方案鐵路橋梁巖溶地區(qū)樁基裂隙及溶洞處理專項方案

1、目 錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc294536946 第一章 編制說明 PAGEREF _Toc294536946 h 1 HYPERLINK l _Toc294536947 一、編制依據 PAGEREF _Toc294536947 h 1 HYPERLINK l _Toc294536948 二、編制范圍 PAGEREF _Toc294536948 h 1 HYPERLINK l _Toc294536949 三、編制原則 PAGEREF _Toc294536949 h 1 HYPERLINK l _Toc294536950 第二章 工程概況 PAGEREF

2、 _Toc294536950 h 1 HYPERLINK l _Toc294536951 一、線路概況 PAGEREF _Toc294536951 h 1 HYPERLINK l _Toc294536952 二、工程地質條件 PAGEREF _Toc294536952 h 2 HYPERLINK l _Toc294536953 1、黃板橋1#大橋 PAGEREF _Toc294536953 h 2 HYPERLINK l _Toc294536954 2、新建鄉(xiāng)特大橋 PAGEREF _Toc294536954 h 2 HYPERLINK l _Toc294536955 3、四臥壟水庫大橋 PA

3、GEREF _Toc294536955 h 3 HYPERLINK l _Toc294536956 4、下爐特大橋 PAGEREF _Toc294536956 h 3 HYPERLINK l _Toc294536957 5、存在裂隙地質的橋梁 PAGEREF _Toc294536957 h 4 HYPERLINK l _Toc294536958 第三章 施工方案 PAGEREF _Toc294536958 h 4 HYPERLINK l _Toc294536959 一、總體處理原則 PAGEREF _Toc294536959 h 4 HYPERLINK l _Toc294536960 二、樁基

4、裂隙處理方案 PAGEREF _Toc294536960 h 4 HYPERLINK l _Toc294536961 三、樁基溶洞處理方案 PAGEREF _Toc294536961 h 5 HYPERLINK l _Toc294536962 1、溶洞的分類 PAGEREF _Toc294536962 h 5 HYPERLINK l _Toc294536963 2、溶洞處理方案 PAGEREF _Toc294536963 h 5 HYPERLINK l _Toc294536964 2.1、拋填法 PAGEREF _Toc294536964 h 5 HYPERLINK l _Toc2945369

5、65 2.2、預注漿液 PAGEREF _Toc294536965 h 6 HYPERLINK l _Toc294536966 2.3、灌注混凝土填充法 PAGEREF _Toc294536966 h 8 HYPERLINK l _Toc294536967 2.4、護筒跟進法 PAGEREF _Toc294536967 h 9 HYPERLINK l _Toc294536968 2.5、混合法 PAGEREF _Toc294536968 h 12 HYPERLINK l _Toc294536969 四、施工注意事項 PAGEREF _Toc294536969 h 12 HYPERLINK l

6、_Toc294536970 五、一般事件處理 PAGEREF _Toc294536970 h 13 HYPERLINK l _Toc294536971 1、坍孔 PAGEREF _Toc294536971 h 13 HYPERLINK l _Toc294536972 2、卡鉆 PAGEREF _Toc294536972 h 14 HYPERLINK l _Toc294536973 3、斜孔、彎孔 PAGEREF _Toc294536973 h 14 HYPERLINK l _Toc294536974 第四章 施工組織 PAGEREF _Toc294536974 h 15橋梁樁基裂隙及溶洞處理專

7、項方案第一章 編制說明一、編制依據1、鐵道第三勘察設計院的勘察資料、施工設計圖及設計文件； 2、國家及鐵道部現(xiàn)行橋涵施工技術規(guī)范及驗收標準等；3、我單位類似工程施工經驗；4、XX公司有關管理辦法。二、編制范圍本樁基溶洞處理專項施工方案適用于XX客專長昆xxxx段xxxxxxxxxxxx大橋樁基裂隙及溶洞處理施工。三、編制原則方法有效、經濟節(jié)約。第二章 工程概況一、線路概況新建長沙至昆明鐵路客運專線xxxxx段正線起訖里程為xxxxx，全長xxxxkm。位于湖南省xxxxx境內。全線共有19座橋梁，共有鉆孔樁1666根，根據地質情況，全部采用沖擊鉆施工。根據圖紙地質資料顯示11座橋梁存在不良地質

8、情況，其中同時存在裂隙和溶洞的分別是xxxxx大橋，僅存在裂隙的橋梁有xxxxxx大橋。二、工程地質條件1、xxx1#大橋(1)、工程地質條件本橋位于xxxxx村，橋址區(qū)地表覆蓋第四系全新統(tǒng)坡洪積層,下伏基巖屬石炭系中統(tǒng)黃龍組及寒武系中統(tǒng)楊柳剛組，石炭系中統(tǒng)黃龍組與寒武系中統(tǒng)楊柳崗組呈不整合接觸關系，接觸帶內巖體較破碎。(2)、不良地質和特殊地質巖溶：DKxxxDKxxx及DKxxxDKxxx段分布石炭系黃龍組白云質灰?guī)r，屬碳酸鹽類可溶巖。根據區(qū)域資料及地質調查等，該層發(fā)育有大型溶洞及地下暗河。巖溶發(fā)育形式主要為溶洞、溶蝕裂隙、溶溝及溶槽，屬于覆蓋型巖溶。本橋所處區(qū)域為巖溶強發(fā)育區(qū)。2、xxx

9、特大橋(1)、工程地質條件橋址區(qū)地層上覆素填土、黏土、粉質黏土、細角礫土，下覆白云質灰?guī)r、硅質礫巖、泥巖、炭質板巖。(2)、不良地質及特殊地質根據鉆探、物探結果、調查及區(qū)域地質資料，橋址區(qū)內有區(qū)域性構造斷層通過，斷層帶寬約7-8m.，受斷層影響，斷層兩側巖體破碎，顯碎石角礫狀，構造裂隙發(fā)育，水量豐富，巖體工程性質差。在局部范圍內，對基礎施工有一定影響。橋址區(qū)溝谷谷地以辟為水田多年，表層土體含水量高，腐殖質含量高，土體軟弱，承載力較低，屬具高壓縮性土。石炭系中統(tǒng)白云質灰?guī)r巖溶較發(fā)育，根據區(qū)域資料，大型溶洞及地下暗河均發(fā)育在該層。個別地段揭示到泥巖，具膨脹性，且常以夾層的形式分部于石炭系白云質巖層

10、中，因其物理力學性質差，相對于白云質灰?guī)r屬軟弱下臥層。橋址區(qū)小里程斜坡地段，巖層傾向大里程且傾角較大，在外界誘因下可能發(fā)生小規(guī)模的順層滑塌。3、xxx水庫大橋(1)、工程地質條件橋址區(qū)覆蓋第四系全新統(tǒng)殘坡積層，下浮基巖屬白云巖、硅質礫巖、硅質巖、炭質板巖。(2)、不良地質及特殊地質巖溶：橋位區(qū)分布石炭系黃龍組（C2h）白云巖，屬碳酸鹽類可溶巖。根據鉆探，該層發(fā)育有巖溶，發(fā)育形式主要為溶洞、溶蝕裂隙、溶溝及溶槽、屬于覆蓋型巖溶。4、xxx特大橋(1)、工程地質條件橋址區(qū)地層上覆第四系全新統(tǒng)沖洪積層和殘破積層：淤泥質粉質黏土、黏土、粉質黏土、細角礫土、粗角礫土、碎石土；下伏泥盆系上統(tǒng)錫礦山組二段及

11、泥盆系中統(tǒng)棋子橋組：灰?guī)r、硅質礫巖、石英燧石礫巖、頁巖。側線區(qū)內發(fā)育兩條斷層F117：蔣家沖銅灣壓性斷層，走向北東，傾角近于直立，在橋28號墩和29號墩之間穿過，受此斷層影響，斷層附近基巖面起伏較大，巖體較破碎；F116-1：鉆探推測斷層，走向北東，傾向北向，傾角6080，屬壓性斷層，從0號臺穿過，斷層兩側巖體較破碎。 (2)、不良地質及特殊地質經地質調查與鉆探揭露，橋址區(qū)主要巖石為泥盆系中統(tǒng)棋子橋組灰?guī)r和白云質灰?guī)r。鉆探揭示橋址區(qū)巖溶多呈珠串狀分部，巖溶底板標高均在140m以上，與沅江河床標高132m基本一致，且?guī)r溶底板高程隨地形起伏變化明顯，說明巖溶發(fā)育于地下水運動有關，綜合評價橋址區(qū)巖溶

12、強發(fā)育。橋址區(qū)發(fā)育有斷裂為非活動性斷裂，對橋的通行無重大不良影響。受構造影響，斷裂帶兩側巖石破碎或巖溶發(fā)育，巖體完整性較差，呈碎石角礫狀，工程性質差。大橋昆端DK305+500-DK305+640處，邊坡坡度較大，上覆地層主要為第四系松散堆積體，坡面切坡體時，易發(fā)生小型的塌滑、溜坡現(xiàn)象。5、存在裂隙地質的橋梁橋梁處于斷層破碎帶上，有較寬裂隙存在，鉆孔施工時容易引起漏漿、混凝土超灌等情況。第三章 施工方案一、總體處理原則對于揭露有溶洞、裂隙等不良情況的樁基，也本著先易后難的原則，先施工裂隙發(fā)育較差的、溶洞較小的、溶洞層次較少的；最后施工溶洞大的、溶洞層次較多的等情況較復雜的樁基。二、樁基裂隙處理

13、方案裂隙是地應力釋放在巖石中產生的裂縫,它會導致樁孔的漏漿、掉石塊,甚至卡鉆、掉鉆、塌孔等事故。 現(xiàn)場施工人員事先熟悉該樁位鉆探資料，當進尺達到不良區(qū)段時，嚴密監(jiān)控孔內水頭，當發(fā)現(xiàn)水頭出現(xiàn)下降時。判斷是裂隙還是溶洞。當為裂隙時，水頭下降較緩，這時提鉆23m，同時向孔內投入粘土塊和少量水泥，調整泥漿稠度。當水頭下降較大時，可補入泥漿保證孔內水頭壓力。待孔內水頭穩(wěn)定后，繼續(xù)鉆進。 繼續(xù)鉆進后還存在漏漿，按以上方法反復操作直至不漏漿為止。三、樁基溶洞處理方案1、溶洞的分類根據設計圖紙及地質勘察報告，可將我合同段內的溶洞按以下標準分類：(1)、按溶洞的大小分：a：小溶洞，洞高3m。(2)、按洞內有無充

14、填物分：a:有充填，已填滿，包括亞砂土和亞粘土充填，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。2、溶洞處理方案2.1、拋填法溶洞范圍小，溶洞高度小于1m，對照地質圖，當鉆至溶洞頂板 l m 左右時，減小沖擊鉆沖程，控制在11.5m， 通過短沖程快頻率沖擊的方法逐漸擊穿溶洞，溶洞一被擊穿，孔內水頭迅速下降， 這時立即向孔內補充泥漿，同時提鉆至孔口，并向孔內投入片石、 粘土塊和水泥（重量比1:1:0.3），填充溶洞，當孔內水頭穩(wěn)定時，用測線

15、測出回填厚度，當回填厚度大于lm時，使溶洞范圍形成護壁后，再繼續(xù)施工。在鉆進過程中發(fā)現(xiàn)異常情況及時采用以上方法,反復沖砸，填塞溶洞，擠密護壁，直至順利穿過溶洞。為了減少混凝土超灌量，必要時可在穿越溶洞范圍的樁基鋼筋籠上外包鋼護筒。具體方法為在溶洞上下各1m范圍在鋼筋籠的定位筋焊接厚10mm的鋼板圓筒，在圓筒外增加四根定位鋼筋（見圖1）。圖1 2.2、預注漿液（1）機具材料的準備根據地質情況選擇合適的工程地質鉆機，以施工注漿孔，每根樁補充14個地質鉆探孔（見圖2），并補充詳勘地質資料。選擇注漿機及相應注漿設備。注漿機的注漿壓力一般在0.20.7MPa之間。注漿物質。一般采用強度較低的粘土水泥漿或

16、強度較高的純水泥漿，比較而言前者分散度和親水性較好，且穩(wěn)定性大大提高；另外，還可采用灌漿效果更好的水玻璃液等化學漿液，注漿物質的配比由試驗確定。圖2：灌漿孔平面布置及剖面圖（2）注漿施工注漿施工的目的是對巖溶地層進行加固和堵漏，使樁位處地層滿足鉆孔樁施工條件，注漿施工的部位是樁位四周一定范圍內具有漏漿裂隙和漏漿溶洞的地層。注漿孔的布設注漿孔一般布置在鉆孔樁中心及樁側四周一定范圍內，當鉆探發(fā)現(xiàn)較復雜的地質狀況或異常時，還需補充鉆孔。確定注漿控制標準根據地質情況或施工經驗進行設計計算，初步確定注漿量和注漿壓力等控制標準。地質鉆孔地質鉆機鉆孔，一般采用泥漿循環(huán)護壁鉆進，先在孔位垂直打入鋼管護筒作為引

17、孔，并保持一定的泥漿水頭壓力，以預防塌孔。如果存在地質松散的砂礫石層，一般采用套管護壁，清水鉆孔。鉆進過程中一旦發(fā)現(xiàn)孔口水頭迅速下降則說明鉆至漏水的巖溶地層，需要進行注漿處理。鉆孔順序一般按先深溶洞后淺溶洞的順序，并按每根鉆孔樁中心位置先外圍后內側的順序進行，以利用靠內側的孔檢驗外圍孔位的堵漏效果。鉆孔過程中需詳細做好勘探地質情況的記錄及檢驗相鄰孔的注漿效果。注漿施工注漿施工的一般步驟為：鉆孔并觀察孔口泥漿發(fā)現(xiàn)漏漿地層清洗鉆屑及鉆孔壁上的松軟料進行壓水試驗以獲得相關地層的滲透性等資料注漿。注漿施工一般采用自上而下孔口封閉分段注漿或自上而下栓塞分段注漿法，而不采用自下而上的注漿方法。自上而下孔口

18、封閉分段注漿即當鉆至漏漿地層，封閉注漿鉆探孔的孔口進行注漿，當漿液終凝后繼續(xù)向下鉆進，再次發(fā)現(xiàn)漏漿地層則重復第一次灌漿的步驟，直至終孔完成該注漿孔的注漿。這種方法的優(yōu)點是注漿時時需封閉孔口，操作方便、節(jié)省時間，且滲漏地點能夠自行復灌，但缺點是孔口封閉常不夠嚴密，造成漏漿或卸壓。自上而下栓塞分段注漿方法所不同的是采用孔內栓塞封堵代替直接封閉孔口，這樣堵塞更嚴密，并且能取得比較準確的壓水資料。使用何種方法一般根據需要達到的效果進行選擇。注漿結束前，一般要采用最大灌漿壓力閉漿30分鐘左右。2.3、灌注混凝土填充法 溶洞的高度在1.03.0m之間，且溶洞為填充或半填充的，則先向拋填片(碎)石,然后通過

19、導管灌注混凝土，再用小沖程沖擊片石、混凝土擠壓到溶洞邊形成片石混凝土外護壁，停止沖擊，24小時后，待混凝土的強度達到2.5MPa后，再繼續(xù)沖擊，穿過溶洞。2.4、護筒跟進法(1)、溶洞高在3.Oh5.Om，對于多層溶洞間距較小的采用鋼護筒穿越處理(見圖3)。先用沖擊錘進行沖孔、擴孔處理，然后采用振動錘將鋼護筒振動下沉至溶洞底部。護筒采用10mm鋼板制作，為保證鋼護筒的強度和剛度，每隔2m，設置加強鋼板箍。 圖3(2)、溶洞高大于50m(多層)，且溶洞間距較大時，擬采用套內護筒法施工，即用內護筒穿過溶洞的方法進行施工。內護筒長度L=h+3m(h為確定的多層溶洞高) 內護筒內徑應比設計樁徑大20c

20、m左右，外徑應小于外護筒內徑5cm左右，若遇第二層溶洞，第二層溶洞的內護筒外徑比上層內護筒內徑小35cm，具體見圖5。 圖4(3)、溶洞頂部沖孔根據超前鉆的資料，當鉆孔施工接近溶洞頂部時，用沖擊鉆沖孔時，要求輕錘慢打，使孔壁圓滑堅固，提升高度一般不超過50cm。所有卡扣及鋼絲繩必須先經測試檢查，其它施工工藝及注意事項與常規(guī)相同。(4)、內護筒的沉放方法當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，沖錘不明顯受阻礙，說明頂部已成孔并且是圓滑垂直的，此時用鋼絲繩活扣綁住內護管，用吊機（或沖機自吊）把內護筒放入外護筒內至孔底。到孔底后，內護筒不會靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、

21、沉淀物等）, 利用鉆頭重量及其震動使內護筒隨鉆頭的鉆進而下沉，直到溶洞的底部。(5)、外護筒的制作外鋼護筒制作時，先勘察地質質料，根據溶洞的層數(shù)確定外鋼護筒的直徑。鋼護筒分節(jié)制造，工地拼接。先采用樁錘進行擴孔，鋼護筒采用振動下沉。振動下沉采用振動打拔錘。鋼護筒下沉時，用兩臺經緯儀在兩個垂直的平面內監(jiān)測傾斜度，以便隨時調正。護筒下沉至硬土層或巖面后，其傾斜度小于1。(6)、內護筒的沉放當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，沖錘不明顯受阻礙，說明頂部已成孔并且是圓滑垂直的，此時用鋼絲繩活扣綁住內護管，用吊機（或沖機自吊）把內護筒放入外護筒內至孔底。到孔底后，內護筒不會靠自

22、重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）, 利用鉆頭重量及其震動使內護筒隨鉆頭的鉆進而下沉，直到溶洞的底部。(7)、內、外護筒間空隙及內護筒與溶洞底部間空隙的處理在內護筒底部及頂部100cm范圍內回填砂、碎石，中部回填中砂。用高壓噴射灌漿法（施噴法）對回填體進行灌漿處理。灌漿后，內護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結，固結強度要求達到30Mpa，其抗?jié)B系數(shù)可達107ms。灌漿處理后，即可重新沖孔。在內護筒頂部及底部100cm范圍內回填小碎石素水泥混凝土，內護筒中部回填砂，同樣能起到堵塞空隙的目的。對于需要處理多層溶洞的樁基，一般仍采用上述灌漿法填充固結空隙進行施工。目的是為了增加溶洞底部

23、（同時有可能是下層溶洞的頂部）附近填充物的密度和強度，并且增加內、外護筒間的膠合力。重新沖鉆，直至嵌入完整基巖。當符合設計及規(guī)范要求時，經監(jiān)理工程師同意即可終孔，此樁即成孔。成孔后的工序工藝與常規(guī)相同，并不贅述。2.5、混合法根據溶洞大小和巖溶的具體條件，可采用上述三種方法混合使用。四、施工注意事項1、鉆頭鉆至溶頂時，為防止由于溶洞頂板巖層厚度、硬度不均而出現(xiàn)斜孔，除采用拋填片石平衡鉆頭外，也可采用質量較大的鉆頭處理。2、溶洞處理時，速度稍微放慢一些或稍停一段時間，可促使片石、粘土和水泥的固結利于固壁。3、充填物的溶洞采用拋填物的方法處理是可行的，但為了避免發(fā)生縮孔，可采用大塊片石。4、溶洞內

24、泥漿濃度要大，比重不小于1.4。5、孔內泥漿流失時處理：如孔內泥漿流失量較小(泥漿高度下降1m以內)，投入片石、水泥、粘土處理，粘土可不裝袋投入。如孔內泥漿流失量較大(泥漿高度下降13m)，投入片石、水泥、粘土處理，粘土、水泥袋裝投入并補充泥漿。如孔內泥漿流失量較大(泥漿高度下降3m以上)，投入片石、水泥、粘土處理，粘土、水泥袋裝大量投入并及時補充泥漿。6、若溶洞內為流塑狀粘土，即使孔內不漏漿，為加大泥漿濃度，增加固壁的牢固性，也要按片石粘土3:1的比例加入。7、當處理住漏漿時或到達溶洞位置但不漏漿，要向孔內拋填片石及粘土進行固壁，小沖程反復沖砸，使拋填片石充分擠入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，

25、避免混凝土超灌量過大，保證成樁質量。8、鉆頭鉆至溶頂時，要注意采用輕錘小沖程，以防出現(xiàn)卡鉆、掉鉆現(xiàn)象發(fā)生。9、無論哪一類型的溶洞,在成孔時都不可能完全堵死溶洞,因此,灌注混凝土時應事先擬定灌注方案,配備足夠的材料,若溶洞底板離樁底不足1 m時,則在灌注第一斗料時,應充分考慮第一斗料的體積,防止第一斗料灌注下去后,導管埋置深度不足1m,甚至出現(xiàn)導管內有泥漿的現(xiàn)象。在灌注至溶洞區(qū)時,應加強檢測孔內混凝土的厚度,每一次落料都應進行檢測,嚴格控制導管的埋深,千萬不要以理論計算值來確定導管的埋深,以免出現(xiàn)“斷樁”現(xiàn)象。五、一般事件處理1、坍孔5.1.1、 預防坍孔的方法(1)、溶洞處理時泥漿比重要大；(2)、發(fā)現(xiàn)漏漿及時回填及補漿。(3)、遇溶洞漏漿，上部卵石層最容易坍孔，施工用鋼護筒（直徑比樁徑大3040cm,厚度12cm,）最好穿過卵石層，支撐在巖石或不透水層上。鋼護筒可用沖錘、挖掘機打入，遇困難可用50t-100t