溶巖鉆孔樁專項施工方案【一份非常實用的專業(yè)資料】

滬昆客專江西段站前工程 HKJX-7 標 巖溶鉆孔樁專項施工方案 編制： 復(fù)核： 審核： 中鐵四局滬昆 四工區(qū) 二一年 六 月 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 1 頁 共 12 頁 一 、 概述 杭長鐵路客專線高安至萍鄉(xiāng)一帶，下伏有較廣泛的碳酸鹽，覆蓋型巖溶發(fā)育，地上水位多在土石分界面上下波動，極易發(fā)生巖溶坍塌，對工程危害 嚴重 。 黃梅塘特大橋 鉆孔樁 大部分均為巖 溶鉆孔樁，主要分布在杭州臺 99#墩、 111# 143#墩、 146# 151#墩、 154# 169#墩、其中 11# 13#墩、 20# 22#墩、 55# 59#墩、 75# 99#墩、 120# 130#墩處幾乎全部為大型、特大型巖溶，給施工帶來極大的困難， 因此施工過程中要特別重視。 二 、 巖溶常見的類型 類別 溶洞特征 充填物情況 小型溶洞 單層洞高小于 2m，全填充，漏水或半漏水小型溶槽、溶溝、小裂隙等 粉砂、硬塑或軟塑狀粘土 一般溶洞 洞高小于 2m的半填充溶洞或 2 5m的全填充溶洞，二層以下串珠狀溶洞 粉砂、硬塑或軟塑狀粘土 大型溶洞 二層以上串珠狀有充填溶洞； 5m以上全充填溶洞。 粉砂、硬塑或軟塑狀粘土 特大型溶洞 大型溶洞，多層串珠狀已充填或充填物差的溶洞。溶洞的規(guī)模覆 蓋到相鄰樁位或更大。 無填充或填充物為流朔 狀 三 、 施工工藝 （一）、巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵技術(shù)是如何保證成孔過程中不漏漿、或雖漏漿但不塌孔，保證樁孔順利成孔、成樁并滿足承載力要求。 （二）、施工方法 1、施工前充分的技術(shù)和物質(zhì)準備 在施工過程中，若鉆孔灌注樁鉆進時遇到溶洞、裂隙地帶，就會出現(xiàn)孔內(nèi)泥漿急劇下降，如不及時補充水頭和拋填粘土、片石等回填物堵塞溶洞、裂隙帶的漏漿空洞，抬高水頭以增加孔壁側(cè)壓力，孔壁土層就不能承受地下水和周圍土層的側(cè)壓力，就會造成護簡底部地層坍塌和埋鉆的現(xiàn)象，護簡周圍 地面大面積整體下陷，地面也可能出現(xiàn)裂縫。一旦出現(xiàn)這種異常情況，若處理不及時或處理不當將會影響到工程質(zhì)量和人員、設(shè)備的安全，造成經(jīng)濟上的重大損失，施工周期也將延長。 在施工前，施工單位根據(jù)逐樁鉆探資料認真研究各墩臺溶洞分布的平面位 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 2 頁 共 12 頁 置、高程、范圍、連通性和有無充填物等情況，根據(jù)設(shè)計要求制定出詳細的施工方案和施工技術(shù)保障措施。在選用鉆機時，選用有擠壓側(cè)壁作用的正循環(huán)沖擊鉆機，在現(xiàn)場備足水、粘土、片石、碎石、粉煤灰和水泥等必備材料，同時設(shè)置容量不小于 2 倍單孔容量的泥漿池和沉淀池，制備符合要求的優(yōu)質(zhì)泥漿，應(yīng)急電源和施 工機械也應(yīng)作充分準備，確保意外情況出現(xiàn)時，能按照應(yīng)急預(yù)案中的施工方案及時進行處理。 2、埋置好鋼護筒 為防止鋼護筒在鉆進成孔過程中水頭突然下降、地層擾動后液化發(fā)生坍塌傾斜等事故，在埋置護筒時，將護筒一定周圍內(nèi)的砂性土挖除，回填粘性土至護筒底以下 0.5m 處并夯實，然后通過定位的控制樁放樣，把鉆孔中心位置標于孔底，再把護筒放進坑內(nèi)，然后移動護簡、使護筒中心與鉆孔中心位置重合。在護筒周圍對稱、均勻回填最佳含水量的粘土，分層夯實、達到最佳密實度，同時也選用剛度好、接頭嚴密、不漏水、抗擠壓的鋼護簡。 3、采取 合理的成孔措施 在成孔過程中，鉆進沖程及泥漿也應(yīng)隨地質(zhì)情況變化而做相應(yīng)的調(diào)整，在通過亞砂土、亞粘土?xí)r，采用 1m 1.5m 的小沖程并輸入較低稠度的泥漿，在通過細砂層時，采用 1m 2m的中、小沖程，同時加大泥漿稠度，拋填直徑 15 20cm的片石、粘土反復(fù)沖擊，使孔壁被擠實。鉆至溶洞頂部 1m 左右時，加大泥漿比重和稠度，采用 1m 1.5m 的小沖程，逐漸將溶洞頂部擊穿，同時準備好足夠數(shù)量的水泵或泥漿泵。在孔周圍準備足夠的片石、粘土、水泥及粉煤灰等，一旦孔內(nèi)水頭急劇下降，以便及時向孔內(nèi)補水、補漿，同時回填粘土、 片石、水泥及粉煤灰等，以便保持孔內(nèi)水頭穩(wěn)定?；靥钗锉仨毟叱鋈芏错?1m 以上，然后放下鉆頭進行沖砸堵漏，以小沖程反復(fù)沖砸，將粘土、小片石擠入溶洞。大部分鉆孔樁由于事先做好了預(yù)防措施，使在施工時遇到的溶洞、裂隙得到了及時處理，保證了鉆孔樁順利成孔。 4、按溶洞類型不同分別采取不同的施工措施 1）、 對溶蝕發(fā)育輕微、空洞不大、施工時漏漿量小的樁基施工 采取正常成孔方法施工，當鉆穿溶洞漏漿時，反復(fù)投入黃土和片石，利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中，還可摻入水泥、燒堿和鋸末，增大 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 3 頁 共 12 頁 孔壁的自穩(wěn)能力。 （ 1）工藝程序 施工準備埋設(shè)護筒移動鉆機、定位護筒內(nèi)投入土、片石、水鉆孔抽碴吸泥清碴。 （ 2）施工要點 開孔時用小沖程沖擊鉆孔，要打得準、打得穩(wěn)，間斷沖擊，少抽碴，使開口圓順。 加入小于 15cm 片石，反復(fù)沖擊 2-4次，擠密護筒底部周圍土層。 密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和護筒內(nèi)水位變化，防止不正常情況發(fā)生。 根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在接近溶洞時勤觀察、勤檢查，憑手握沖擊主繩的手感，鉆頭沖擊巖層的響聲，抽取的巖樣判斷是否接近巖溶地層。 接近巖溶時主繩松繩量應(yīng)為 1-2cm，防止擊穿巖殼時卡鉆 。 鉆穿巖溶地層上殼時一旦漏漿，要及時投放粘土塊、片石并補水，保持孔內(nèi)水位高度。 2）、 空洞較大且充填物為軟塑狀的單層溶洞條件下的樁基施工 采取振動錘下沉鋼護筒到基巖， 然后沖擊鉆孔至溶洞頂板，利用沖擊鉆穿溶洞頂板后，灌注低標號砼，使砼面高于溶洞頂面，砼灌注時采取間歇方式。待砼達到一定強度后再繼續(xù)鉆孔，穿過低標號砼成孔。 （ 1）工藝流程 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 4 頁 共 12 頁 空洞較大的單層溶洞條件下鉆孔樁施工工藝流程圖 （ 2）施工要點 反循環(huán)沖擊鉆孔：采取沖擊成孔時，為防止沖擊振動使鄰孔壁坍塌或影響鄰孔剛灌注的砼凝固，待鄰孔砼灌注完畢 24h 后開鉆。 鋼護筒下到巖面以后，即開始對覆蓋層和頂板進行沖鉆。在覆蓋層中可采用正反循環(huán)鉆進，沖鉆方法與一般沖擊鉆孔相同；在巖石地層中以十字型鉆頭沖擊基巖成孔，鉆進方式為泵吸反循環(huán)。巖層中鉆進時，泥漿濃度控制在 1.15 1.20。當鉆穿巖溶頂板時暫停鉆孔，拆移鉆頭，進行溶洞區(qū)水下砼的灌注，砼采取低標號砼，砼配合比由現(xiàn)場試驗確定，保證每批砼坍落范圍在 3米左右。砼灌注采取間歇灌注方法（以免砼流失 太遠造成浪費），直至到達溶洞頂面以上 1.0 米，待砼達到強度后繼續(xù)鉆孔，鉆孔穿過低標號砼成孔。 3） 、充填物為流塑狀或 空洞較大的多層溶洞條件下的樁基施工 采用雙護筒跟進方式?jīng)_擊成孔。 （ 1）工藝流程 施工準備 鉆機就位 灌注水下砼 震動下沉鋼護筒 沖擊鉆孔通過溶洞頂板 灌注砼填充溶洞 清孔 安放鋼筋籠、導(dǎo)管 隨鉆進隨檢孔 加工鋼護筒、樁帽等 投入粘土 測量定位 沖擊鉆孔至樁底 二次清孔 測量沉碴厚度 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 5 頁 共 12 頁 空洞較大的多層溶洞條件下鉆孔樁施工工藝流程圖 （ 2）施工要點 外護筒直徑應(yīng)較設(shè)計樁徑大 20cm，內(nèi)護筒直徑應(yīng)較設(shè)計樁徑大 5cm。 施工程序：根據(jù)地質(zhì)鉆探資料提供的溶洞分布情況，按照先短后長，先易后難，先外后內(nèi)的原則確定各樁施工順序。 外護筒下到巖面以后， 即開始對覆蓋層和頂板進行沖鉆，其鉆孔方法與傳統(tǒng)的沖擊鉆孔方法相同，但成孔的樁徑比設(shè)計樁徑大 7cm，以便內(nèi)護筒順利通過頂板。護筒跟進示意如下圖： 施工準備 鉆機就位 灌注水下砼 震動下沉鋼護筒 沖擊鉆孔通過溶洞頂板 下沉內(nèi)護筒 清孔 安放鋼筋籠、導(dǎo)管 隨鉆進隨檢孔 加工鋼護筒、樁帽等 投入粘土 測量定位 沖擊鉆孔至樁底 二次清孔 測量沉碴厚度 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 6 頁 共 12 頁 當鋼護筒打至第一層巖面或穿過溶洞到下一層巖面時，為使開孔堅實、豎直、圓順和對繼續(xù)鉆孔起導(dǎo)向作用，應(yīng)在鉆孔前拋 0.5-1.0m3的小片石和適量粘土，借鉆頭沖擊力把泥漿、石塊擠向孔壁，以加固護筒刃腳。 當內(nèi)護筒下沉到位后，在內(nèi)外護筒間進行拋石壓漿處理，以增加護筒的整體剛度。之后進行內(nèi)護筒的排泥和穩(wěn)固巖面的鉆孔。 雙護筒沖擊鉆孔 采用吸泥法清孔。為使鉆孔樁砼與孔底巖體粘接良好，灌注水下砼之前需用高壓水沖射排除殘碴。 （ 3）護筒刃腳固結(jié)處理 當鋼護筒打至第一層巖面或穿過溶洞到下一層巖面時，鋼護筒周邊不可能與巖面完全接觸，加上巖面巖面一般較為傾斜，內(nèi)護筒與巖面之間一般往往會形成較大間隙，若不加以固結(jié)，在入巖沖進過程中會成為樁孔與樁外的通道，極易造成埋鉆和過護筒腳時產(chǎn)生偏孔或斜孔，留下質(zhì)量隱患。 在施工中采取的方法如圖所示。利用沖擊成孔時對孔壁會產(chǎn)生擠壓的特點，內(nèi)護筒刃腳處理示意圖沖壓孔壁塊石、粘土碎石水泥壓漿壁溶 洞基巖面外護筒內(nèi)護筒 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 7 頁 共 12 頁 在鋼護筒刃腳范圍內(nèi)拋填塊石、粘土，用 2-4m 沖程進行沖壓，使其密實造壁，反復(fù)多 次，直至孔底平整才可以向下沖進，處理同時可以沖平參差不齊的巖面。 4） 、溶洞發(fā)育且對墩臺樁基有影響的樁基施工 在樁基施工前進行石粉加水泥壓漿堆填處理 ,使溶洞封閉 ,鉆孔過程中不漏漿。 （ 1）壓漿工藝 詳見“ 巖溶樁基壓漿工藝流程圖” 。 （ 2）施工要點 鉆注漿孔 根據(jù)地質(zhì)情況在每一根樁的中心位置鉆注漿孔，通過取芯探明溶洞的高度及填充物的詳細情況。 鉆孔施工方法如下： 鉆機采用 XU-600 型地質(zhì)鉆機。開孔采用 108mm 巖芯管開孔，鉆進分層采樣，直至鉆入基巖面 0.5m 以下后，下 108mm 套管，并嵌入基巖；套管 露出地表 0.2 0.5m。用 75 號水泥砂漿固結(jié)套管，并將孔口套管四周搗 巖溶樁基壓漿工藝流程圖 實封閉，防止?jié){液從套管周圍串出，影響注漿效果。待固結(jié)套管水泥初凝后，繼施工準備 鉆機就位 鉆 進 清 孔 拆卸鉆桿 安放壓漿管和漿液制作 壓 漿 壓漿效果檢驗 漿液配合比選定 鉆機選型 續(xù)接鉆桿 成 孔 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 8 頁 共 12 頁 續(xù)鉆進，循環(huán)水采用清水。根據(jù)取出的巖芯確定巖溶發(fā)育特征。洗孔后按要求做注水試驗，擰上孔口蓋。 壓漿 壓漿設(shè)備主要為 JS350 型攪拌機、 KBY-30/120 型注漿泵。在壓漿 前先進行注水試驗，確定單位長度吸水量。漿液選用石粉水泥漿 ,用 32.5 級水泥 ,石粉水泥漿配合比為水水泥 :石粉 =1 1 0.8。壓漿時注漿壓力不宜太大，控制在0.5 1.0MPa 范圍 ,具體壓力值由現(xiàn)場試驗確定。 為防止?jié){液流失太遠造成浪費，采用間歇注漿方式，使得先注入的漿液初步達到膠結(jié)后再注漿，循環(huán)注漿多次，直至達到規(guī)定的單位注漿量、注漿壓力控制值為止。 注完一個孔后 ,繼續(xù)對其余孔進行注漿 ,后注漿的壓力必須調(diào)高，最后封孔。注漿順序由現(xiàn)場自行掌握。注漿完后采用 鉆孔檢查，檢查孔數(shù)為 5%，根據(jù)取芯漿液充填情況直觀判 斷注漿效果。 注漿完成等漿液凝固到一定強度后即進行鉆孔樁的施工，施工按常規(guī)鉆孔樁施工方法。 在經(jīng)過處理后的巖溶處成孔時，成孔方法基本上與普通石質(zhì)地層成孔方法相同。成孔時應(yīng)注意以下幾點： A成孔必須待注漿凝固、強度達到要求才能進行，巖溶注漿處理一般等待時間為 10左右。 B為防止意外 ,沖孔前應(yīng)有備用措施。備好材料，一旦泥漿泄露，及時向孔內(nèi)投放粘土，依靠沖擠在溶洞內(nèi)形成粘土的圍護結(jié)構(gòu)墻，保持孔內(nèi)泥漿高度，使沖鉆順利進行。 C接近巖溶地段，采取輕錘沖擊、加大泥漿濃度的方法成孔，以 防卡鉆和掉鉆。 四 、常見事故的處理 1、卡錘 （ 1）原因：在基巖段成孔時由于樁錘磨損未及時修補；在沖擊時發(fā)生 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 9 頁 共 12 頁 掉物、掉石；鋼絲繩沖放過多，致樁錘傾倒頂住孔壁；溶洞底板傾斜或遇到半邊溶洞。 （ 2）處理措施：慢試法：鉆頭卡在中間任何部位時，應(yīng)將主繩徐放 收緊 徐放 收緊，反復(fù)進行使鉆頭旋轉(zhuǎn)從原位槽道提出；沖擊法：將主繩放松3-5m，用鉆頭副繩吊一重物向下沖擊鉆頭，使之產(chǎn)生松動，主繩重復(fù)慢試法；輔助提升法：用吊機、千斤頂或鉆機副繩穿滑車組加力提升；水下松動爆破法：測準鉆頭被卡高度后，迅速將乳化防水炸 藥捆成兩組，加配重對稱放入鉆頭刃腳部位，之后將鉆機主繩帶緊或以吊機輔 助緊提，采用電雷管起爆；確實無法取錘時請設(shè)計單位提出樁基修改方案。 2、掉錘 （ 1）原因：錘體質(zhì)量有問題，造成錘體斷裂；鋼絲繩斷裂；進尺時遇到大溶洞，且填充物為軟塑性土質(zhì)或空洞時，因為控制進尺，沖錘一下進尺數(shù)米，引起掉錘。 （ 2）處理措施：選用打撈鉤、沖抓錐等合適的打撈工具將錘體撈起；確實無法撈起時，請設(shè)計單位提出樁基修改方案。 3、塌孔埋鉆 （ 1）原因：施工時由于碰到溶洞或與樁位外溶洞相通的裂隙，引起突然間大量泥漿漏失。 （ 2）處理措施：發(fā)生漏漿時要及時補漿補水，維持孔內(nèi)水頭，防止孔內(nèi)外產(chǎn)生過大的水頭差，并迅速堵漏。 五、樁基成孔施工的注意事項 (1) 在成孔過程中，要特別注意快到土洞、溶洞的洞頂時，應(yīng)低錘沖擊，防止卡錘、掉錘現(xiàn)象。 (2) 遇較大的土洞、溶洞時，先在孔口附近準備好足夠的塊石、粘土、水泥。在洞頂打穿時，一旦發(fā)現(xiàn)漏漿，要迅速填堵，防止塌孔。一般土洞、溶洞洞頂擊穿后，樁孔中泥漿會很快下降，此時要用鏟車及時將準備好的塊石、粘土、水泥按適當?shù)谋壤龗伻?，直至孔中的泥漿停止下降，并慢慢上升，此時可用沖錘進行適當擠壓，反復(fù)拋 塊石、粘土、水泥，直至把樁基兩側(cè)的溶洞都填滿或堵死 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 10 頁 共 12 頁 為止，最后補充滿泥漿再重新成孔，溶洞較大的最好等 1 2 天后再重新沖孔成樁。 (3) 如果遇較大的土洞、空溶洞時，則先注漿，后成孔，這樣可防止地面下陷和發(fā)生卡錘、掉錘現(xiàn)象，又能加固地基。 (4) 有土洞、溶洞的地段，特別是那些土、溶洞覆蓋面較大的地方，包容數(shù)根樁基，施工時要先施工深的樁基，由深至淺，保證安全。 (5) 如果巖面是斜面，要多次拋塊石糾斜，因為打斜巖比打全巖要多花 35倍的時間。 (7) 終成孔后，一定要用 5m 以上的鋼籠探孔器進行探孔，清孔 換漿一定要徹底，特別是二次清孔后的沉渣一定要符合標準。 (8) 混凝土坍落度以 1822cm 為宜；澆筑導(dǎo)管必須密閉良好，澆筑時先放置隔水塞，澆注混凝土必須連續(xù)、快速；澆筑混凝土備料 充足 。 六 、機具設(shè)備 1、沖擊鉆機 2、震動錘， BMI-1500 型 3、起重機， 25t 4、空壓機， 12m3/min 5、潛水泵 6、吸泥機 七 、質(zhì)量控制措施 1、施工組織管理方面的措施 （ 1）邀請設(shè)計、監(jiān)理、科研和大專院校等單位專家參加技術(shù)攻關(guān)研討會，制訂切實可行的施工方案。 （ 2）對施工人員進行技術(shù)培訓(xùn)，制定相應(yīng)的規(guī)章 制度，使施工人員有章可循，強化組織指揮，建立必要的獎懲制度。 （ 3）組織技術(shù)革新、質(zhì)量管理和科技攻關(guān)組。 2、施工技術(shù)對策 溶洞地質(zhì)同一般地質(zhì)相比較，其特點表現(xiàn)在它的非均質(zhì)性和非密實性，反 中鐵四局 滬昆客專江西段站前工程項目經(jīng)理部四工區(qū) 第 11 頁 共 12 頁 映在鉆孔施工中的形式為： A空隙漏漿造成塌孔； B難以形成符合設(shè)計樁徑的標準圓孔； C水下砼灌注流失無法估量，容易造成斷樁。 （ 1）漏漿、坍孔的技術(shù)對策 要求司鉆人員隨時對照地質(zhì)鉆探資料檢查孔內(nèi)水頭高度、泥漿稠度和鉆頭負荷是否正常。 長護筒跟進。 進行散拋填。將堅硬片石、粘土及水泥作成混合物，視漏漿程度反復(fù)拋填 沖擊。 （ 2）偏孔的技術(shù)對策 溶溝、溶槽、巖面起伏不平。在鉆孔穿過覆蓋層或溶洞填充物接觸溶洞頂板時，鉆孔速度會明顯降低，主繩擺動大，遇此情況應(yīng)馬上提出鉆頭，拋入堅硬片石、碎石和塊狀黃土，以小沖程沖