桩基钢护筒跟进法施工方案

乐昌至广州高速公路坪石至樟市段乐昌至广州高速公路坪石至樟市段 T10T10 合同段合同段 桩基桩基钢护筒跟进法钢护筒跟进法 施工施工方案方案 编 制 审 核 审 批 中中铁铁隧隧道道集集团团有有限限公公司司 乐乐昌昌至至广广州州高高速速公公路路第第 T T1 10 0合合同同段段项项目目经经理理部部 二二 一一二二 年年二二月月 目目 录录 一 编制依据一 编制依据 1 二 工程概况二 工程概况 1 2 1 设计概况 1 2 2 工程地质 3 2 3 水文地质 3 三 钢护筒跟进施工方案三 钢护筒跟进施工方案 4 3 1 工艺流程 4 3 2 施工工艺 4 3 3 护筒刃脚固结处理 5 3 4 拟采用钢护筒跟进法施工的桩基 6 四 施工应急处理措施四 施工应急处理措施 7 4 1 突发事件安全风险分析 7 4 2 各种突发事件的处理措施 7 4 2 1 施工中遇到溶土洞应急措施 7 4 2 2 过串珠状溶洞应急处理措施 8 五 人员 机械配置五 人员 机械配置 9 5 1 人员配置及分工 9 5 2 机械设备配置 10 六 安全 质量保证措施六 安全 质量保证措施 10 6 1 安全保证措施 10 6 2 质量保证措施 11 6 2 1 施工组织管理方面的措施 11 6 2 2 施工技术措施 11 1 一 编制依据一 编制依据 1 乐昌至广州高速公路坪石至樟市段 T10 合同段施工设计图 2 桩基地质勘察资料 3 公路桥涵施工技术规范 JTJ041 2000 4 公路工程质量检验评定标准 JTGF80 1 2004 5 本工程的施工特殊性 马渡互通桥跨京珠高速和跨 G323 公路 二 工程概况二 工程概况 2 1 设计概况设计概况 T10 合同段位于韶关市境内 起点里程 K87 747 终点里程 K99 000 本合同段范围内包括马渡互通特大桥 乳源河和江湾河两座大桥 其位置及范围见图 2 1 2 2 图 2 1 工程位置图 乐广高速公路坪 石至樟市段 S250 省道 T10 合同段起点 K88 747 G4 京港澳高速 T10 合同段终点 K99 000 G323 国道 乐广高速 乐广高速T10标段G4京港澳高速现有公路 图例 2 图例 桥梁 隧道 新建线路 里程 江湾河大桥 乳源河大桥 马渡互通主线桥 马渡枢 纽互通 西岸小桥 乐广高速T10 合同段终点 YK99 ZK99 YK98 ZK98 YK97 ZK97 YK96 ZK96 YK95 ZK95 YK94 ZK94 YK93 ZK93 YK92 ZK92 YK91 ZK91 YK90 ZK90 YK89 ZK89 K88 乐广州高速T10合同段起点 N 乐昌方向 广州方向 长基岭隧道 龙归隧道 辅助横洞 图 2 2 T10 合同段范围平面示意图 本合同段马渡互通特大桥 乳源河大桥及江湾河大桥下部桩基础设计均采 用钻孔灌注桩 以中风化灰岩作为基础持力层 桥梁设计参数见表 2 1 表 2 1 桥梁设计参数表 序号桥梁名称中心桩号 桥梁全 长 m 基础类型 总长 m 根数 1马渡枢纽互通 ZK95 310 152088 主线桥 YK95 452 711840 1 2m 1 5m 1 8m 桩基础 9614 225 A 匝道桥AK0 476 15614 9 1 3m 1 5m 桩基础 1098 56 B 匝道桥BK0 204 1223 1 2m 1 3m 桩基础 556 26 C 匝道桥CK0 461 05405 8 1 2m 1 3m 1 5m 桩基础 844 45 D 匝道 1 号 桥 DK0 145 31563 03 1 2m 1 3m 桩基础 180 10 D 匝道 2 号 桥 DK0 500 785143 1 2m 1 3m 桩基础 288 18 E 匝道桥EK0 464 26595 8 1 3m 1 5m 桩基础 1067 54 F 匝道桥FK0 152 63134 5 1 3m 桩基础 223 14 3 G 匝道桥GK0 526 0273 1 2m 1 3m 桩基础 490 28 H 匝道桥HK0 476 885343 1 2m 1 3m 桩基础 684 38 拼宽小桥LK103 29424 1 0m 1 2m 桩基础 148 14 ZK96 967 5671 8 2乳源河大桥 YK96 954591 8 1 2m 1 5m 1 8m 桩基础 2371 108 ZK98 381 5421 8 3江湾河大桥 YK98 408436 8 1 2m 1 5m 1 8m 桩基础 1756 76 ZK89 64536 04 4西岸小桥 YK89 646 536 04 1 0m 1 2m 桩基础 480 32 2 2 水文地质水文地质 桥址区地表水为河沟水 受季节影响明显 地下水为第四系孔隙潜水 基 岩裂隙水及岩溶水 孔隙潜水主要赋存于第四系冲洪积层中 含水量丰富 局 部具有承压性 基岩裂隙水主要赋存于砂岩 灰岩中 水量较贫 岩溶水主要 赋存于灰岩岩溶发育部位 基岩在钻探过程中 存在溶洞的钻孔及部分基岩裂 隙较发育的孔 钻至溶洞及裂隙处出现微弱 严重漏水现象 说明溶洞或裂隙 及溶隙间有一定的连通性 且存在较大的储水空间 其水量丰富 地下水的补 给来源于大气降水及砂层和溶洞 溶隙的侧向迳流补给 向下游排泄 区内地 下水主要接受大气降水的垂直入渗补给 总体径流方向向溪汇集 地表水主要 顺坡向沟溪排泄 区内地表水 地下水径流条件较好 区内地下水水量较丰富 对拟建桥梁墩 台基础施工影响较大 2 3 工程地质工程地质 桥址区出露地层主要为下统石磴子组 C1ds 石炭系测水组地层 C1dc 及第 四系冲洪积层 Qal pl 坡积层 Qdl 残积层 Qel 填筑土 Qme 种植土 Qpd 地层从上到下依次为 填筑土 种植土 淤泥质土 粉质黏土 细砂 中砂 粗砂 角砾土 圆砾土 碎石土 卵石土 风化煤层 风化页岩 风化砂岩 风化灰岩 风化泥灰岩 风化粉砂岩 不良地质 不良地质 本次勘察揭露岩溶等不良地质 特殊岩土层为谷地中软土和煤 层 影响拟建桥台 墩的稳定性 须采取相应的处理措施 岩溶影响拟建桥台 4 墩的稳定性 桥梁基础应嵌入完整连续的灰岩内 且应保证桩端持力层及其应 力扩散范围内不能存在有溶洞 溶槽或其它临空面 溶洞情况 溶洞情况 通过对桩基地质勘察资料统计 绝大部分桩均存在溶洞 且溶 洞数量都在 2 个以上 溶洞高度 0 1 26 9m 不等 其中 8m 以上溶洞共有 30 个 有全充填 半充填 无充填三种 溶洞充填物有粉质粘土 灰岩碎块 卵石土 根据本项目的施工特点 马渡互通桥主线和匝道桥上跨京珠高速和 G323 线 为确保京珠高速和 G323 上的施工安全 桩基拟采用钢护筒跟进法施工确保既有 线上的行车安全 三 钢护筒跟进施工方案三 钢护筒跟进施工方案 3 1 工艺流程工艺流程 施工准备 钻机就位 灌注水下砼 震动下沉钢护筒 冲击钻孔通过溶洞顶板 下沉内护筒 清孔 安放钢筋笼 导管 随钻进随检孔 加工钢护筒 投入粘土 测量定位 冲击钻孔至桩底 二次清孔测量沉碴厚度 5 3 2 施工工艺施工工艺 外护筒直径较设计桩径大 20cm 内护筒直径较设计桩径大 5cm 护筒采 用 8mm 钢板制作 施工程序 根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况 按照先短后长 先 易后难 先外后内的原则确定各桩施工顺序 外护筒下到岩面以后 即开始对覆盖层和顶板进行冲钻 其钻孔方法与 传统的冲击钻孔方法相同 但成孔的桩径比设计桩径大 7cm 以便内护筒顺利 通过顶板 护筒跟进示意如下图 当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时 为使开孔坚实 竖直 圆顺和对继续钻孔起导向作用 应在钻孔前抛 0 5 1 0m3的小片石和适 量粘土 借钻头冲击力把泥浆 石块挤向孔壁 以加固护筒刃脚 当内护筒下沉到位后 在内外护 筒间进行抛石压浆处理 以增加护筒的 整体刚度 之后进行内护筒的排泥和稳 固岩面的钻孔 双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔 为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接良好 灌 注水下砼之前需用高压水冲射排除残碴 内护筒刃脚处理示意图 冲压孔壁 块石 粘土 碎石水泥压浆壁 溶 洞 基岩面 外护筒内护筒 6 3 3 护筒刃脚固结处理护筒刃脚固结处理 当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时 钢护筒周边不可能 与岩面完全接触 加上岩面岩面一般较为倾斜 内护筒与岩面之间一般往往会 形成较大间隙 若不加以固结 在入岩冲进过程中会成为桩孔与桩外的通道 极易造成埋钻和过护筒脚时产生偏孔或斜孔 留下质量隐患 在施工中采取的方法如图所示 利用冲击成孔时对孔壁会产生挤压的特点 在钢护筒刃脚范围内抛填块石 粘土 用 2 4m 冲程进行冲压 使其密实造壁 反复多次 直至孔底平整才可以向下冲进 处理同时可以冲平参差不齐的岩面 3 4 拟采用钢护筒跟进法施工的桩基拟采用钢护筒跟进法施工的桩基 序 号 桥名墩号桩号 桩径 m 桩长 m 桩顶标高桩底标高 稳定层 标高 护筒 长度 重量 t 1 A19361 31861 1843 1854 574 81 28 2 A19371 31861 1843 1854 025 41 44 3 A2038 11 33360 2627 2630 2628 27 50 4 A2038 21 33560 2625 2643 8314 63 88 5 A21391 34459 9915 9932 5325 76 84 6 马渡互 通 A 匝 道桥 A21401 34159 9918 9922 2935 99 55 7 C5131 51159 30648 30651 595 91 80 8 C5141 51459 30645 30650 836 72 04 9 C6151 52160 1139 1147 2211 13 39 10 马渡互 通 C 匝 道桥 C6161 52360 1137 1150 2982 44 11 E1935 11 32361 0238 0248 3910 82 87 12 E1935 21 32361 0238 0242 1817 14 55 13 E2240 11 32466 6642 6646 0118 85 00 14 马渡互 通 E 匝 道桥 E2240 21 32066 6646 6651 6713 23 51 15 F111 31260 3748 3752 066 511 73 16 F121 32460 3736 3751 856 721 79 17 F211 31061 6551 6555 334 521 20 18 F221 31361 6548 6555 044 81 28 19 F311 32163 76842 76849 3112 73 38 20 F321 32863 76835 76837 8224 16 41 21 F411 32261 72639 72643 3216 64 42 22 马渡互 通 F 匝 道桥 F421 33061 72631 72640 92195 05 23合计 81 34 备注 后附桩位平面图 7 四 施工应急处理措施四 施工应急处理措施 4 1 突发事件安全风险分析突发事件安全风险分析 根据岩溶处理的施工特点及本工程地质情况 充分考虑到施工技术难度和 困难 不利条件等 经多方讨论和分析 确定在冲孔时可能发生的突发事件 安全风险分析如下 1 成孔过程中遇到厚砂层时泥浆物理指标不合适 造成孔壁坍塌 2 冲孔桩施工中遇到未探知的土洞溶洞或是过串珠状溶洞时 孔壁坍塌 严重时引起地面塌陷 3 临时用电防护不到位或违章操作造成的触电事故 4 机械设备因维修保养不到位或违章操作造成的机械事故 4 2 各种突发事件的处理措施各种突发事件的处理措施 4 2 14 2 1 施工中遇到溶土洞应急措施施工中遇到溶土洞应急措施 在施工中可能遇到未知的溶土洞 当冲锤穿破溶 土洞顶板 孔内的泥浆 速度流失 造成砂层段孔壁内外压力失稳而溜坍 严重时可引起地面塌陷 技术人员及钻机充分掌握地质情况 每个孔的地质资料都发给相关人员 让其充分了解溶洞的位置 大小等 做到冲孔时心中有数 在现场应准备足够的小片石或狗头石 直径 10 20cm 和粘土 粘土要做 成泥球 15 20cm 同时组织足够的水源 在施工过程中配备一台 ZL50C 型 装载机 司机随时候命 根据冲孔进尺和冲绳拌动的情况 结合孔桩所处的地 质描述图 判断出孔底位置是否是进入灰岩 在 1 1 5m 范围内变换为小冲程 逐渐将以防止卡锤 在入岩后要有专人观测护筒内泥浆面的变化 根据冲孔的进尺情况 如果 进尺由慢突然变快 或泥浆面突然下降 这时说明击穿了未知溶洞 当遇到溶 洞漏浆时 迅速铲起片石和粘土填孔 同时集中水泵往孔内大量补水 应迅速 补水和改变冲程以防止斜孔和卡锤 如果此时出现斜孔 则采用块石和粘土对 斜孔部位全部回填 重新冲击成孔 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 8 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 如此反复使冲孔顺利穿过溶洞 如果遇到多层溶洞 先对溶洞大小和是否为串珠状溶洞进行判定 如为串 珠状溶洞 且漏水 则直接采用钢护筒通过 其施工方法见 过串珠状溶洞施 工 如不存在这种情况 则采取向溶洞内直接充填片石和粘土 泥浆护壁通过 对于遇到特大型溶洞或半充填的溶洞 且溶洞上方有较厚的沙层时 先向 孔内回灌浓泥浆 同时抛填块石和粘土球 采用小冲程冲砸固壁 直至漏浆现 象消失 如果出现一下冲破溶土洞顶板 泥浆突然间流失 引起整个孔坍塌严重 则迅速提起冲锤 要求人员马上离开钻机 待不再坍塌后 对整个孔进行回填 处理 先进行预处理后 重新成孔 4 2 24 2 2 过串珠状溶洞过串珠状溶洞应急处理措施应急处理措施 根据现场成孔深度和超前地质冲孔的资料相对比 以及结合钻杆钻进速度 判断出孔桩接近溶洞顶部岩层时 提起冲锤 钻杆 移开回转钻机 采用冲击 钻机冲孔 用冲击钻冲孔时 要求轻锤慢打 使孔壁圆滑坚固 提升高度一般 不超过 50cm 所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检查 其它施工工艺及注意事项 与常规相同 当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤 在顶部厚度范围上下慢 放轻提 冲锤不明显受阻碍 说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的 在施工现场准备足够的粘土和块石 同时制备大量的泥浆 根据超前钻探 得的串珠状溶洞顶标高反算出地面至第一个溶洞顶的深度 根据此溶洞与钻进 深度相比较可知是否到达溶洞顶部 装载机和小推车就位 密切注意泥浆面变 化 一旦穿通溶洞后 提起冲锤 向孔内回灌泥浆 向孔内回填片石和粘土 如果不发生塌陷 则用冲锤冲击孔洞内孤石和突石 对洞底部斜岩面进行冲平 以保证钢护筒顺利下放 过第二个溶洞按过第一个溶洞的方法过进行 注意事项 1 过每层溶洞顶薄岩层时要采用小冲程锤击 防止一下把岩层击穿后引 起钢护筒脱落下沉 严重时引起地面塌陷 9 2 冲破岩层后 要及时提起冲锤 防止塌孔引起卡锤 3 在溶洞内采用小冲程冲击 以防止卡锤 同时清理洞内的突石 锤平 洞底部斜岩面 以保证钢护筒在下放时不会较大的产生偏斜 五 人员 机械配置五 人员 机械配置 5 1 人员配置及分工人员配置及分工 人员配置及分工见 5 1 所示 表 5 1 施工人员配备计划表 序号序号部门 工种部门 工种人数人数备注备注 一管理层管理层 1冲孔桩作业队队长2 2现场技术人员2 3现场安全员1 合 计4 二作业层作业层 1机械司机30 2泥浆拌制及泥浆清理工人4 3钢筋工8 4电焊工4 5电 工2 6杂工4文明施工 合 计52 总 计57 5 2 机械设备配置机械设备配置 设备配备遵循原则 根据单项施工技术要求和施工作业条件确定设备选型 按照施工进度计划指标配备设备台数 生产能力留有余地 同时考虑突发性事 件所需的工程抢险应急设备 主要设备配备计划见下表 5 2 所示 表 5 2 主要施工设备表 序号序号设备名称设备名称数量数量规格型号规格型号 主要工作主要工作 性能指标性能指标 使用部位使用部位 10 序号序号设备名称设备名称数量数量规格型号规格型号 主要工作主要工作 性能指标性能指标 使用部位使用部位 1冲击钻机6 1 3m 1 5m 1 8m 2导管及提升井架2砼灌注 3泥浆泵62L 2PWL40m3抽泥浆和回灌泥浆 4钢筋弯曲机1GW40B 40 钢筋笼加工 5钢筋切断机1FGQ40A 40 钢筋笼加工 6交流弧焊机3BX1 500500A钢筋笼加工 7装载机1ZL50C应急用 8小斗车4应急用 9抽水机5QY80 12 2 22 2KW应急及抽基坑水 10发电机1DFC120GF120kw自发电 六 安全 质量保证措施六 安全 质量保证措施 6 1 安全保证措施安全保证措施 1 冲孔桩施工时 应查明土洞 溶洞分布范围和类型 确定处理方案 技 术人员及冲孔作业人员应充分掌握地质情况 每个施工段的地质资料都发给相 关人员 让其充分了解施工作业点地质情况 做到施工时心中有数 施工中如 遇到溶洞 发生坍孔 则操作司先提起冲锤 人离开钻机 挖掘机迅速铲起片 石和粘土填孔 同时集中水泵往孔内大量补水 以防止斜孔和卡锤 待处理完 成后 再进行重新冲孔作业 2 冲孔过程中 非相关人员距离钻机不得太近 防止机械伤人 挖掘机处 理地面塌陷时 现场应有警戒人员 无关人员不得进入挖掘机旋转范围内 3 钻孔接近溶洞时 必须严格掌握松绳量 要勤松 少松 防止击穿岩壳 卡住钻头 4 钢筋笼吊装过程中必须注意 对接完毕 必须检查作业人员的脚是否缩 回 防止钢筋笼下放时将脚刮伤甚至将人带入孔中的事故发生 吊装前应检查 钢筋笼中是否有余料未清除 吊装过程中无关人员禁止进入警戒区内 5 吊车提升拆除导管过程中 各现场人员必须注意吊钩位置 以免将头砸 伤 导管安装须注意 导管对接必须注意手的位置 防止手被导管夹伤 6 砼浇注过程中 砼搅拌运输车倒车时 指挥员必须站在司机能够看到的 11 固定位置 防止指挥员走动过程中栽倒而发生机械伤人事故 轮胎下必须垫有 枕木 倒车过程中 车后不得有人 7 钢护筒接长安设时 操作人员不得在吊锤下作业 8 施工时的高压泥浆泵应做好以下安全检查工作 泵体内不得留有残渣和 铁屑 各类密封套完整良好 无泄漏现象 安全阀中的安全销要进行试压检验 必须确保在规定达到最高压力时 能断销卸压 决不可安装未经试压检验的或 自制的安全销 指定专人管理 压力表定期检修 保证正常使用 6 2 质量保证措施质量保证措施 6 2 16 2 1 施工组织管理方面的措施施工组织管理方面的措施 1 邀请设计 监理 科研和大专院校等单位专家参加技术攻关研讨会 制订切实可行的施工方案 2 对施工人员进行技术培训 制定相应的规章制度 使施工人员有章可 循 强化组织指挥 建立必要的奖惩制