岩溶地段桩基处理方案

徐州市三环东路高架快速路I标段岩溶地段桩基处理方案一、工程概况本工程为：徐州市三环东路高架快速路建设工程。主要包括：1、桥梁工程，本标段设有古州飞虹立交、响山路立交、主线高架桥、辅道桥梁（故黄河桥、黄山垄桥）以及两座人行天桥。（全桥结构均为预应力砼连续箱梁，钢筋砼连续梁，以及响山路立交WN匝道钢连续梁），桩基均采用钻孔灌注桩基础。2、道路工程，起于三环南路，桩号K1+736.00—K4+597.00,主线全长2.861KM，及工程范围内迎宾大道方向1871M。全线标准路幅宽度25米.0.5m（防撞护栏）+11.75m（机动车道）+0.5m（中央分隔墩）+11.75m（机动车道）+0.5m（防撞护栏）﹦25m，城市主干道I级，路面结构采用18cm厚二灰稳定碎石基层+18cm厚水泥稳定碎石基层+18cm厚水泥稳定碎石基层+透层油+0.6cm稀浆封层+7cmAC-25粗粒式沥青砼+4cmSMA-13细粒式玛蹄脂碎石。3、地道工程，本段共设置主线地道一座，为兵马俑路地道；横向地道2座，分别为迎宾大道地道和和平路地道。另有人行地道一座。4、陇海铁路桥改建顶进涵一座。由于桥基底岩溶发育较强，桩基穿越一层或多层溶洞，成桩较难。岩溶发育给桥梁基础带来了较大隐患，对在岩溶地质条件下进行钻孔施工，主要应控制钻机平稳，防止斜孔、防止串孔、钻孔漏水和钻孔进度问题。二、处理方案根据地质条件，可以分别采用抛填片石、高压注浆、钢护筒跟进等施工技术措施，确保钻孔施工顺利进行。为确保岩溶发育地段桥梁钻孔桩施工，高质量完成本标段施工任务，特制定以下施工方案：①岩溶强烈发育区，所有桩孔均做到一桩一探，以实际的钻探资料来确定各个桩孔的桩尖位置，勘测设计阶段未逐桩钻探的桩，施工前要进行必要的地质钻探，并跟进地质资料重新设计。②桥址处存在无填充物溶洞地段，钻孔桩施工应采取钢护筒跟进的施工方法进行施工。③岩溶地段桩基础施工遵循先长桩，后短桩的顺序进行施工。④根据地质资料，部分岩溶发育地段存在裂隙发育现象，此地段基础应采用压浆处理后再进行基础施工。⑤严格按照设计的有关规定进行溶洞处理，对于要求桩尖透过溶洞的钻孔桩基础，必须严格施工、精心探查，穿越溶洞时采取可靠措施，确保万无一失。（一）处理方法①岩溶处理原则每根桩先用地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，并画图列表，为制定相应施工方案提供详实依据。对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。根据地质钻探资料和填充情况，为每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。对每种处理方案，都要进行仔细的计算，施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。遇到大溶洞时请监理工程师核查，明确处理方案，并报监理批准后实施。根据溶洞的大小、形状、特征等分类采取相应的处理方案，具体见下表所示。溶洞处理对策一览表溶洞特征填充物质拟采用处理办法溶洞全填充、漏水或半漏水粉砂、硬塑或软塑状粘土压注水泥浆半填充或空洞，洞高＜2m粘性土、岩块、部分有空洞浇筑C15混凝土半填充或空洞，空洞高2-5m软塑状粘性土、岩块或空洞灌砂石料后压注水泥浆填充差或空洞，且洞高＞5m流塑状粘土或空洞护筒跟进②一般溶洞处理对于封闭的比较小的溶洞，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆或直接灌注混凝土；若充填物呈松散或软塑状态时，直接注浆固结即可；若充填物已固结呈硬塑状态时，则可以直接冲孔，但需加强泥浆护壁。③大型及复杂溶洞处理溶洞内无填充物或填充物少需向洞内充填砂子时，选择一个合适的孔位，放入并固定钢套筒，将注砂管与钢套管相连接，在注浆前灌砂。根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律，计算填砂量。用压风机将干砂压入，为防止洞内高压阻止灌砂，利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积，压力稳定时，即可停止。若需要灌入碎石则必须钻一个大孔（直径不小于30cm）放入钢管并固定，钢管上置碎石料斗，碎石粒径不大于20cm，投料时振动钢管，以防止堵塞，填充量控制与填砂控制方法相同。对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时可投放片石、碎石夹粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。④溶洞注浆1、施工准备（1）准备足够的水泥、砂、水玻璃、粉煤灰，对进场原材料进行检验；（2）检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转，合理设置水泥棚和制浆站；（3）测量放线根据岩溶注浆孔位平面布置图，对各孔位进行放样，并测量、记录对应的孔口地面高程。孔位放样采用控制桩引测出具体孔位的办法，保证孔位放样的偏差小于50cm。（4）接通施工用水、电，钻机试运行，确保设备能正常开钻；2、施工顺序为防止邻孔串浆,增加处理难度,本次钻孔及注浆顺序原则为:①先钻先导孔，后钻一般注浆孔；②无论先导孔还是一般注浆孔，全部采用跳孔钻进；③一般注浆孔采用路基两侧向路基中心进行的顺序。3、钻孔（1）孔间距：路堤地段注浆孔位采用矩型布置，孔间距8.0m；（2）钻孔机械：钻孔机械采用XY-1、DPP100-A3型油压岩芯钻机；（3）先导孔根据探灌相结合的原则，钻孔分为先导勘探孔和一般注浆孔，一般选取钻孔总数的30%作为先导勘探孔，探明岩溶发育情况，以确定合理的岩溶地基处理相关参数和施工工艺。先导勘探孔资料完成后，由设计单位根据岩溶发育情况，确定相关注浆深度与范围。（4）钻进将钻杆对准所标孔位，用φ108钻头开孔钻进，保证开孔直径≮110mm。在土层中钻进时，采用φ108钻头；在岩层中钻进时，采用φ91钻头，土层和岩层部分均采用水钻进行成孔。开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜。钻进过程中采用套管护壁，护壁套管露出地面0.2～0.5米。（5）孔深控制钻孔深度为岩土界面以下6m，即孔深潜入基岩6m，若施工过程中遇溶洞，则钻至溶洞底板下1.0m。若岩层中孔深6m范围内未遇见溶洞，即可结束钻探。（6）钻孔完成后，对先导孔要求对岩芯进行编录，分层记录不同土层和岩层的深度，岩溶发育的情况以及地下水位的深度。4、注浆（1）浆材：注浆水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥，水玻璃38—43Be，模数2.4—3.0，中粗砂粒径小于2.5mm。（2）浆液配合比：纯水泥浆：水灰比W/C=0.8～1.0；水泥砂浆：水：水泥：砂=0.8：1.0：0.5～1.0；双液（水玻璃与水泥浆混合液）：水玻璃：水泥浆（体积比）＝8～20％。浆液配比浆液配合比按实际情况进行调整，遵循先稀后浓的原则，依吸浆情况逐步加浓浆液；若遇空的岩溶通道、较大溶洞或裂隙处，视具体情况先灌注中粗砂或稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再采用水泥浆液或双液注浆，全充填溶洞一般采用单液注浆。（3）注浆压力：一般基岩中为不小于0.1～0.3Mpa，岩土界面附近逐步加大至0.3～0.5Mpa。（4）注浆前注水试验选取代表性孔进行注水试验，确定注浆前单位长度吸水量。在注水试验前，量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变化幅度。（5）清孔注浆封孔砂浆凝固后，连接注浆机，泵压清水进行清孔，直到排浆管排出清水后，完成清孔。（6）注浆①调试注浆机，对管路进行试压、检查管路、接头的连接、密封质量，接好压力表，作好注浆准备。注浆管线采用1.5〃PE管或钢管。②注水试验完成后，开始注浆。如遇岩溶通道、较大溶洞和裂隙处视情况充填中粗砂、水泥砂浆等。如有岩溶发育但吸浆量少或不进浆时，先采用高压清水洗孔或钻机清孔后疏通岩溶裂隙通道，再注浆。对溶洞内有充填物的注浆孔或者对注浆质量怀疑的注浆孔在注浆完成1～2小时后采用钻机进行清孔再注浆，确保浆液满足注浆结束条件。（7）注浆结束标准当注浆达到下列标准之一时，结束该孔注浆：①注浆孔口压力维持在0.5MPa左右，维持10min。②冒浆点已出注浆范围外3～5m时。（8）封孔：注浆结束后，经质检工程师检查，通知监理工程师检查确认终孔条件。拔出套管，回填M7.5水泥砂浆封孔，捣鼓密实，并作好孔口标记。5、质量检查注浆后通过物探、钻芯、注水试验对处理效果进行检查。①注水试验：注浆后试验的单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3～5%，即可判定达到注浆效果。②钻孔检查，检查孔数为5％，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。6、特殊情况（1）当连续注浆单孔超过15吨水泥不见升压或吸浆量下降时，采用提高浆液浓度或双液注浆措施，必要时采用间歇注浆。（2）当地质钻孔发现岩溶较大,相临两孔可能连通时,注浆孔应跳孔施钻,不应全部钻孔完后再注浆,以免孔位串浆,增加难度及清孔工作量。（3）溶洞较大且填充较少时,应先快速灌注中粗砂，再灌注水泥浆。（二）溶岩地段的钻孔作业钻机支撑点要远离桩位，支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算，严禁将钻机直接支撑在孔口，同时用“八”字缆风绳拴拉钻机。钻机安装就位后，底座和顶端要平稳，不得产生位移或沉陷。当钻至溶洞顶1m左右时，首先准备足够的小片石或狗头石（φ10～20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15～20cm），对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1～1.5m范围内变换冲程或钻头，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水。击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1:1），冲砸固壁；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。对于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有较厚的砂砾层时，为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取护筒跟进法施工，具体施工操作如下(见下表)：溶洞地段钻孔桩套筒跟进法施工步骤表序号示意图说明1预埋比桩径大40cm的钢护筒，长度4～6m。小型溶洞在钻孔前先压浆处理2采用比桩径大20cm的钻头钻孔，至岩层顶面。采用膨润土护壁.3用100t沉拔桩机辅助下沉比桩径大20cm的护筒至岩面。在护筒与基岩交接处浇筑与桩基同标号混凝土，封闭护筒与基岩间的间隙，混凝土浇注厚度为1～2m。在护筒之间压注水泥浆使护筒外围空隙密实。4待混凝土在到设计强度后，采用常规溶洞区域桩基础施工方法进行成孔施工，溶洞顶板的击穿采用短进尺。溶洞击穿后，提出钻头，振动下沉护筒穿过溶洞在护筒与基岩交接处浇筑与桩基同标号混凝土，达到强度后继续钻进。序号示意图说明5钻至下层小型溶洞顶，停止钻进，用地质钻钻一小孔，对下层溶洞进行压浆处理。6溶洞内填充固结后，继续钻进至基岩，完成钻孔。三、施工质量保证措施为强化质量要求，达到高标准的质量关，我项目部成立完整的质量管理体系，争创质量是根本的目的。达到业主满意的目标。（一）质量保证体系项目部从人员分工上建立健全质量管理部署，抓住源头，过程控制，实施具体细化管理，做到责任到人，要求“谁施工，谁管理，谁负责”的责任制度。对施工中存在的问题，针对问题，分析追究原因，制定对策，完善管理制度，提高工程高质量，高标准的目的。始终提高管理者的警惕性，使工程施工时时处于受控状态。（二）、质量管理制度为确保实现质量目标，将针对桩基工程施工特点，加强对关键环节上的攻关，加强过程质量控制，严格执行以下制度。（1）、现场核实和技术交底制度施工前，由项目部总工主持，全体相关技术人员参加，对施工图进行详细的复核，若对施工图错误之处及与现场实际情况的按程序书面上报指挥部，施工技术交底资料经复核并签认手续齐全后方可进行技术交底；然后由施工队对各施工班组成员进行详细施工技术交底。（2）、物资设备配件采购制度采购前必须对供应方进行资质审核，工程所需要的所有物资、设备、构配件必须经过严格的质量检验验收合格后方可进场。严禁对不合格的产品坚决不得进场。（3）、工艺流程本工程在桩基施工中采用冲击钻孔桩成桩技术，在全面的施工过程中，要善于总结与探索，完善自己的施工经验，尽可能的采用新技术、新工艺、新方法。不断进行优