盐坝高速公路某桥溶洞处理方案

1、盐坝高速公路某桥溶洞处理方案一、 工程概况深圳市盐田至坝岗高速公路（以下简称盐坝高速公路）位于深圳市东 部沿海地区，全长约7km。盐坝高速公路是深圳市东部路网的重要组成部分， 是深圳市的重点建设项目。我部本次施工某段某合同段，即：某西互通式 立交主线 1#桥及 C-C、E-E 匝道桥。 某西互通式立交地处某镇和某小平原的 西南缘，该立交与坪山至西冲一级公路十字交叉，并同时上跨某至南澳现 有公路和某镇的金业路。它还与预留某东互通式立交（深圳市规划6#高速公路）共同完成其交通流的转换。全桥共计桩基 101 根，根据地质勘测资料，在桩中心处表明有溶洞的 点位共有 30 个。其具体布置情况及溶洞发育程

2、度详见桩基地质勘探平面 布置总图。本桥地质情况由上至下依次分别为杂填土、粘土、粉质粘土、含碎石 粉质粘土、弱风化结晶灰岩及微风化结晶灰岩，灰岩溶岩发育。溶洞大概 可分为4类，即空溶洞（12个）、多层溶洞（9个）、大型溶洞（H>4m的 8 个）、有充填物溶洞（ 21 个）。类型主要以有填充物溶洞为主，其充填 物主要有半充填淤泥质土、砂砾、碎石、卵石、粘土等。最大溶洞为左 3# 3孔，高19.4m。右2# 3孔为6层溶洞。多层溶洞一般高度较小。C匝 道 9#墩、 10#墩、 11#台；主线 1#桥 5#墩均处在岩溶较发育地区。 地下水主要为第四系冲洪积层的孔隙潜水和弱风化结晶灰岩中的裂隙水，

3、 地下水以接受大气降水补给为主，一般见溶洞孔的水位均偏低。某镇南部 中冠公司至高圳头一带河谷之下及其两侧隐伏着下石炭系灰岩、大理岩， 岩溶比较发育，岩溶水赋存于岩溶之中。本桥址地下水对桩基有中等腐蚀， 桩基混凝土应采取二级防护措施。二、 施工方案（一）方案的选择根据以上工程概况及施工特点，有溶洞的桩基主要采取如下方案：1、挖孔桩施工 当有溶洞的桩基地层中无较厚砂砾层或砂层，且溶洞水位较低时采用 挖孔桩的方案较为适宜。2、钻孔桩施工 当地层中有较厚的中粗砂层、风化严重的砾石、碎石；地下涌水量较 大时采用钻孔桩施工。3、护筒跟进法 当溶洞上方有较厚的砂砾层时，采用护筒跟进的方法，以防止坍孔。4、挖

4、钻结合法施工 主要针对挖孔法施工，当对地质情况难以掌握及地下水情况难以判断， 挖孔难以进行下去时，采取钻孔桩的施工方法。施工方法1、 适宜钻孔作业的有溶洞的施工 钻前准备工作 详细掌握溶洞出现的位置，并推断其范围大小。 对有溶洞的桩位地质、水文地质资料进行分析研究，制订适当的 施工方案和施工技术保障措施。 每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员， 让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况 以及应采取的施工方案。 备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料，确保溶洞钻穿时 迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作 业。 要有处理施工故

5、障的备用机具设备，如打捞、急救以及不同性能 的其他钻机、钻具等。 钻孔前先对场地进行平整，清除杂物，再进行桩基定位放样。同时 定位放线应注意： a. 依据已布设的平面控制加密导线控制点坐标和经复核 计算无误的各钻孔桩中心坐标，利用全站仪精确测设各桩位的中心桩； b. 采用正交线法定出该桩位的法线方向线控制桩，供护筒安装及机具定位使 用；c.每个钻孔桩的护筒安装就位后，应测量护筒顶标高，供检测孔深度、 桩底标高时使用。钢护筒内径比相应的桩径大30cm分节卷制，单节高度2m，埋设的深 度根据不同地质情况分别确定，对埋深较浅的护筒，采用挖埋法，即先在 桩位处挖出比护筒直径大 80-100cm的园坑，

6、然后在坑底填筑 50cm左右厚 的粘土，分层夯实，然后通过控制桩放样，把钻孔的中心位置标于坑底， 再把护筒吊放进坑内，用十字线在顶部找出护筒的园心位置，移动护筒， 使护筒中心位置与桩位中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使护筒 竖直，随后即在护筒周围对称，均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实， 使其达到最佳密实度，夯填时要防止护筒偏斜，护筒顶面至少应高出地面 0.3 米，以防杂物，地面水落入或流入井孔内。泥浆可用膨润土拌制，也可采用性能良好的其它粘土拌制，制浆池、储浆 池、沉淀池均设在钻机周围，并用循环胶管连接，以形成良好的泥浆循环 系统。成孔采用冲击钻机成孔工艺。 钻机支撑点远离桩位，支点距

7、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，同时钻机应用“八”字缆风绳拴拉。钻机安 装就位后，底座和顶端应平稳，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(直径 10-20cm)和粘土，粘土要做成泥球(© 15-20cm),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，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

8、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沙砾层时，为 防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取护筒跟进法施工。具体做法为： 首先将© 1.5m的钻头扩大至©1.7m，正常钻进至溶洞上方约1m处，将钻 头提起，用振动锤将内径1.5m、壁厚6mm的钢护筒砸至孔底，再将钻头直 径改为© 1.5m继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例 1:1）,采用1 1.5m的冲程将洞内冲砸密

9、实，再转入正常钻进。 对小型或多层溶洞，为防止其不与相邻孔窜孔或成孔后孔型有葫芦 状，必要时可灌注低标号砼进行填充，等强后再钻进。 钻孔达到设计标高并清孔后，对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底 地质是否与设计相符合,孔底泥浆沉淀厚度等进行检查,经监理工程师检 查合格后,进行清孔。第一次清孔采用掏渣法进行清孔，要求用手摸泥浆无 2mm3m大的颗粒为止，并 使泥浆的相对密度减小到 1.11.20 。降低相对密度的方法是在掏渣后用一 根水管插到孔底注入高压水,使水流将泥浆冲稀,泥浆相对密度逐渐降低 达到所要求的清孔标准后,即可停止清孔。钢筋笼制作与安装钢筋笼制作采用箍筋成型法。制作后的钢筋骨架必须放在

10、平整、干燥 的场地上。存放时,每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方木,以免粘 上泥土。每组骨架的各节段要排好次序,便于使用时按顺序装车运出。在 骨架每个节段上都要挂上标志牌,写明墩号、桩号、节号等。尤其定位骨 架钢筋,由与护筒顶面标高不同,其长度也不相同,因此更应标写清楚。没有挂标志牌的钢筋骨架，不得混杂存放，避免搞错，造成质量事故。存 放骨架还要注意防雨、防潮，不宜过多。钢筋骨架在钢筋加工场地分段制作，运至现场后吊入孔内，并在孔口 进行焊接接长。焊接采用单面焊，焊缝长度须满足施工技术规范的要求， 并将接头错开50cm以上。主筋接头采用搭结焊。为使钢筋骨架有足够的刚 度以保证在运输和吊放过程中

11、不产生变形，必要时每隔2m2.5m在粗箍筋上设十字撑。钢筋骨架用吊车起吊，第一段存入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护 筒口，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，最后将 最上面一段的挂环挂在孔口并临时与护筒口焊牢，以防止在灌注混凝土过 程中下落或被混凝土顶托上升。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高 来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。钢筋骨架在下放时 应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入，同时要 注意观察孔内水位情况，如发生异常，马上停止，检查是否坍孔。钢筋骨 架安放后的顶面和底面标高应符合设计要求，其误差不得大于± 5cm。 声测管采用

12、内径57mm壁厚3mm勺钢管，对接时采用内径为65 mm壁厚3 mm长为10cm的钢管接头，内部加入麻丝并将接头与声测管焊密实，以防 砼浆漏入管内，声测管的底口用钢板焊严实，顶口也用钢板焊接，进行密 圭寸，以防砼漏入。检测管在桩基横断面上的布置，当直径小于1.5m时，采用等边三角形布设；当桩直径大于 1.5m 时，采用正方形布设。声测管直接 焊接在钢筋笼内侧，并使检测管之间基本保持平行。第二次清孔由于在下钢筋笼和导管的过程中，沉淀厚度可能会增大，因此必须采 取二次清孔。具体方法是以导管作为作为吸泥泵的吸浆管进行抽浆法清孔。 水下混凝土的配制及灌注 灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注

13、意。钻孔应经 成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。 水下混凝土的塌落度以1822厘米为宜，并有一定的流动度，灌注 水下混凝土的工作应迅速，防止塌孔和泥浆沉淀过厚。灌注前，对孔底沉 淀层厚度应再进行一次测定，如超出规定厚度（设计厚度），可用一根水管插到孔底注入高压水3mi n 5mi n,使沉淀悬浮再立即灌注首批混凝土。 水下砼灌注采用导管法。导管使用前均应调直、试拼组装，并做水 密承压试验，准确记录试压编号及自下而上标示尺度。将首批混凝土灌入 孔底后,立即测探孔内混凝土面高度,计算出导管内埋置深度。漏斗和储 料斗需有足够的容量,即混凝土的初存量,应保证首批混凝土灌注后,使 导管埋入混凝土的深

14、度不小于 1m。 灌注开始后，应紧凑、连续的进行，严禁中途停工。在灌注过程中， 要防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底,使泥浆内含有水 泥而变稠凝结,致使测探不准确。应注意观察管内混凝土下降和孔内水位 升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除。导 管埋入混凝土的深度一般控制在 2m4m特殊情况不得小于1m或大于6m。 导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。 当导管提升到接头露孔口以上有一定高度，可拆除 1 节或 2 节导管。此时 暂停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后拆 除，同时将起吊导管的吊钩挂上待拆的导管上段的吊环，导管拆除后吊

15、起 拆除的导管徐徐放在指定位置，然后将漏斗重新插入井口的导管内，校正 好位置，继续灌注。每根桩灌注时间不应太长，尽量在 8 小时内灌注完毕， 以防止顶层混凝土失去流动性，提升导管困难。在灌注过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可 整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊。 当砼面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取以下措施：a. 尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混 凝土的流动性过小,可采取掺加缓凝剂、粉煤灰等措施增大其流动性； b. 当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时,应使导管底口处于钢筋笼底口 3 米以下和 1 米以上处，并徐徐灌注混凝

16、土，以减少混凝土从导管底口出来后 向上的冲击力；c.当孔内混凝土进入钢筋骨架4m5n以后，适当提升导管， 减小导管埋置深度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝 土对钢筋骨架的握裹力。当孔内混凝土面进入钢筋骨架1mr 2m后，适当提升导管，减少导管埋深，增大钢筋骨架下部的埋置深度。 为确保桩顶质量，在桩顶设计标咼以上应加灌一定咼度，一般桩顶 加灌0.5m0.8m高度。同时指定专人负责填写水下混凝土灌注记录，在灌 注到接近设计标咼时，要计算出还需要混凝土数量，通知拌和站按需要数 拌制，以免造成浪费。 在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低， 而导管外的泥浆及所含渣土稠

17、度增加，相对密度增大。如在这种情况下出 现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌 注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶 沉淀的泥浆挤入导管形成泥心。 在灌注混凝土时，每根桩应至少留取两组试块，桩长20米以上不小于 3 组。挖孔桩施工1 、 施工准备工作 详细掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围大小。 对有溶洞的桩位地质、水文地质资料进行分析研究，制订适当的施 工方案和施工技术保障措施。 每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让 具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以 及应采取的施工方案。 施测墩台十

18、字线及其护桩，定出桩孔准确位置。 在孔位处安装提升设备，为防止孔口坍塌，在井口周围用现浇砼进 行护壁，厚度20cm高3m2、孔壁支护的设计和施工为保证施工安全，护壁采用钢筋砼护壁，其结构形式为内外齿型，© 6钢筋靠内径放置，厚度为15cm现浇砼的施工一般采取自制的钢模板，每 节段由三块拼装而成。浇注砼时，拆上节，支下节，自上而下周转使用。 模板间用 U 型卡连接，上下设两道槽钢圈顶紧；钢圈由两半圆圈组成，用 螺栓连接，不另设支撑，以便浇注砼和下节挖土操作。砼用人工或机械拌 制，用吊桶运输人工浇注。3、井孔开挖挖掘时，要使孔壁稍有凸凹不平，以增加桩的摩阻力。挖掘方法视土 层性质而定。根

19、据地质勘测资料，地质情况由上至下主要分别为杂填土、 含砾石卵石粉质粘土、弱风化结晶灰岩、和微风化结晶灰岩。粘土为不透 水层，适合挖孔作业，采用短柄铁锹进行开挖，每挖掘1m深时就及时用钢筋砼护壁。含砾石卵石粉质粘土具有一定的渗水性，在此段地层作业要浅 进尺，即每挖深 0.5 米1.0 米左右，就快速支护，以防塌孔。进入到砂层 时，沿上层护壁外围每20cm打入© 20的钢钎，然后钢钎上绑扎草袋作为防 护，抽完水后浇注护壁 , 每节最大高度 0.5m。当挖孔进尺到溶洞顶面 1m 时，挖孔作业人员必须系安全带 , 安全带要 与井口上的挂梯或安全绳牢固联系，然后用风钻钻一个© 100

20、mm的孔，查看溶洞内是否有承压水，若有，人员则应迅速撤到地面等其自然排除，水 位稳定后再进行抽水，然后继续开挖。挖穿溶洞顶盖后，首先用水泵抽掉 洞内的稀浆或水，然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中，呆 30分钟，若正常， 方可将作业人员用钢吊笼放入空溶洞中。随后用砖砌外圈，且其要有足够 的壁厚、刚度，以防止灌注砼时护壁被挤垮，然后立模浇注钢筋混凝土护 壁。溶洞处理完成后，继续向下挖进。若溶洞内无承压水，在挖穿顶盖前，作业人员身上的安全带必须与孔 顶上的安全绳或钢爬梯相连接，以确保溶洞挖穿时作业人员的安全。下洞 前将鸽子或活鸡放入溶洞中，呆 30 分钟，若正常，方可进行洞内作业。进入溶洞后，要根据溶洞内

21、填充物的情况分别采取不同的措施： 若为空溶洞，首先将积水抽干，用砖砌外围，然后立模浇注钢筋 混凝土。 溶洞内有填充物，则根据填充物的种类分别采取不同的措施a. 填充物是中粗砂、粉细砂时，挖进时应浅进尺，强支护，沿上层护 壁外围每20cm打入© 20的钢钎,然后钢钎上绑扎草袋作为防护，每节最大 高度 0.5 米。b. 填充物为软塑壮粘土、含碎石粉质粘土时，采用短柄铁锹进行开挖， 每挖深1m左右就及时护壁。挖孔穿越弱风化结晶岩和微风化结晶灰岩时须采用松动爆破的方式进 行开挖。当进入爆破施工阶段，应让护壁砼有一定的强度后再进行另一个 孔的爆破施工。严禁用裸露药包，必须打眼放炮和严格控制装药

22、量，以松 动为主，以免护壁被炸坏造成坍孔，同时孔壁周围眼孔要加密，不装药， 以保证爆破后孔壁完整。挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用铁 皮桶盛水，人工提引排走，渗水量大时，可用水泵排走。4、劳动组织为便于缩短工期，施工顺序为一个墩基础的所有桩孔同时开挖，组织 四班制连续作业，即一个孔护壁完成后，在等强过程中进行另一个孔的挖 掘工作。每班 46人为宜，开挖 12人，提升出土及排水 34人，井上井 下人员交替更换。五、测量控制挖孔作业必须随时处于控制的状态，以免井孔空间几何尺寸超差造成 质量事故。桩位轴线采取地面基线十字网控制，挖孔作业高程水准点由控 制水准基点引致护壁顶面

23、。轴线及高程须经常校核。护壁及模板中线线控 制，系按第一节护壁顶面的十字线交点吊大线坠来控制。其后用尺杆找圆 周，用钢尺在第一节护壁顶面的水准点上量高程（或深度），以保证桩位、孔深和截面尺寸始终保持正确。六、终孔检查处理 挖孔挖到设计标高后，及时进行孔底处理，做到平整，无松渣、污泥 及沉淀等软层。嵌入岩层深度应符合设计要求，并及时向驻地监理工程师 报检。七、筋骨架制作及安装 钢筋骨架在场外预扎后吊入孔内，为保证钢筋骨架的正确位置，主筋 上安装砼保护层垫块，并在钢筋笼上口设撑拉装置，以防止钢筋笼在灌注 砼过程中出现变位现象。八、灌注砼 当孔底及附近孔壁渗入的地下水的上升速度较小时，采用在空气中灌注混凝土桩的方法。用导管灌注砼，其坍落度为 7cm9cm开始灌注时，孔 底积水深不能超过5cm，灌注的速度要尽可能加快，使砼对孔壁的压力尽快 地大于渗水压力，以防水渗入孔内。桩顶 2m以下灌注的砼，可依靠自由坠 落捣实，不必再用人工捣实；在此线以上灌注的砼要以振捣器振实。砼灌 注至桩顶后