要高出溶洞頂面2米，特別是遇到斜巖偏孔的樁基回填混凝土即加快了施工進度又節(jié)約了本錢。5.4 鋼護筒跟進法 溶洞較大洞高3m，單層或多層溶洞成垂直串珠裝采取鋼護筒跳進法施工。該方法就是一面沖孔，一面接高護筒，并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔內(nèi)。當樁孔穿過多個溶洞，并且均已成功造壁，在下面沖孔時，上面已形成的泥石護壁坍塌漏水并且無法解決時，可以鋼護筒跟進到這個溶洞位置堵漏。鋼護筒選擇。護

9、筒長度和內(nèi)徑確實定：護筒長度L=(h+H)m(h為地質超前鉆探確定溶洞高度,H為溶洞頂?shù)降孛婕?0cm的高度)，也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況跟進至巖面；護筒內(nèi)徑大于樁直徑20cm,。鋼護筒孔徑要準確，連接要順直，用卷板機成型。鋼護筒要有一定的剛度，鋼板厚為10mm-15mm為宜，單個大溶洞用單層護筒，兩個大溶洞用雙層護筒，并以此類推。具體施工工藝如下：1單護筒施工工藝先沖孔接近溶洞位置，下沉鋼護筒穿過溶洞，沖孔成樁澆注砼。工藝流程：場地平整 測量放樣，埋護筒 鉆機就位，沖孔鉆進 跟進鋼護筒 沖孔鉆進 漏漿 回填片石粘土袋裝水泥 跟進鋼護筒至溶洞底 沖孔鉆進 完成鉆孔灌注樁施工。2雙護筒施工工藝 先沖孔

10、鉆進至巖面，插入外護筒，沖孔鉆進、沖破溶洞，下沉內(nèi)鋼護筒后，沖孔鉆進至設計終孔標高，完成鉆孔樁施工。雙層鋼護筒跟進采用外層鋼護筒比樁徑大40cm，跟進到巖面，內(nèi)層鋼護筒比樁徑大20cm，跟進到溶洞底部，施工流程如下： 雙護筒鉆孔施工工藝流程： 場地平整 測量放樣、埋護筒鉆機就位，沖孔鉆進至巖面 插入外鋼護筒至巖面 沖孔鉆進至接近溶洞，小沖錘低沖程打穿溶洞 沉樁機下沉內(nèi)鋼護筒貫穿整個溶洞 鉆機沖孔直至終孔標高 澆筑砼，回收外護筒。A、外鋼護筒插打施工測量工程師將樁位中心及軸線放樣后，先埋入的護筒，鉆機就位，用直徑相適應的沖錘沖孔鉆進；當鉆進至巖面時，提起鉆頭，用25t吊車起吊外鋼護筒，插入外鋼護

11、筒，并用150kw沉樁錘振動下沉直至巖面。在振動過程中，嚴格控制鋼護筒的垂直度容許誤差在1%L內(nèi)。B、鉆機就位、沖孔外鋼護筒下沉到位后，開場沖孔，根據(jù)內(nèi)嵌護筒的直徑，選用相應的沖錘進展沖孔。當孔鉆進接近溶洞時，低沖程鉆進，以防卡錘。溶洞沖破后，假設漏漿太快，需及時補充注入泥漿，確保水頭壓力，防止水壓力和土壓力不平衡，護筒局部擠壓變形。C、內(nèi)護筒下沉施工沖錘沖破溶洞后，將鉆錘提起，用25t汽車吊將內(nèi)鋼護筒插入樁孔內(nèi)，用150kw沉樁錘將鋼護筒振動下沉，穿過溶洞，直至洞底巖面。下沉過程中嚴格控制鋼護筒的垂直度在1%L內(nèi)。D、繼續(xù)鉆孔施工 內(nèi)護筒下沉到位后，放入沖錘，進展沖孔，直至樁基終孔標高。由于

12、溶洞底巖面不平，出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象，那么采用混凝土筑壁法，沖錘反復沖擠，將片石粘土袋裝水泥擠入縫隙進展封堵。當采用混凝土筑壁法封堵不住時，那么采用混凝土筑壁法進展封堵。E、砼澆注及外護筒回收鉆機沖孔到達終孔標高后，進展清孔、下鋼筋籠、澆筑砼。待砼到達一定強度后，用150KW沉樁錘將外護筒拔出，回收利用。假設沉樁錘無法拔除，那么在外護筒上焊反力架，用千斤頂將護筒頂出，再輔于沉樁錘拔出，假設還是無法拔出側放棄鋼護筒。5.5 注漿法溶洞層數(shù)較多，為串珠狀。溶洞位置勘察準確，洞高大于0.5米，小于3米，土層中有較厚的砂層，溶洞漏漿會引起坍方的情況，采用預先壓注水泥漿，待水泥漿壓注工作完成24小時后開場鉆進

13、。壓注時壓力控制不大于0.4Mpa,并直到穩(wěn)定2秒后再進展下一個孔的注漿，或相鄰孔冒漿為止。假設注漿達10方后仍未出現(xiàn)壓力上升的情況，就應停頓注漿，待所注水泥漿硬化后，接著注漿，或改為雙液注漿。溶洞處理的方法主要有以上幾種，但具體施工處理措施要根據(jù)現(xiàn)場的實際溶洞類型，施工條件、平安、進度、本錢等因素綜合考慮，靈活運用，這幾種處理措施不是單獨使用，要根據(jù)實際條件綜合選用，做到溶洞樁基的綜合治理。六、施工中出現(xiàn)的問題及處理6. 1 坍 孔如果有透水層,當沖擊到溶洞后,由于突然漏漿造成水頭高度急劇下降,透水層失穩(wěn),形成漏斗狀坍孔。預防坍孔的方法:采用沖擊鉆沖孔施工時,可將鋼護筒坐落在亞粘土層上,再繼

14、續(xù)沖擊成孔;發(fā)現(xiàn)漏漿及時補水。坍孔的處理方法: 當成孔深度不大時,可全孔回填粘土,暫停一段時間后再深埋鋼護筒到不透水層,方可重新鉆孔;當成孔深度較大時,可將鋼護筒一直坐落在坍孔的剌叭口下緣的亞粘土層上,護筒周圍回填粘土,擠實,再重新鉆孔。6. 2 卡 鉆卡鉆的原因和處理方法: 沖擊鉆刃腳磨鈍、孔徑變小造成卡鉆,應經(jīng)常對沖擊鉆進展補刃; 孔不圓,形成梅花孔,最好用五刃和四刃鉆頭打圓孔,不用一字鉆;十字孔、探頭石、落石等物卡鉆，或鉆頭卡在溶洞內(nèi)，上下提動無效時，用“一字形或半月形小鉆頭沿孔壁障礙物處沖擊，將障礙物擊破或擠走，提出鉆頭。 鉆頭在沖擊填充的片石時,沖擊后彈起的石塊將鉆頭和孔壁的空隙擠住

15、,鉆頭不能上下,可用小沖擊鉆沖動,或用沖吸的方法將卡在鉆頭上的石碴松動后再提出。鉆頭被溶洞頂板卡住時，可用漏斗形鋼套管順著大繩下入至鉆頭頂，導出鉆頭。鉆頭提出后用小沖程慢慢修孔，必要時回填片石、黏土重鉆。鉆頭沖破溶洞頂板掉入溶洞,鉆頭傾斜,提不出來,應放小炮炸掉頂板巖,一般用藥量為300500 g ,一次不行可反復幾次,在沖擊到巖洞頂板時應采用小沖程打緊錘、打圓孔。發(fā)生卡鉆事故后，不宜強提鉆頭,免得拉壞機械,拉斷鋼絲繩,掉鉆頭。當鉆頭可以上下活動時，利用鉆機上下提動鉆頭，并用撬棍拔動大繩使鉆頭旋轉，反復屢次，提出鉆頭。6. 3 斜 孔由于溶洞面傾斜或出現(xiàn)探頭石,致使鉆頭沿軟的低的部位下滑造成斜

16、孔。解決方法是回填片石,三次以上無法調(diào)正就上報監(jiān)理及業(yè)主，在取得同意后灌注水下砼,待強度形成后用小沖程打緊錘反復沖擊,直至調(diào)正過來為止。但過大的沖程會導致成孔不圓,造成斜孔,一般以24 m 為宜。6. 4 漏 漿 在沖擊成孔中,由于有的溶洞與地下暗河或其他溶洞相通,泥漿迅速流走,水頭高度急劇下降,造成漏漿。施工時要在孔邊備足一定數(shù)量的片石和粘土,一旦出現(xiàn)漏漿,要及時回填片石、粘土沖擊造壁,并馬上補水,防止水頭高度繼續(xù)下降。 意外跑漿：地質資料提醒無溶洞或只有很小的溶洞，但突然發(fā)生跑漿，估計是擠破了旁邊大溶洞的洞壁，或小溶洞與旁邊的大溶洞是相連的。采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到護壁作用，使鉆孔順利通過巖溶區(qū)。6. 5 埋鉆埋鉆是由坍孔造成的。施工中發(fā)現(xiàn)漏漿應立即將鉆頭提到孔外,如果未及時提鉆,漏漿后坍孔,鉆頭便被埋在孔中。處理方法:人工挖土鋼護筒跟進法。樁孔進尺10m以內(nèi),地下水易于控制,沒有大的承壓力,人可以下到樁孔中去邊挖坍落的泥石,邊護筒跟進,一直挖到鉆頭位置,護筒也跟進到鉆頭位置。真空吸渣法。將導管置于坍孔的底部,用9 m3 空壓機通過5066 mm 鋼管壓入空氣吸出沉渣。這種方法適用于坍