溶洞地區(qū)鐵路站房樁基礎(chǔ)施工及溶洞預(yù)加固處理措施

溶洞、斜巖處理專項施工方案我合同段地處XX省中部偏西，橋址位于丘陵緩坡地帶，地貌單元為剝蝕堆積地貌，地勢較開闊，隸屬于XX中低山與丘陵區(qū)，地貌基本形態(tài)有低山、高低丘陵、平原微丘，南北高，中間低平，植被及二、施工準(zhǔn)備1、了解地質(zhì)情況，測定樁位，平整場地2、詳細(xì)了解樁基樁位地質(zhì)、水文資料，掌握溶洞出現(xiàn)的位置，并大致推斷其范圍、大小以及充填情況，并制定合適的施工方案和施工技術(shù)保障措施。3、每個孔位的地質(zhì)柱狀圖和施工方案都單獨列出，發(fā)給有關(guān)人員，讓具體操作者、技術(shù)人員、作業(yè)隊長都知道溶洞的位置、大小、充填情況以及應(yīng)采取的施工方案。4、根據(jù)現(xiàn)場的地形地貌整理出成片施工場地，以便于堆放材料，樁區(qū)地表要建截、排水及防護設(shè)施，對樁頂坡土清刷減載。5、材料準(zhǔn)備：工地現(xiàn)場常備相當(dāng)數(shù)量的片石、粘土、水泥和編織袋6、機械準(zhǔn)備：裝載機50型一臺，25T吊車一臺，1m3挖掘機兩臺。7、人員準(zhǔn)備：當(dāng)現(xiàn)場鉆機接近溶洞頂部時，為加強協(xié)調(diào)現(xiàn)場施工，現(xiàn)場除了派遣機械操作人員值班外，還要派技術(shù)人員和主要管理人員現(xiàn)場值班，確?，F(xiàn)場施工的協(xié)調(diào)一致。8、泥漿池設(shè)置為便于出碴，泥漿池盡量就近設(shè)置，四周臨邊防護措施到位。9、備好各工序所需要的機具器材和供排水、照明設(shè)施，并設(shè)置位移的標(biāo)志。三、溶洞樁基施工方案3.1方案概述根據(jù)溶洞劃分標(biāo)準(zhǔn)可按以下分類：a、按溶洞的大小分有小溶洞（洞高<2.0m）和大溶洞（洞高≥2.0m）。b、按洞內(nèi)有無填充物分：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；半充填，有一半左右充填，另一半無填充；無充填物，為空洞。c、按是否漏水分：全漏水，與其它溶洞相連；半漏水；不漏水。d、按溶洞垂向數(shù)量分：單個溶洞和多個溶洞。根據(jù)地質(zhì)勘察資料描述，本工程溶洞主要是全填充式，填充物為可塑-軟塑狀含礫粘土和軟塑狀含礫粘土兩種形式，局部可能有半填充式和無填充式形式；溶洞大小分布不均，小的洞高為1~2米，大的洞高達(dá)到了29米，且相當(dāng)一部分垂向具有多個溶洞；由于溶洞較多，相互之間串聯(lián)可能性較大，漏漿具有普遍性；有時一個溶洞具備以上多種形式，本文主要闡述沖擊鉆成孔狀態(tài)下的溶洞處理。3.2方案的選擇根據(jù)溶洞情況，可采用以下幾種處理方法：a、預(yù)處理（注漿法、旋噴帷幕法）b、鋼護筒跟進c、投放拋填物（拋填片石、粘土、水泥或幾種的混合物）d、灌注混凝土首先方案的選擇應(yīng)遵循保證安全、質(zhì)量、工期、造價低原則，針對本工程溶洞分布主要在地面20m以下的深度，顯然預(yù)處理（注漿法、旋噴帷幕法）和鋼護筒跟進兩種施工方法不適宜本工程。注漿雖然處理效果好，但在地面以下20m這個深度注漿，不僅施工難度大、工期長，而且造價大，不符合最優(yōu)方案；鋼護筒跟進沖孔在大于20m深時需進行多段鋼護筒焊接跟進，如此操作復(fù)雜繁瑣且需要大型振動機械設(shè)備，在鋼護筒振動下沉過程中容易發(fā)生孔偏斜，且鋼護筒取出時焊接處容易脫落，造成鋼護筒難以取出，成孔也是造價大、工期長，不適合采納；本工程因為溶洞多為全填充式，而投放拋填物（拋填片石、粘土、水泥或幾種的混合物）和灌注混凝土易于操作簡單、方便，能起到有效護壁的作用，且一次不成功可反復(fù)進行，片石和粘土當(dāng)?shù)剌^豐富，取材方便、經(jīng)濟；采用該施工方法無論是對工期影響和增加工程造價范圍均明顯優(yōu)于前兩種方案。為確保方案最優(yōu)化，工程各參建方專門組織技術(shù)人員討論、研究方案最終確定一般常規(guī)使用投放拋填物（拋填片石、粘土、水泥或幾種的混合物）和灌注混凝土兩種方案，對于個別施工難度特別大的再具體分析處理。3.3方案的施工方法3.3.1常規(guī)成孔法(按照無溶洞地質(zhì)考慮)當(dāng)溶洞內(nèi)有充填物，是可塑的礫質(zhì)粘土，在沖孔過程中始終能有效護壁，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，而按照正常無溶洞的地質(zhì)情況施工。3.3.2片石、粘土、水泥或幾種混合物筑壁法a、溶洞內(nèi)有填充物，是可塑的礫質(zhì)粘土，溶洞高度不太大，在沖孔過程中始終能有效護壁，但存在漏水，護筒內(nèi)水頭高度不能保持時，可采用投放粘土回填沖擊，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，讓粘土充分?jǐn)D入溶洞，堵住漏洞。b、溶洞內(nèi)有填充物，是軟塑的礫質(zhì)粘土，溶洞高度不太大，在沖孔過程中不能有效護壁、易塌孔，可采用片石或片石+粘土按一定比例投放回填沖擊，形成有效護壁。c、溶洞內(nèi)無充填或半充填，溶洞高度不太大，而且存在漏水，可采用片石+粘土或片石+粘土+水泥按一定比例投放回填，形成有效護壁。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，讓粘土與片石混合物充分?jǐn)D入溶洞，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d、當(dāng)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。施工時要在孔邊盡可能多備足一定數(shù)量的片石和粘土,一旦出現(xiàn)漏漿,及時多回填片石和粘土沖擊造壁,并馬上補水,防止水頭高度繼續(xù)下降。e、地質(zhì)資料揭示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、粘土和水泥一起固化起到護壁作用，使鉆孔順利通過巖溶區(qū)。f、遇到溶洞高度大，一般在2m~10m時，或連體薄層深洞迅速跨塌，為防止出現(xiàn)掉錘、卡錘現(xiàn)象，在快到溶洞項板2m距離位置時應(yīng)低錘輕沖擊、慢沖擊，減少溶洞大面積垮塌掉錘現(xiàn)象，進入大溶洞時，應(yīng)及時拋填大粒徑片石、粘土和袋裝水泥，回填、沖擊應(yīng)反復(fù)進行，每次回填應(yīng)高于溶洞頂2~3m，直至溶洞沖壓擠密實且不塌孔為止。3.3.3灌注混凝土溶洞在采用以上各種方法回填仍不能產(chǎn)生有效護壁時，采用C30混凝土按水下混凝土灌注進行填充，重新進行沖孔，保證有效護壁樁基順利成孔。3.4施工中出現(xiàn)的問題及處理3.4.1坍孔如果有透水層,當(dāng)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(yù)防坍孔的方法:①采用沖擊鉆沖孔施工時,可將鋼護筒坐落在亞粘土層上,再繼續(xù)沖擊成孔;②發(fā)現(xiàn)漏漿及時補水。坍孔的處理方法:a.當(dāng)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;b.當(dāng)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。3.4.2卡鉆卡鉆的原因和處理方法:①沖擊鉆刃腳磨鈍、孔徑變小造成卡鉆,應(yīng)經(jīng)常對沖擊鉆進行補刃;②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;③十字孔、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,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。④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(dǎo)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。⑤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(dāng)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(zhuǎn)，反復(fù)多次，提出鉆頭。3.4.3斜孔①由于石灰?guī)r地區(qū)的基巖面高低起伏，壁面陡峭，樁錘入巖時，碰到陡峭的基巖傾斜壁面，發(fā)生方向偏斜，導(dǎo)致斜孔。②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孔。解決辦法是當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔傾斜應(yīng)提出鉆頭，向孔內(nèi)拋入3m左右厚片石，片石強度與基巖強度相當(dāng)，拋入片石后以小沖程沖擊鉆進方法校正鉆孔，如一次不能糾偏，應(yīng)反復(fù)回填沖擊，直至校正為止。如遇多次拋填片石小沖程鉆進仍難糾偏時，需清孔后在孔斜段以水下混凝土灌注方式灌注高強度混凝土，待混凝土達(dá)到強度后再重新沖擊鉆進。3.4.4埋鉆埋鉆是由坍孔造成的。施工中發(fā)現(xiàn)漏漿應(yīng)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:①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。②真空吸渣法。將導(dǎo)管置于坍孔的底部,用大型空壓機通過50～66mm鋼管壓入空氣吸出沉渣，這種方法適用于坍孔石頭的粒徑不大于25mm的情況。3.4.5其它注意問題①遇到較大的土洞、空溶洞時，或連體薄層深洞迅速跨塌，出現(xiàn)掉錘現(xiàn)象，在快到溶洞項板2m距離位置時應(yīng)低錘輕沖擊、慢沖擊，減少溶洞大面積跨塌掉錘現(xiàn)象。②混凝土坍落度以18～20cm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；混凝土灌注比理論計算偏大是孔中有漿浸入溶洞，在溶洞地區(qū)澆筑樁基混凝土應(yīng)增加。3.5工程目前出現(xiàn)的問題及處理的效果①目前溶洞出現(xiàn)的形式多表現(xiàn)為漏漿和孔壁坍塌同時發(fā)生，處理的方法有反復(fù)拋片石、粘土和水泥混合物，均成功成孔，這種方法是目前處理的較多也較成功的。例如A-28-0、A-33-0和A-38-1等②有的溶洞表現(xiàn)為多次拋投片石、粘土和水泥混合物不能成孔，最終灌注混凝土填充，目前出現(xiàn)的不是很多，例如A-8-1和A-38-0等。③地質(zhì)資料里沒有溶洞，但在施工過程中出現(xiàn)了溶洞，這種情況出現(xiàn)的頻率較多，還有地質(zhì)資料里沒有溶洞，在施工過程中也沒出現(xiàn)溶洞，但在澆筑混凝土過程中或灌注成樁后，混凝土漏掉，造成需重新沖孔，例如B-0a-0澆筑完混凝土，孔內(nèi)混凝土基本漏完，壓力瞬間減小，造成孔坍塌，鋼筋籠無法取出，重新成孔代價大；有些是少量漏，造成樁長不夠，需接樁，也有可能造成縮孔或樁內(nèi)夾泥的風(fēng)險，這種情況可能是孔洞壁附近有溶洞，因為混凝土壓力比泥漿大，當(dāng)超過護壁的臨界壓力時，瞬間坍塌，造成混凝土漏到溶洞中去。④本工程范圍內(nèi)根據(jù)地質(zhì)資料反應(yīng)，存在兩處特別大的溶洞，分別為A-28b-1洞深為18.2m和A-46-0洞深為29.2m，目前還未施工。A-28b-1地質(zhì)描述為填充物為可塑-軟塑狀含礫粘土，A-46-0地質(zhì)描述為填充物為軟塑狀含礫粘土，可以預(yù)見的是，由于洞比較深在沖孔過程中有大范圍垮塌的危險，施工方法有待論證。四、質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)護壁必須牢固可靠，阻止孔壁周圍滲水，防止塌孔。在沖孔過程中，必須要求作業(yè)隊每班沖擊時，重新與復(fù)樁對中心點，用探孔器檢查其孔徑和垂直度是否符合設(shè)計及規(guī)范要求，如不符合要求，必須立即修整達(dá)到要求后才允許沖擊工作，樁位誤差不得大于50mm，孔的傾斜率不得大于1％。五、安全保證措施5.1施工現(xiàn)場安全（1）嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)定，施工嚴(yán)格執(zhí)行安全防護措施、戴好安全帽、不準(zhǔn)穿拖鞋的規(guī)定，上平臺工作的人員必須佩戴安全帶。（2）施工過程中應(yīng)嚴(yán)防鐵件、鋼絲繩等雜物墜落。（3）認(rèn)真執(zhí)行氧氣、乙炔的防爆安全規(guī)定，并進行嚴(yán)格管理。（4）電焊機的設(shè)備必須符合安全要求，防止潮濕漏電。（5）隨時檢查用電線路、工用具是否完好，確保生產(chǎn)安全。（6）嚴(yán)格執(zhí)行電器安全操作規(guī)程，經(jīng)常安排有關(guān)人員對整個施工現(xiàn)場的電器設(shè)備進行安全檢查，值班人員值班時不得離開崗位，確保用電安全。（7）現(xiàn)場施工用電要有電工專門管理，要有良好的接地裝置，用電區(qū)要設(shè)置安全警示牌，同時電線走線要規(guī)范，不得隨意接線。（8）大型設(shè)備必須是有操作證的專人指揮。（9）施工過程中要確保夜間照明充足。（10）鉆孔過程中其余樁鋼護筒必須設(shè)置圍欄及安全網(wǎng)進行防護，圍欄高度1.2m。5.2起重安全（1）起重用工、索、具嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范要求取用安全系數(shù)，保證其使用安全。（2）定期對工、索、具進行檢查。（3）在定位過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，指揮收攬時，信號必須統(tǒng)一，手勢明顯，哨音清晰。（4）吊物時，吊臂與被起吊物下嚴(yán)禁站人，對違反操作規(guī)定和不安全的作業(yè)及時加以糾正或制止。六、質(zhì)量保證措施6.1施工組織管理方面的措施 （1）邀請設(shè)計、監(jiān)理、勘探等單位專家參加技術(shù)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。6.2施工技術(shù)措施 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(biāo)準(zhǔn)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①要求沖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(fù)荷是否正常。②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①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，以小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋入相同配備的混合物以大沖程沖擊，反復(fù)進行，直到不偏孔為止。②溶洞側(cè)壁侵入孔徑。以加入大塊片石為主，并適當(dāng)降低泥漿比重，回填后以小沖程鉆進，鉆頭平穩(wěn)后再加大沖程造孔。 （3）卡鉆的技術(shù)對策①司鉆人員隨時觀察鉆機負(fù)荷和主繩擺動情況，發(fā)現(xiàn)卡鉆征兆及時提起鉆頭進行拋填處理。②在距溶洞頂板以上30-50cm處改變鉆孔沖程和沖擊次數(shù)，采用慢打輕擊，進入溶洞后反復(fù)拋填片石、黃土及水泥。③改變鉆頭形式。在原十字形鉆頭上焊圈，把十字形連接起來，使之減慢鉆進速度，一次成孔并圓順。 （4）掉鉆的技術(shù)對策①鉆頭龍門與鉆體區(qū)段間加工成圓弧過渡，防止斷面尺寸突變，形成薄弱部位引起應(yīng)力集中而斷裂。②在鉆孔過程中要經(jīng)常檢查鉆具、鋼絲繩、鉆頭直徑磨損程度，發(fā)現(xiàn)超限應(yīng)及時更換。 （5）樁底嵌入巖層深度的保證措施①鉆頭應(yīng)用優(yōu)質(zhì)45號鑄鋼制造，幾何形狀要能避免鑄造時產(chǎn)生熱拉應(yīng)力和使用時應(yīng)力集中現(xiàn)象，現(xiàn)場補焊以履帶板、鋼軌頭做補焊材料，用鑄鋼焊條堆焊，施焊部位先預(yù)熱，由技術(shù)嫻熟的電焊工施焊，確保補焊質(zhì)量。②鉆孔各階段應(yīng)采用不同的泥漿比重及粘度。七、環(huán)境保護措施1、生產(chǎn)垃圾處理堆放在指定地點，集中統(tǒng)一處理。2、生活垃圾不得向向居民區(qū)排排放，需要要集