大型溶洞施工方案

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大型溶洞施工方案

施工过程中,塌孔易使桩孔报废,给施工带来更大的困难。

A.在饱和粘性土及砂砾层中冲击时,泥浆比重不够,泥浆质量达不到要求,不能保证孔壁稳定性。

B.孔内水头高度不够或存在承压水,形成静水压力。

C.在对岩石的冲击过程中突遇岩溶洞隙,溶沟西藏自治区XX区渠道施工组织设计,溶槽,非填充性土洞,成孔内泥浆突然漏失;

D.冲击锤撞击孔壁或钢筋笼下放时撞击孔壁。

E.由于掏渣后未及时补充泥浆,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。

A.根据不同地层,选配相应的泥浆;

B.严格按规范及相关工艺要求进行施工,并经常注意孔内泥浆高度,并控制泥浆质量。

C.储备可供装载机自由铲用的足够粘土和片石;

D.每台桩机的泥浆池要制备不少于10m3的备用泥浆。同时钻进过程中确保泥浆泵的使用正常。

F.若没有停钻,留守人员要密切注意孔内情况,并备有装载机1台。一旦遇到土洞、溶洞时孔内泥浆水位迅速下降,应立即补充大量泥浆以保持孔内水位,防止塌孔、埋钻头事故发生,并投放片石和粘土,用冲锤小冲程慢慢冲击形成人造孔壁。进入岩层后,应继续注意观察,防止人造孔壁不坚,倒塌时补救不及。当出现一根桩碰到一连串溶洞时,要求在溶洞间的岩层用冲锤小冲程冲进。

A.在饱和粘性土及砂砾层中冲击时,应控制冲击速度,选用较大比重、粘度、胶体率的泥浆。或投入粘土块、块石、卵石,低锤冲击,使泥浆浓度增大,将块石、片石挤入孔壁增强护壁强度。

B.若孔口坍塌时,应立即拆除护筒并回填桩孔,重新埋设;若发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘土到塌孔位置以上1~2m,如果塌孔严重,应全部回填至孔口,再重新冲击。

C.吊入钢筋笼时应对准孔心竖直插入。

D.清孔时应保证孔内水头高度,并保证泥浆质量,清孔完成后,应立即进行下道工序;

7.1.4桩身缩径和扩径

缩径是指桩孔直径在一定范围内变小,扩径是指桩孔直径在一定范围内变大,扩径对桩的使用性能没有太大的影响,如无特殊要求,可不处理,但造成混凝土充盈系数加大,增大投资。缩径使桩的承载力降低,严重的必须进行处理。

A.根据地层情况,随时调整泥浆质量;

B.在饱和粘性土及砂砾层中控制冲击进尺速度及冲程大小;

C.随时校正冲击锤锤头有效直径。

在冲击此类岩土地层时,

A.应在孔内抛填纯粘性土块和片石反复冲击造壁,稳定孔壁。

B.始终保持泥浆浓度和足够的孔内泥浆面,确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。

C.成孔后应尽快清孔和灌注水下混凝土,减少孔壁在低浓度泥浆中浸泡的时间。

D.随时校正冲击锤锤头有效直径。并检查锤头焊接的合金块是否松动,发现问题,及时补焊,避免产生达不到设计桩径或掉落合金块而影响冲击进尺。

7.1.5断桩、夹泥、离析、蜂窝、桩头松散

冲击成孔桩的灌注,是采用水下灌注工艺,由下而上连续灌注,灌注时借助导管内混凝土柱的高度形成的压力,将混凝土压出管外,排挤泥水而充满桩孔,借助混凝土自重压力而进行捣实。在施工过程中易出现桩身断桩、夹泥、离析、蜂窝、桩头松散等质量事故。因此,要求混凝土和易性好,流动性大,所以严格按水下混凝土配合比配料,并准确控制加水量。

开始灌注时,第一槽混凝土应在储备充足后方可进行灌注,以保证混凝土把管口埋住,避免泥浆回灌,否则,桩底与基岩胶结差,产生离析、蜂窝。整个灌注过程中,必须在此期间仍维持冲击时的孔内水头及泥浆浓度,以免发生塌孔。导管在提升过程中不能超出混凝土面,应始终保持导管埋入混凝土中2.0m以上,6m以下,以保证混凝土连续排挤泥浆,否则泥浆混入混凝土就形成了断桩、夹泥的质量事故。

在较大岩溶洞隙的桩孔中,在浇灌混凝土时,应注意导管埋入混凝土的深度应大于3.0m以上,并随时测量桩孔内混凝土面的高低,避免混凝土在岩溶洞隙内流失或坍落的过程中产生断桩事故。

7.1.6防止因漏浆引起的孔壁坍塌

当冲孔至灰岩裂隙溶洞带时,如遇空洞或填充较差的溶洞时,将出现孔内泥浆大部分或全部漏失。这时孔壁土层内外的压力不平衡,将导致孔壁坍塌等事故发生,严重时甚至出现地表孔口坍塌,危及人身安全。此外,也可能由于溶洞裂隙水流入孔内,稀释了泥浆,使泥浆重度减小或变成清水,孔底沉渣变厚,无法返浆,更不能钻进。为解决这类问题,采取了下列措施:

合理规定施工顺序先外围桩而后中间桩。实践证明,按这种顺序施工,在中间桩冲击成孔时,漏浆现象明显减少、减弱,使得工效得以提高。

防坍孔措施:发生塌孔危险性最大的土层是基岩面以上的土层。为保证该段孔壁稳定,开孔施工时采用比设计桩径大200mm的钻头,冲击成孔至基岩面,然后下入钢套筒。在套筒外侧用黄土填实或填注按高强度级别配置的砂浆。这样即使孔内泥浆全部流失,也不致造成塌孔。

堵漏防渗措施自桩孔往外漏浆和自裂隙往孔中渗水都是由于存在渗水通道,所以应及时堵塞通道。在穿越灰岩裂隙发育带时,采用掷粘土球,再低锤慢击,反复进行多次,直至漏浆不影响正常施工为止。在穿越岩洞段时,除投掷大量粘土球外,还投入袋装水泥,堵漏效果更好。对个别渗漏严重的桩孔,灌注C20速凝水下混凝土进行封堵。这种方法,不但很有效,而且往往比采用钢护筒更经济。以上用于堵漏的方法原则上也可用于防止往孔内渗水。

7.2岩溶桥梁基础施工注意事项

①进行必要的水文、工程地质调查,研究墩台处岩溶发育情况,根据不同的地质条件遵循相应的处理原则,做好溶洞处理的准备工作,在施工中不可盲目完全依赖地质资料。

②每个墩台最好只用一台钻机施工。

如果在施工中发生坍孔事故,这些桩孔可能要报废回填重钻,损失很大,又延误工期。主要原因是为了缩短工期加快进度,在每个墩台用两台钻机同时施工,由于桩孔设计间距在同一个墩台都很近,很难避免相互间不发生震动影响,这种强烈的打桩震动,对本来就很薄弱的溶洞范围的泥浆护壁,是一个很不利的破坏因素,所以如无特殊原因应尽量避免在同一个墩台安两台钻机。

先安排外围桩而后中间桩,先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工。先外后内,小洞处先开孔,长桩处先开孔,桩位之间交叉开孔,步步包围,隔开和封闭的原则。

按这种顺序施工,在中间桩冲击成孔时,漏浆现象明显减少、减弱,使得工效得以提高。

在岩溶发育的地区,钻孔桩在同一个墩台内,每根桩因所含岩溶程度不同,其桩长往往十分悬殊。要先施工基岩面较低、桩较长的桩。如先施工较短的桩,再施工较长桩时,一旦发生塌孔,容易使已完成的较浅桩周围土层松动,桩底岩面变动,造成桩体沉陷报废或降低承载力。如果钻孔施工顺序安排不当,将极易发生坍孔、断桩等事故。

桥墩岩溶复杂,溶洞变化很大,而且可能有溶洞使桩孔相互连通。因此很难避免地下的相互干扰和影响。施工宜根据所含溶洞的情况,由深到浅、由多到少、由大到小的原则安排钻孔桩的钻孔顺序。这样做可以及时封闭和堵塞各桩孔间的岩溶孔洞和通道,使施工顺利进行。

④应重视溶洞的桩孔护壁方法

按照常规,桩孔护壁的方法是采用粘土泥浆护壁,如果溶洞较大也可采用“草袋粘土包”抛填的方法进行护壁。建议:凡溶洞大小超过1m、埋藏深度超过5m的溶洞地段,桩孔护壁应改用片石和粘土混填的方法,向溶洞地段大量抛填片石和干粘土。因为干抛片石的比重为1.8~1.9,与混凝土比重接近,这样处理后,桩孔护壁就不容易被挤破,保证施工的顺利进行。

⑤冲击成孔灌注桩终孔后,冲击破碎的冲渣,部分和泥浆一起被挤入护壁,大部分经掏渣筒或管锤取出,当冲渣太厚,泥浆不能将其全部悬浮上来,沉淀于孔底易形成沉渣。沉渣是桩基工程严格控制指标之一,桩底沉渣的厚度,直接关系到桩基沉降量大小的问题,而且影响混凝土与桩底胶结程度。因此,必须对孔内冲渣进行清除。

桩基成孔后的清孔过程中,既要注意清孔的质量,保证孔底沉渣厚度在规范设计图允许范围之内,又不能拖延时间,要及时灌注混凝土,以防在换浆清孔过程中溶洞内的填充物再次涌入孔内,特别有水流动的溶洞区。对较深桩,从冲孔到灌注混凝土时间间隔较长的桩沉淀较厚,清孔方法一般采用掏渣法、换浆法、喷射法3种方法配合清孔。首先,用掏渣法粗略清孔,然后,用换浆法清孔,钢筋笼下放完毕再用喷射法清孔。较浅桩,钢筋笼下放时间短,仅用换浆法清孔就可以了。检验清孔效果的建议方法是采用测绳下拴钢筋头放到孔底试探。如拉测绳比较重,表明清孔不太彻底,直到拉测绳下部与上部感觉一样为止,并且能清楚地感觉到钢筋头碰桩底岩石。

⑥地质资料不详的柱桩,桩孔达到设计标高后,仍需用地质钻从桩底再钻入基岩3~5m确认没有溶洞后才进行清孔,下钢筋笼,灌注水下混凝土。如发现桩底以下还有溶洞,就必须穿过溶洞,使桩底到达稳定岩面。

⑦在岩溶极发育、地下水极丰富的地区,第一层护筒都应穿过砂层卵石层,以防突遇溶洞漏浆,造成坍塌。

⑧针对岩溶地区特点,还要注意混凝土原材料的备料要充足,保证灌注桩的混凝土用量。

终孔清渣后灌注水下混凝土,除注意混凝土配合比、灌注时间及拌和机械外,针对岩溶地区特点,还要注意混凝土原材料的备料要充足,保证灌注桩的混凝土用量。在成孔过程中,孔壁周围和孔底都有可能有土洞、溶槽、裂隙,成孔时这些空间被泥浆充填,而在灌注水下混凝土时,容重较大的混凝土将容重较小的泥浆从土洞、溶槽、裂隙中置换出来,占据了这些空间,从而增加了混凝土体积,有时溶洞中的填充物密度比混凝土小,由于混凝土进入溶洞破坏了原来的平衡,使得成孔时并未发现的溶洞在灌注混凝土时却多用成倍的混凝土。就是这个原因,在灌注混凝土前备料一定要留有余地,防止发生因无料停工而断桩。

⑨嵌岩桩桩底高程的确定和终孔判断:

由于桩尖必须嵌入坚实的岩盘,且嵌岩深度不小于设计要求,桩径越大,嵌岩越深,对岩盘的整体性和规模性要求也越高。由于岩溶洞隙发育,石笋、溶洞、溶谭、“鹰咀岩”、“乌龟壳”、“半边岩”都有,这就很难保证基础完全达到设计要求。因此在施工中应特别注意桩底岩面是否平整,主要依靠观测,回转钻进时凭手感判断。冲击钻进时,则以观察冲击锤的工作状态,岩面平整时,一般不产生倒锤现象,倒锤说明岩面的不平整的斜面,并有部分是松散层,这就不可能保证嵌岩深度。

由于灰岩质地坚硬致密,在重锤的冲击下由井底可传出“咚、咚”的碰撞声,吊索呈反弹状态,如果是软基则声音嘶哑甚至无声,吊索更无反弹现象。这样综合终孔现象与设计标高结合可较准确达到设计要求。终孔标高的确定,还要根据具体的岩面坡度与岩溶形态在每桩一孔的资料基础上综合判断。

8.1岩溶发育强烈地段

冲击钻钻孔应按照墩台桩基钻孔桩的多少来布设,一般为墩台桩基钻孔桩的1/4~1/3(如墩台桩基钻孔桩为12根,所需的钻机为3~4台)。

8.2岩溶中等发育地段

冲击钻一般按照墩台桩基钻孔桩的1/4来配备,工期紧张,根据现场情况,加大临时征地可配备至1/3。

各机械与人员可交叉使用,岩溶发育强烈,溶洞较大地区,机械工作区域尽量小。

8.1质量控制要点与具体要求

9.1.1采取隔孔施工程序

在同一个墩(或台)的桩基中有长桩和短桩时,要求必须优先施工长桩,在长桩施工完成后才能施工短桩。

冲击成孔必须遵循隔孔施工程序,特别是两台或两台以上钻机在一个墩台上同时作业,由于互相振动干扰,表层覆盖层钻进时,容易造成钢护筒尚未跟进的情况,砂层液化坍塌。钻进至溶洞后,在同一层溶洞施工,容易造成干扰,甚至埋锤现象的发生。接近成孔时,其它钻机要暂停施工,防止事故发生。

9.1.2确保桩身成孔垂直精度

这是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校核钻架及钢护筒的中心位置,也可以通过钢丝绳判断成孔的垂直度,成孔后采用探笼检测垂直度和孔径。

9.1.3确保桩位、桩顶标高和成孔深度。

在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm,并认真检查回填土是否密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。

为有效地防止塌孔、桩孔偏斜等现象,除了注意钢丝绳的偏移量外,应根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10mm就要及时修整钻头。

由于深厚覆盖层地区岩溶桩基长度普遍较长,应采用气举反循环清孔,对于60m的长桩,4~6小时可以清孔完毕,且清孔比较彻底,而采用泥浆循环清孔,需要4~5天的时间,效率低,不利于桩孔的稳定。

溶洞内均采用片石粘土造壁,灌注混凝土后,由于压力增大,有可能击穿溶洞护壁,造成混凝土流失,导料管底部脱空后,造成断桩。因此在灌注过程当中,要密切注意泥浆面的变化,出现情况及时提拔导料管,拔出钢筋笼,重新冲击成孔。钢筋笼难以拔除的,可派潜水员割除钢筋笼。

群桩:100;单排桩:50

钻孔:小于1%;挖孔:小于0.5%

摩擦桩:不小于设计规定

支承桩:比设计深度超深不小于50mm

摩擦桩:符合设计要求,当设计无要求时,对于直径≤1.5m的桩,≤300mm;对桩径>1.5m或桩长>40m或土质较差的桩,≤500mm

支承桩:不大于设计规定

相对密度:1.03~1.10;粘度:17~20

Pa·s;含砂率:<2%;胶体率:>98%

箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距

10.1安全因素及要求

10.1.1安全交底,桩基开工前应对作业人员进行详细的安全技术交底,交底内容应包括地质情况、溶洞位置、溶洞高度、具体操作技术等。

10.1.2负责桩机操作人员,必须持证上岗,熟悉操作规程,有操作经验,对工作认真负责。能自觉遵守劳动纪律,严格执行各项规章制度;操作时不得穿拖鞋。

10.1.3钻机安装牢固,防止倾斜。钻机就位后,机身要用方木垫平,塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。

10.1.4钻孔中,应注意观察有无漏浆现象,特别是岩溶地质,随时补充泥浆,保证孔内水位。冲击钻施工时,应对附近建筑物的安全检测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏,以防人员掉入孔内。

10.1.5当冲击钻孔时,吊钻头的钢丝绳的松弛度应掌握适当。

10.1.6电动卷扬机在工作中,如遇停电或停机检查保养时,应将电源关闭,工作停止后,应将电关闭,锁好开关

10.2.1注意安全用电,电线不能直接敷设在地面上,应采取架空措施。配电箱加锁。

10.2.2每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等,及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。

10.2.3工作平台钻机平台上应满铺脚手板及设置栏杆、走道,并应随时清除杂物。

10.2.4凡不正在施工的孔口,均应加防护盖;冲击钻钻进作业中,应经常检查钢丝绳损伤情况,如断丝超过5%时,应及时更换钨金套,

应作拉力试验,钢丝绳与钻头连接的夹子数,应按等强度安装。

10.2.5钻机的卷扬机钢丝绳在卷筒上应排列整齐,卷绕钢丝绳时,严禁工作人员在其上跨越,卷扬机筒上的钢丝绳不得放完,应至少保留三圈,严禁人拉钢丝绳卷绕及用脚踢。

10.2.6泥浆池要加高度不小于80cm安全围栏,并设安全警示标志。

11.1环保影响因素分析及环保要求

11.1.1冲击钻机施工噪声大,夜间施工对附近居民造成影响,应协调好关系。

11.1.2泥浆应沉淀处理后排放,并符合环保要求必须及时清运渣土,防止污染。

11.2.1维护自然生态环境的措施

施工便道、施工现场生产、生活房屋、石料堆放和材料加工场等临时生产、生活设施的布置在指定规划的区域内。机械、车辆横向走便道,纵向走路基,严禁超越规定线路乱行驶,压坏草地、植被。营造良好的生活环境。在施工现场各生活区设置足够的临时卫生设施,经常进行卫生清理,同时生活区周围铺植草皮。

11.2.2设置环境监测点

施工中,严格按招标文件和相关规定的方案,设置环境监测点,以监测施工对周边环境的影响,并采取相应的措施,以保证当地的环境。

11.2.3大气环境保护

施工现场临时道路必须硬化,临时路面采用泥结石路面,经常洒水润湿,减少道路扬尘。

水泥、石灰等易飞扬的材料不得露天存放,必须采用封闭式库房或水泥灌。

对旱季施工扬尘,采用洒水降尘措施,减少粉尘污染,特别是在居民区和水源地更加注意。

11.2.4水环境保护

施工及生活污水的排放遵循清污分流、雨污分流的原则,各种施工废油、废液集中储积DB15T 353.1-2020标准下载,集中处理,严禁乱流乱淌,污染水源,破坏环境。

钻孔桩施工中产生的泥浆,都要进行二次沉淀处理,严禁将未沉淀的泥浆直接排入河中;沉淀池中净化后的水,用于路基施工和便道洒水;其它废料、废渣等废弃物也都要运到取土坑中,并加以平整。

施工作业产生的污水经过沉淀池沉淀,并经过净化处理,符合要求后进行排放。

11.2.6完工清场的环境保护措施

完工清场工作依据完工一段、清理一段、防护一段的工作原则进行。每当一段工程完工之后JJF(浙) 1159-2019 基桩自平衡法静载试验用荷载箱校准规范.pdf,对现场施工临时工程进行拆除,拆除的废物运至弃土场。

完工清场工作由负责本段工程的责任人执行,监督、检查完工清场工作情况,并将完工清场工作过程记录归档。

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