橋溶洞處理施工組織方案

/某橋溶洞處理施工組織方案2008-8-5【大中小】【打印】一、工程概況深圳市鹽田至壩崗高速公路（以下簡稱鹽壩高速公路）位于深圳市東部沿海地區(qū)，全長約7km.鹽壩高速公路是深圳市東部路網的重要組成部分，是深圳市的重點建設項目。我部本次施工B段第八合同段，即：葵涌西互通式立交主線1#橋及C-C、E-E匝道橋。葵涌西互通式立交地處葵涌鎮(zhèn)和葵涌小平原的西南緣，該立交和坪山至西沖一級公路十字交叉，并同時上跨葵涌至南澳現有公路和葵涌鎮(zhèn)的金業(yè)路。它還和預留葵涌東互通式立交（深圳市規(guī)劃6#高速公路）共同完成其交通流的轉換。全橋共計樁基101根，依據地質勘測資料，在樁中心處表明有溶洞的點位共有30個。其詳細布置狀況及溶洞發(fā)育程度詳見《樁基地質勘探平面布置總圖》。本橋地質狀況由上至下依次分別為雜填土、粘土、粉質粘土、含碎石粉質粘土、弱風化結晶灰?guī)r及微風化結晶灰?guī)r，灰?guī)r溶巖發(fā)育。溶洞或許可分為4類，即空溶洞（12個）、多層溶洞（9個）、大型溶洞（H＞4m的8個）、有充填物溶洞（21個）。類型主要以有填充物溶洞為主，其充填物主要有半充填淤泥質土、砂礫、碎石、卵石、粘土等。最大溶洞為左3#－３孔，高19.4m.右2#－3孔為6層溶洞。多層溶洞一般高度較小。C匝道9#墩、10#墩、11#臺；主線1#橋5#墩均處在巖溶較發(fā)育地區(qū)。地下水主要為第四系沖洪積層的孔隙潛水和弱風化結晶灰?guī)r中的裂隙水，地下水以接受大氣降水補給為主，一般見溶洞孔的水位均偏低。葵涌鎮(zhèn)南部中冠公司至高圳頭一帶河谷之下及其兩側隱伏著下石炭系灰?guī)r、大理巖，巖溶比較發(fā)育，巖溶水賦存于巖溶之中。本橋址地下水對樁基有中等腐蝕，樁基混凝土應實行二級防護措施。二、施工方案（一）方案的選擇依據以上工程概況及施工特點，有溶洞的樁基主要實行如下方案：1、挖孔樁施工當有溶洞的樁基地層中無較厚砂礫層或砂層，且溶洞水位較低時接受挖孔樁的方案較為適宜。2、鉆孔樁施工當地層中有較厚的中粗砂層、風化嚴峻的礫石、碎石；地下涌水量較大時接受鉆孔樁施工。3、護筒跟進法當溶洞上方有較厚的砂礫層時，接受護筒跟進的方法，以防止坍孔。4、挖鉆結合法施工主要針對挖孔法施工，當對地質狀況難以駕馭及地下水狀況難以推斷，挖孔難以進行下去時，實行鉆孔樁的施工方法。（二）施工方法1、適宜鉆孔作業(yè)的有溶洞的施工⑴鉆前準備工作①詳細駕馭溶洞出現的位置，并推斷其范圍大小。②對有溶洞的樁位地質、水文地質資料進行分析探討，制訂適當的施工方案和施工技術保障措施。③每個孔位的地質柱狀圖和施工方案都單獨列出，發(fā)給有關人員，讓詳細操作者、技術人員、作業(yè)隊長都知道溶洞的位置、大小、充填狀況以及應實行的施工方案。④備足成孔用水、粘土、片石、碎石等必備材料，確保溶洞鉆穿時快速補水、補漿，預防坍孔，并剛好拋填粘土、片石，以復原正常鉆孔作業(yè)。⑤要有處理施工故障的備用機具設備，如打撈、急救以及不同性能的其他鉆機、鉆具等。⑥鉆孔前先對場地進行平整，清除雜物，再進行樁基定位放樣。同時定位放線應留意：a.依據已布設的平面限制加密導線限制點坐標和經復核計算無誤的各鉆孔樁中心坐標，利用全站儀精確測設各樁位的中心樁；b.接受正交線法定出該樁位的法線方向線限制樁，供護筒安裝及機具定位運用；c.每個鉆孔樁的護筒安裝就位后，應測量護筒頂標高，供檢測孔深度、樁底標高時運用。鋼護筒內徑比相應的樁徑大30cm，分節(jié)卷制，單節(jié)高度2m，埋設的深度依據不同地質狀況分別確定，對埋深較淺的護筒，接受挖埋法，即先在樁位處挖出比護筒直徑大80-100cm的園坑，然后在坑底填筑50cm左右厚的粘土，分層夯實，然后通過限制樁放樣，把鉆孔的中心位置標于坑底，再把護筒吊放進坑內，用十字線在頂部找出護筒的園心位置，移動護筒，使護筒中心位置和樁位中心位置重合，同時用水平尺或垂球檢查，使護筒豎直，隨后即在護筒四周對稱，勻整回填最佳含水量的粘土，分層夯實，使其達到最佳密實度，夯填時要防止護筒偏斜，護筒頂面至少應高出地面0.3米，以防雜物，地面水落入或流入井孔內。泥漿可用膨潤土拌制，也可接受性能良好的其它粘土拌制，制漿池、儲漿池、沉淀池均設在鉆機四周，并用循環(huán)膠管連接，以形成良好的泥漿循環(huán)系統(tǒng)。⑵成孔接受沖擊鉆機成孔工藝。鉆機支撐點遠離樁位，支點距離應依據可能造成坍塌范圍進行估算，嚴禁將鉆機干脆支撐在孔口，同時鉆機應用“八”字纜風繩拴拉。鉆機安裝就位后，底座和頂端應平穩(wěn)，不得產生位移或沉陷。①當鉆至溶洞頂1m左右時，首先準備足夠的小片石或狗頭石（直徑10-20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15-20cm），對于半填充和無填充的溶洞要組織足夠的水源。其次在1-1.5m范圍內變換沖程，慢慢將洞頂擊穿，以防止卡鉆。②依據鉆孔的進尺狀況，在擊穿洞頂之前，要有專人觀測護筒內泥漿面的變更，一旦泥漿面下降，應快速補水。擊穿洞頂后，在溶洞內鉆進時，依據填充物的不同，要實行不同的鉆進方法。當充填物為軟弱粘性土或淤泥時，應向孔內投入粘土、片石混合物（比例1：1），沖砸固壁；當為砂層、卵石層時還應提高泥漿的粘度和相對密度。只有當泥漿漏失現象全部消逝后才轉入正常鉆進。如此反復使鉆孔順當穿過溶洞。③對于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有較厚的沙礫層時，為防止泥漿突然流失，造成孔壁坍塌，實行護筒跟進法施工。詳細做法為：首先將φ1.5m的鉆頭擴大至φ1.7m，正常鉆進至溶洞上方約1m處，將鉆頭提起，用振動錘將內徑1.5m、壁厚6mm的鋼護筒砸至孔底，再將鉆頭直徑改為φ1.5m接著沖砸，直至擊穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例1：1），接受1—1.5m的沖程將洞內沖砸密實，再轉入正常鉆進。④對小型或多層溶洞，為防止其不和相鄰孔竄孔或成孔后孔型有葫蘆狀，必要時可灌注低標號砼進行填充，等強后再鉆進。⑤鉆孔達到設計標高并清孔后，對孔徑、孔深、孔形、豎直高和孔底地質是否和設計相符合，孔底泥漿沉淀厚度等進行檢查，經監(jiān)理工程師檢查合格后，進行清孔。⑶第一次清孔接受掏渣法進行清孔，要求用手摸泥漿無2mm~3mm大的顆粒為止，并使泥漿的相對密度減小到1.1~1.20.降低相對密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高壓水，使水流將泥漿沖稀，泥漿相對密度慢慢降低達到所要求的清孔標準后，即可停止清孔。⑷鋼筋籠制作和安裝鋼筋籠制作接受箍筋成型法。制作后的鋼筋骨架必需放在平整、干燥的場地上。存放時，每個加勁筋和地面接觸處都墊上等高的方木，以免粘上泥土。每組骨架的各節(jié)段要排好次序，便于運用時按依次裝車運出。在骨架每個節(jié)段上都要掛上標記牌，寫明墩號、樁號、節(jié)號等。尤其定位骨架鋼筋，由和護筒頂面標高不同，其長度也不相同，因此更應標寫清楚。沒有掛標記牌的鋼筋骨架，不得混雜存放，避開搞錯，造成質量事故。存放骨架還要留意防雨、防潮，不宜過多。鋼筋骨架在鋼筋加工場地分段制作，運至現場后吊入孔內，并在孔口進行焊接接長。焊接接受單面焊，焊縫長度須滿足施工技術規(guī)范的要求，并將接頭錯開50cm以上。主筋接頭接受搭結焊。為使鋼筋骨架有足夠的剛度以保證在運輸和吊放過程中不產生變形，必要時每隔2m~2.5m在粗箍筋上設十字撐。鋼筋骨架用吊車起吊，第一段存入孔內后用鋼管或型鋼臨時擱支在護筒口，再起吊另一段，對正位置焊接后逐段放入孔內至設計標高，最終將最上面一段的掛環(huán)掛在孔口并臨時和護筒口焊牢，以防止在灌注混凝土過程中下落或被混凝土頂托上升。骨架最上端定位，必需由測定的孔口標高來計算定位筋的長度，并反復核對無誤后再焊接定位。鋼筋骨架在下放時應留意防止碰撞孔壁，如放入困難，應查明緣由，不得強行插入，同時要留意視察孔內水位狀況，如發(fā)生異樣，立即停止，檢查是否坍孔。鋼筋骨架安放后的頂面和底面標高應符合設計要求，其誤差不得大于±5cm.聲測管接受內徑57mm，壁厚3mm的鋼管，對接時接受內徑為65mm，壁厚3mm，長為10cm的鋼管接頭，內部加入麻絲并將接頭和聲測管焊密實，以防砼漿漏入管內，聲測管的底口用鋼板焊嚴實，頂口也用鋼板焊接，進行密封，以防砼漏入。檢測管在樁基橫斷面上的布置，當直徑小于1.5m時，接受等邊三角形布設；當樁直徑大于1.5m時，接受正方形布設。聲測管干脆焊接在鋼筋籠內側，并使檢測管之間基本保持平行。⑸其次次清孔由于在下鋼筋籠和導管的過程中，沉淀厚度可能會增大，因此必需實行二次清孔。詳細方法是以導管作為作為吸泥泵的吸漿管進行抽漿法清孔。⑹水下混凝土的配制及灌注①灌注水下混凝土是鉆孔樁施工的重要工序，應特別留意。鉆孔應經成孔質量檢驗合格后，方可起先灌注工作。②水下混凝土的塌落度以18～22厘米為宜，并有確定的流淌度，灌注水下混凝土的工作應快速，防止塌孔和泥漿沉淀過厚。灌注前，對孔底沉淀層厚度應再進行一次測定，如超出規(guī)定厚度（設計厚度），可用一根水管插到孔底注入高壓水3min~5min，使沉淀懸浮再立刻灌注首批混凝土。③水下砼灌注接受導管法。導管運用前均應調直、試拼組裝，并做水密承壓試驗，精確記錄試壓編號及自下而上標示尺度。將首批混凝土灌入孔底后，立刻測探孔內混凝土面高度，計算出導管內埋置深度。漏斗和儲料斗需有足夠的容量，即混凝土的初存量，應保證首批混凝土灌注后，使導管埋入混凝土的深度不小于1m.④灌注起先后，應緊湊、連續(xù)的進行，嚴禁中途停工。在灌注過程中，要防止混凝土拌和物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底，使泥漿內含有水泥而變稠凝合，致使測探不精確。應留意視察管內混凝土下降和孔內水位升降狀況，剛好測量孔內混凝土面高度，正確指揮導管的提升和拆除。導管埋入混凝土的深度一般限制在2m～4m，特別狀況不得小于1m或大于6m.導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。當導管提升到接頭露孔口以上有確定高度，可拆除1節(jié)或2節(jié)導管。此時暫停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的導管，并掛上升降設備，然后拆除，同時將起吊導管的吊鉤掛上待拆的導管上段的吊環(huán)，導管拆除后吊起拆除的導管緩緩放在指定位置，然后將漏斗重新插入井口的導管內，校正好位置，接著灌注。每根樁灌注時間不應太長，盡量在8小時內灌注完畢，以防止頂層混凝土失去流淌性，提升導管困難。在灌注過程中，當導管內砼不滿，含有空氣時，后續(xù)砼要緩緩灌入，不行整斗地灌入漏斗和導管，以免在導管內形成高壓氣囊⑤當砼面接近鋼筋骨架底部時，為防止鋼筋骨架上浮，實行以下措施：a.盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進入鋼筋骨架時混凝土的流淌性過小，可實行摻加緩凝劑、粉煤灰等措施增大其流淌性；b.當混凝土面接近和初進入鋼筋骨架時，應使導管底口處于鋼筋籠底口3米以下和1米以上處，并緩緩灌注混凝土，以削減混凝土從導管底口出來后向上的沖擊力；c.當孔內混凝土進入鋼筋骨架4m~5m以后，適當提升導管，減小導管埋置深度，以增加骨架在導管口以下的埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。當孔內混凝土面進入鋼筋骨架1m～2m后，適當提升導管，削減導管埋深，增大鋼筋骨架下部的埋置深度。⑥為確保樁頂質量，在樁頂設計標高以上應加灌確定高度，一般樁頂加灌0.5m～0.8m高度。同時指定專人負責填寫水下混凝土灌注記錄，在灌注到接近設計標高時，要計算出還須要混凝土數量，通知拌和站按須要數拌制，以免造成奢侈。⑦在灌注將近結束時，由于導管內混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導管外的泥漿及所含渣土稠度增加，相對密度增大。如在這種狀況下出現混凝土頂升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順當進行。在拔出最終一段長導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管形成泥心。⑧在灌注混凝土時，每根樁應至少留取兩組試塊，樁長20米以上不小于3組。㈡挖孔樁施工1、施工準備工作①詳細駕馭溶洞出現的位置，并大致推斷其范圍大小。②對有溶洞的樁位地質、水文地質資料進行分析探討，制訂適當的施工方案和施工技術保障措施。③每個孔位的地質柱狀圖和施工方案都單獨列出，發(fā)給有關人員，讓詳細操作者、技術人員、作業(yè)隊長都知道溶洞的位置、大小、充填狀況以及應實行的施工方案。④施測墩臺十字線及其護樁，定出樁孔精確位置。⑤在孔位處安裝提升設備，為防止孔口坍塌，在井口四周用現澆砼進行護壁，厚度20cm，高3m.2、孔壁支護的設計和施工為保證施工平安，護壁接受鋼筋砼護壁，其結構形式為內外齒型，φ6鋼筋靠內徑放置，厚度為15cm.現澆砼的施工一般實行自制的鋼模板，每節(jié)段由三塊拼裝而成。澆注砼時，拆上節(jié)，支下節(jié)，自上而下周轉運用。模板間用U型卡連接，上下設兩道槽鋼圈頂緊；鋼圈由兩半圓圈組成，用螺栓連接，不另設支撐，以便澆注砼和下節(jié)挖土操作。砼用人工或機械拌制，用吊桶運輸人工澆注。3、井孔開挖挖掘時，要使孔壁稍有凸凹不平，以增加樁的摩阻力。挖掘方法視土層性質而定。依據地質勘測資料，地質狀況由上至下主要分別為雜填土、含礫石卵石粉質粘土、弱風化結晶灰?guī)r、和微風化結晶灰?guī)r。粘土為不透水層，適合挖孔作業(yè)，接受短柄鐵鍬進行開挖，每挖掘1m深時就剛好用鋼筋砼護壁。含礫石卵石粉質粘土具有確定的滲水性，在此段地層作業(yè)要淺進尺，即每挖深0.5米~1.0米左右，就快速支護，以防塌孔。進入到砂層時，沿上層護壁外圍每20cm打入φ20的鋼釬，然后鋼釬上綁扎草袋作為防護，抽完水后澆注護壁，每節(jié)最大高度0.5m.當挖孔進尺到溶洞頂面1m時，挖孔作業(yè)人員必需系平安帶，平安帶要和井口上的掛梯或平安繩堅實聯(lián)系，然后用風鉆鉆一個φ100mm的孔，查看溶洞內是否有承壓水，若有，人員則應快速撤到地面等其自然解除，水位穩(wěn)定后再進行抽水，然后接著開挖。挖穿溶洞頂蓋后，首先用水泵抽掉洞內的稀漿或水，然后將鴿子或活雞放入空溶洞中，呆30分鐘，若正常，方可將作業(yè)人員用鋼吊籠放入空溶洞中。隨后用磚砌外圈，且其要有足夠的壁厚、剛度，以防止灌注砼時護壁被擠垮，然后立模澆注鋼筋混凝土護壁。溶洞處理完成后，接著向下挖進。若溶洞內無承壓水，在挖穿頂蓋前，作業(yè)人員身上的平安帶必需和孔頂上的平安繩或鋼爬梯相連接，以確保溶洞挖穿時作業(yè)人員的平安。下洞前將鴿子或活雞放入溶洞中，呆30分鐘，若正常，方可進行洞內作業(yè)。進入溶洞后，要依據溶洞內填充物的狀況分別實行不同的措施：①若為空溶洞，首先將積水抽干，用磚砌外圍，然后立模澆注鋼筋混凝土。②溶洞內有填充物，則依據填充物的種類分別實行不同的措施a.填充物是中粗砂、粉細砂時，挖進時應淺進尺，強支護，沿上層護壁外圍每20cm打入φ20的鋼釬，然后鋼釬上綁扎草袋作為防護，每節(jié)最大高度0.5米。b.填充物為軟塑壯粘土、含碎石粉質粘土時，接受短柄鐵鍬進行開挖，每挖深1m左右就剛好護壁。挖孔穿越弱風化結晶巖和微風化結晶灰?guī)r時須接受松動爆破的方式進行開挖。當進入爆破施工階段，應讓護壁砼有確定的強度后再進行另一個孔的爆破施工。嚴禁用袒露藥包，必需打眼放炮和嚴格限制裝藥量，以松動為主，以免護壁被炸壞造成坍孔，同時孔壁四周眼孔要加密，不裝藥，以保證爆破后孔壁完整。挖孔時應視不同狀況實行不同的排水措施?？變葷B水量不大時可用鐵皮桶盛水，人工提引排走，滲水量大時，可用水泵排走。4、勞動組織為便于縮短工期，施工依次為一個墩基礎的全部樁孔同時開挖，組織四班制連續(xù)作業(yè)，即一個孔護壁完成后，在等強過程中進行另一個孔的挖掘工作。每班4~6人為宜，開挖1~2人，提升出土及排水3~4人，井上井下人員交替更換。五、測量限制挖孔作業(yè)必需隨時處于限制的狀態(tài)，以免井孔空間幾何尺寸超差造成質量事故。樁位軸線實行地面基線十字網限制，挖孔作業(yè)高程水準點由限制水準基點引致護壁頂面。軸線及高程須經常校核。護壁及模板中線線限制，系按第一節(jié)護壁頂面的十字線交點吊大線墜來限制。其后用尺桿找圓周，用鋼尺在第一節(jié)護壁頂面的水準點上量高程（或深度），以保證樁位、孔深和截面尺寸始終保持正確。六、終孔檢查處理挖孔挖到設計標高后，剛好進行孔底處理，做到平整，無松渣、污泥及沉淀等軟層。嵌入巖層深度應符合設計要求，并剛好向駐地監(jiān)理工程師報檢。七、筋骨架制作及安裝鋼筋骨架在場外預扎后吊入孔內，為保證鋼筋骨架的正確位置，主筋上安裝砼愛惜層墊塊，并在鋼筋籠上口設撐拉裝置，以防止鋼筋籠在灌注砼過程中出現變位現象。八、灌注砼當孔底及旁邊孔壁滲入的地下水的上升速度較小時，接受在空氣中灌注混凝土樁的方法。用導管灌注砼，其坍落度為7cm~9cm.起先灌注時，孔底積水深不能超過5cm，灌注的速度要盡可能加快，使砼對孔壁的壓力盡快地大于滲水壓力，以防水滲入孔內。樁頂2m以下灌注的砼，可依靠自由墜落搗實，不必再用人工搗實；在此線以上灌注的砼要以振搗器振實。砼灌注至樁頂后，要將表面已離析的混和物和水泥浮漿等清除干凈。當地下水上升速度較