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湖沿特大桥岩溶桩基处理专项方案1、编制依据、原则及范围1.1编制依据1.1.1国家现行颁布的标准，铁道部现行颁布的施工规范、工程质量检验评定标准、试验规程、安全规程、施工指南以及水保、环保行业标准等，地方法规及相关要求。1.1.2中铁第四勘察设计院设计的“DK305+462.560～DK306+848.930湖沿特大桥施工图”及“杭长客专施图桥参01”。1.1.3沪昆铁路客运专线杭州至长沙（江西）段指导性施工组织设计。1.1.4中铁第四勘察设计院下发的“上海至昆明客运专线杭州至长沙段技术交底”。1.1.5我分部对该桥址现场的勘察，调查和了解。1.1.6我分部根据投入的施工管理、专业技术人员、机械设备等资源情况。1.2编制原则1.2.1认真贯彻党和国家对工程建设的各项方针和政策，严格执行建设程序。1.2.2在充分调查研究的基础上，遵循桥梁施工工艺规律、技术规律和安全生产规律，合理安排施工程序及施工顺序。1.2.3全面规划、统筹安排、保证重点、优先安排控制工期的关键工序，确保合同工期。1.2.4科学的确定施工方案。积极采用新技术、新工艺、新设备和新材料，努力提高产品质量水平。1.2.5充分利用我分部现有的施工机械，扩大机械化施工范围，提高机械化程度，改善劳动条件，提高劳动效率。1.2.6合理布置施工平面图，尽量减少临时工程，减少施工用地，降低工程成本。1.2.7采用流水施工方法、网络计划技术安排施工进度计划，科学安排冬、雨季项目施工，保证施工连续、均衡、有节奏地进行。1.3编制范围铁四院关于沪昆客专江西段站前工程HKJX-1标段DK305+462.560～DK306+848.930湖沿特大桥设计施工图纸及《杭长客专施图桥参-01》参考图。2、工程概况2.1桥址概况湖沿特大桥位于上饶市玉山县六都乡境内，桥梁起止里程为DK305+462.560～DK306+848.930，全长1386.370m，中心里程为DK306+155.745。桥式布置为25-32m简支箱梁+（32+48+32）m连续梁+2-24m+6-32m简支箱梁+6×32m道岔连续梁。2.2气候特征本管段属中亚热带季风湿润气候。具有四季分明、雨量充沛、日照充足、无霜期较长的特点。年平均气温为16.7～18.3℃，年最冷（1月）平均气温为4.6～5.9℃，极端最低气温为-14.3℃（余干县1991年12月29日）；年最热月（7月）平均气温为28.0～30.0℃，极端最高气温为43.3℃（玉山县1953年8月10日）。全市无霜期为251～274天。年日照时数为1780～2100小时之间，占可照时数的40～47%。年平均降水量为1600～1850毫米，属降水较多地区。2.3立交情况本桥于DK306+339.280处与既有沪昆铁路交叉，斜交角度为122度。既有沪昆铁路基面宽为20.32m，路面标高98.320。本桥以32+48+32m梁跨越该铁路，立交净高7.96m。2.4地质资料2.4.1地形地貌桥址区主要为河流阶地，地势平坦、开阔，多辟为农田、居民区等，两侧桥台处为低丘区，丘坡自然山坡5~10°，植被发育。阶地地势平坦，视野开阔，多辟为水田，零星分布有水塘。桥址于DK306+310~360处跨越既有浙赣铁路。2.4.2地层岩性及地质构造桥址区表层为第四系全新统冲洪积层（Q4a1+p1）粉质黏土、粉砂、中砂、粗砂、细圆砾土，下伏基岩为奥陶系（O3s）灰岩及局部揭露雪峰期~燕山期（y）侵入岩闪长岩。桥址区的岩土层按其成因分类自上而下详细叙述如下：2.4.2.1第四系全新统冲洪积层（Q4a1+p1）：（2）1-3粉质黏土，褐黄-黄褐-灰褐，可塑，局部含少量砾石，层厚0.6~10.1m，主要分布于DK303+940~DK306+500范围内；层面标高82.25~92.83m。（2）1-4粉质黏土，褐黄-灰褐，硬塑，局部含砂及砾石，层厚0.3~12.25m，广泛分布于桥址区；层面标高89.04~104.78m。（2）3-1粉砂，灰黄-褐黄，松散，饱和，含砾石，厚0.4~6.0m，主要分布于DK305+830~DK306+530范围内；层面标高89.6~94.3m。（2）5-1中砂，灰黄-褐黄，松散，饱和，厚0.7~10.0m，主要分布于DK305+830~DK306+530范围内；层面标高90.64~93.87m。（2）6-1粗砂，浅灰-灰褐，松散，饱和，厚1.5~4.0m，主要分布于DK305+830~DK306+530范围内；层面标高90.54~93.02m。（2）7-1细圆砾土，浅灰-灰褐，松散，饱和，厚0.5~4.6m，主要分布于DK305+830~DK306+530范围内；层面标高89.51~93.18m。2.4.2.2奥陶系（03s）：（14）11-3灰岩，灰黑-灰白色-肉红色，弱风化，隐晶质结构，块状构造，裂隙发育，方解石充填，岩溶强发育，共施钻344孔，钻孔揭示有308孔见溶洞，见洞率89.5%，溶洞厚度为0.3~20.3m，总岩溶发育率为38.18%，岩芯多呈短柱、柱状；层面标高53.17~97.23m。2.4.2.3雪峰期~燕山期（y）（40）26-2闪长岩，灰绿、墨绿，强风化，细粒结构，块状构造，风化裂隙发育，裂隙面见铁锰氧化物，岩芯呈块状、柱状，厚度6.2~11.1m，仅分布于DK306+400~DK306+447范围内；层面标高82.24~85.17m。（40）26-3闪长岩，灰绿、墨绿，弱风化，细粒结构，块状构造，风化裂隙发育，裂隙面见铁锰氧化物，岩芯呈块状、柱状，仅分布于DK306+400~DK306+447范围内；层面标高71.14~78.97m。2.4.3不良地质与特殊岩土该桥位于灰岩区，岩溶为桥的主要不良地质现象桥址区无特殊岩土分布。2.4.4水文地质特征及评价桥址区大溪、小沟纵横交错，水塘星罗棋布，地表水发育。场地地下水类型主要为松散岩类孔隙水及碳酸盐岩类裂隙溶洞水，叙述如下：2.4.4.1松散岩类孔隙水第四系全新统冲洪积松散岩类孔隙水主要赋存第四系全新统冲洪积粉质黏土、粉砂、中砂、粗砂、细圆砾土为主要含水层，厚度2.5~18.8m，顶板埋深为0~13.0m，主要接受地下径流及大气降水、地表水入渗补给，水量较丰富。以蒸发或垂直渗入基岩裂隙中形式进行排泄；地下水位随季节变化明显，勘查时期地下水埋深约0.0~10.0m，对应标高为87.00~104.48m。2.4.4.2碳酸盐岩类裂隙溶洞水奥陶系（O3s）灰岩岩溶水：分布于整个桥址区，上覆第四系全新统冲洪积粉质黏土、粉砂、中砂、粗砂、细圆砾土，粉砂、中砂、粗砂、细圆砾土，厚度从2.5~18.8m不等。奥陶系（O3s）岩性为灰色中厚层灰岩，溶洞发育于岩层中上部，溶洞直径0.1~14.1米，部分为空洞，部分为硬塑~软塑黏性土、砂夹碎石全充填或半充填，少量充填物为溶蚀明显的蜂窝状灰岩碎块。场地内岩溶发育面标高远低于地下水位，使基岩溶蚀带汇聚存贮大量地下水。岩层的富水程度与溶洞发育规律相吻合，其主要补给来源为大气降水、上部孔隙水及基岩裂隙水补给，岩溶水的径流、排泄比较复杂。2.4.4.3环境水对混凝土的侵蚀性判定按照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设（2005）157号）判定结果为地表水都有酸性侵蚀及二氧化碳侵蚀，化学环境作用等级为H1级；地下水有酸性及二氧化碳侵蚀，化学环境作用等级为H2级。2.4.5地震动参数地震烈度：6度根据《中国地震动参数区划图》（GP18306-2001）（50年10%概率），本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应鐠特征周期为0.35S,场地类别：Ⅱ类。3、岩溶区桩基施工方案3.1溶洞处理目的溶洞预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度，防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工，在钻孔桩施工之前进行，相当于在桩基础施工过程中，于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序，与桩基施工的各工序一起形成流水作业。3.2溶洞桩基地质灾害分析3.2.1岩溶区桩基施工的主要病因：一是覆盖层主要为易垮塌的流塑状淤泥和流砂；二是灰岩本身存在未充真的裂隙、溶洞。当桩基施工至溶洞、裂隙处时，孔内泥浆迅速渗漏，如补浆不及时，上部覆盖层由于护壁失稳而极易垮孔，严重者造成大规模地面沉陷。3.2.2由于溶洞及溶蚀发育，导致岩面起伏不平，有时甚至在桩径范围内亦出现有半边岩，冲桩过程中经常出现斜孔、卡锤、掉锤或冲锤开裂破坏等现象。3.2.3桩基一旦停止施工或者在清孔停止时，溶洞内已形成的稳定护壁往往由于负压释放，护壁失稳，导致灌注过程中出现沉渣过厚或者出现团块状夹石现象。桩基在首批水下混凝土灌注前溶洞内的充填物回流至孔内，导致桩底沉渣厚超标，桩中出现夹泥现象。3.3准备工作3.3.1施工技术和物资准备在施工过程中，若钻孔灌注桩钻进时遇到溶洞、裂隙地带，就会出现孔内泥浆急剧下降，如不及时补充水头和抛填粘土、片石等回填物堵塞溶洞、裂隙带的漏浆空洞，抬高水头以增加孔壁侧压力，孔壁土层就不能承受地下水和周围土层的侧压力，就会造成护简底部地层坍塌和埋钻的现象，护简周围地面大面积整体下陷，地面也可能出现裂缝。一旦出现这种异常情况，若处理不及时或处理不当将会影响到工程质量和人员、设备的安全，造成经济上的重大损失，施工周期也将延长。在施工前，现场负责人必须根据逐桩钻探资料认真研究各墩台溶洞分布的平面位置、高程、范围、连通性和有无充填物等情况，大概计算出溶洞的体积，并根据设计要求在现场备足水、粘土、片石、碎石、和水泥等必备材料，同时设置容量不小于2倍单孔容量的泥浆池和沉淀池，制备符合要求的优质泥浆，应急电源和施工机械也应作充分准备，确保意外情况出现时，能按照应急预案中的施工方案及时进行处理。3.3.2埋置好钢护筒为防止钢护筒在钻进成孔过程中水头突然下降、地层扰动后液化发生坍塌倾斜等事故，在埋置护筒时，将护筒0.5～1.0m周围内的原状土挖除，回填粘性土至护筒底以下0.5m处并夯实，然后通过定位的控制桩放样，把钻孔中心位置标于孔底，再把护筒放进坑内，然后移动护简、使护筒中心与钻孔中心位置重合。在护筒周围对称、均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实、达到最佳密实度，同时也选用刚度好、接头严密、不漏水、抗挤压的钢护简。3.4溶洞施工控制要点桩基础施工均采用冲击钻成孔工艺。由于大量溶洞的存在，给桩基础施工带来很多困难，大至分为三种类型：溶洞较小，钻孔过程中有漏浆现象；溶洞较小，钻孔过程中孔底岩面倾斜，溶洞漏浆；溶洞较大，钻孔过程中漏浆严重，大面积塌孔。针对施工过程中出现的情况采取相应的处理措施。3.4.1对于溶蚀发育轻微比较小的溶洞对溶蚀发育轻微、空洞不大、施工时漏浆量小的桩基施工，可采取反复投入黄土和片石，片石和粘土比例控制为1:1～1:1.5，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，增大孔壁的自稳能力；若溶洞内有充填物且充填物呈松散或软塑状态时,钻孔时出现漏浆现象，反复回填片石和粘土时，可加入一定比例的袋装水泥,通过冲击将回填物挤入溶洞，水泥可起到固结护壁的作用；若充填物已固结呈硬塑状态时,则可以直接冲孔,但需加大泥浆浓度以加强护壁。3.4.2对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等,冲孔时可采取投放片石、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。3.4.3对于空溶洞溶洞内无填充物或填充物较少,采用先填粘土和片石，锥形锤压入空溶洞，必要时采用压风机向孔内灌砂，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，然后再注浆固结。填充粘土和片石效果不佳时，利用冲击钻穿溶洞顶板后，灌注低标号砼，使砼面高于溶洞顶面，砼灌注时采取间歇方式，待砼达到一定强度后再继续钻孔，穿过低标号砼，钻至溶洞稳定层成孔。3.4.4溶洞发育且对桩基承载力有影响的桩基施工，在桩基施工前进行石粉加水泥压浆堆填处理,使溶洞封闭,保证钻孔过程中不漏浆，根据地质情况在每一根桩的中心