岩溶地区桥梁桩基施工技术

岩溶地质桥梁钻孔桩施工

——桥梁施工技术第1页序言

由于在岩溶地域进行桥梁钻孔桩施工过程中，极易发生坍孔、卡钻、埋钻现象，威胁施工安全、影响工程质量、制约工程进度。通过对岩溶地域溶洞分析，结合工程实际，提出了针对多种溶洞不一样处理办法和施工办法，可供岩溶地域钻孔灌注桩施工参照。第2页

目录

一、溶洞分类二、方案选定三、溶洞处理办法四、钻孔施工五、质量控制

第3页一、溶洞分类

根据地质构造和溶洞情况发育情况，溶洞可分为下列几个类型：1.按溶洞大小分（1）大溶洞：溶洞高度＞3m；（2）小溶洞：溶洞高度＜3m。2.按溶洞填充状态分（1）全填充溶洞：洞内完全充填亚粘土、亚砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状；（2）半填充溶洞：洞内二分之一左右有填充物，顶部为空腔；（3）无填充溶洞：洞内无填充物即空洞。3.按是否漏水分（1）全漏水溶洞：严重漏水并与其他溶洞或地下河连通；（2）半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；（3）不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。4.按溶洞垂向个数分（1）单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；（2）多层溶洞：桩基范围内仅有多层溶洞。第4页二、方案选定根据溶洞大小及填充情况等，选定经济可行处理方案，一般选定标准见下表：

溶洞高度填筑情况处理方案3m下列填粘土或片石3m～6m全填充填粘土块或片石半填充或无填充灌低标号混凝土、压浆3m～10m半填充或全填充压双液浆无填充灌砂、压浆10m以上全填充填粘土块和片石半填充或无填充钢护筒跟进第5页三、溶洞处理办法注双液浆法注双液浆一般适用于10m下列半填充或全填充溶洞处理。（1）目标溶洞内注双液浆预处理目标是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达成一定强度（20MPa以上），避免钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况发生，保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序顺利完成。（2）加固原理注双液浆加固特点是注浆材料可在十几秒或在几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材料利用率高，比较经济。浆材结石率为100％，即1m3体积浆材可得1m3结石体。对溶洞中砂、砾等土体，浆液是通过渗入作用板结砂和砾；对于溶洞中稀土、亚粘土等土体，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体；对于无填充物和半填充溶洞空间，浆液是通过充填作用填满溶洞。

第6页三、溶洞处理办法

注双液浆法（3）工艺压浆材料采取普硅32.5R水泥与化学剂（水玻璃）。1.布孔根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每个墩台布置6～8个压浆孔。施工能够利用桩基地质勘探钻孔逐桩进行注浆，方便节省钻孔时间和费用。2.钻孔注浆孔径为80mm～110mm，钻孔采取地质钻机，孔深要求达成最深溶洞底部。注浆管插入溶洞中下部。3.压浆采取双液压浆系统进行全孔压浆，要求少许数次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液百分比，反复试验，掌握浆液凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。

第7页三、溶洞处理办法

灌砂、压浆法灌砂压浆是溶洞预处理方案之一，一般适用于6～10m无填充溶洞处理。主要通过灌砂填塞溶洞空间，采取压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实混和体，避免在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。灌砂压浆孔和注双液浆钻孔施工办法相同。灌砂采取干燥、洁净中粗砂，并进行清筛，避免掺有杂物造成堵管。一种桥墩内各注浆管内灌砂、注浆轮流进行，也可同步进行。灌砂时分几次进行，第一次灌砂高度约4～5m，然后将注浆管插入灌入砂中一定深度，向砂中压入一定量水泥浆。压浆后采取清水冲洗注浆管，避免水泥浆粘附在管壁上，影响下一次灌砂、注浆。注入水泥浆初凝后，进行下一次灌砂、压浆，反复进行，直至灌满，使溶洞内充满砂浆。第8页三、溶洞处理办法填充粘土和片石法

采取粘土和片石填充适用于高度6m下列全填充、半填充和无填充溶洞处理，长处是方便、快捷，节省费用。当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会所有流失或部分，严重时会造成塌孔，这时可采取片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采取钻头冲击一遍，尽可能使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采取钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填、冲击，一次不行两次，两次不行三次，反复回填、反复冲击，直至形成泥石护壁不再漏浆为止。高度10m以上溶洞采取回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石等透水层、座落在不透水层上，尤其是多层溶洞，以避免溶洞漏水、钻孔内水头急剧下降而造成坍孔。

第9页三、溶洞处理办法灌低标号混凝土法

对于较大溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采取填粘土和片石办法难以成孔，或者成孔后在灌注水下混凝土时孔壁被压垮，这时可采取灌低标号混凝土办法处理。施工准备和开孔办法同填粘土块和片石办法，当击穿溶洞顶壳发生漏浆时，为节省混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土。混凝土灌至溶洞顶1m以上，待混凝土达成一定强度后再继续钻孔。

第10页三、溶洞处理办法

钢护筒跟进法

在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取片石粘土回填、灌注混凝土仍然无法成孔时，可采取钢护筒跟进法施工。这种办法就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水流动，便于钻孔施工。在垂向溶洞较多、桩基较长时，钢护筒跟进困难，不能一层跟进究竟时，可分次钻孔、分级跟进护筒（1）钢护筒内径确实定现场根据桩孔穿过大溶洞数量，确定钢护筒级数，每增加一级，钢护筒内径增加0.25m，最小一级钢护筒直径大于桩径0.2m。为确保钢护筒刚度，避免受压变形，钢护筒采取8～10mm钢板卷制。第11页三、溶洞处理办法

钢护筒跟进法

下沉钢护筒时，由大到小，分级逐次下沉进行。先钻大孔，下沉大护筒，再钻小孔、下沉小护筒。假如穿过1层溶洞，就采取1级钢护筒，每增加1层溶洞，就增加1级钢护筒。护筒跟进法施工次序见下列图。钢护筒跟进法施工示意图

第12页三、溶洞处理办法

钢护筒跟进法

（2）钢护筒长度确实定钢护筒长度确实定，护筒长度L＝h＋3（m）（h为地质超前钻确定溶洞高度），假如钢护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。

第13页四、钻孔施工

钻孔施工工艺流程

岩溶地域冲击钻孔施工工艺流程如下列图。

多层溶洞研究设计和地质资料制定详细施工方案和安全质量确保措施测量放样埋设护筒制备泥浆、建循环系统钻机就位钻机施工第一次清孔终孔检查继续钻进岩溶处理钢筋笼安放导管试拼并做水密试验安装导管制作钢筋笼并移至孔位二次清孔灌注桩基混凝土测量砼面高度和埋管深度拔除护筒桩基检测试件制作第14页四、钻孔施工

钻孔施工准备

（1）根据地质资料预测施工中也许出现问题，制定钻孔施工方案，并向钻机操作人员进行技术交底。（2）备足粘土块、片石和水泥等材料。（3）钻孔施工前，测设墩台中心线，按设计图纸正确测定桩孔中心线，并设置护桩。第15页四、钻孔施工

埋设护筒

钢护筒根据桩径大小、地层条件分别采取6～10mm厚钢板卷制焊接成圆形，直径较桩径大约40cm。护筒长根据设计、地质、水文情况选定，由单节或多节短护筒焊接而成。护筒一般长为1.5～2.5m。单节钢护筒采取人工挖孔埋设，使筒顶高出地面500mm，护筒底部四周填塞粘土扎实，避免漏浆；护筒埋设好后，护筒中心与设计中心偏差不得超出50mm，倾斜度不得大于1%。多节钢护筒第一段人工埋入，钻孔达成一定深度后，焊接第二节，在护筒顶放置护帽，利用钻头将钢护筒冲击入土，然后冲孔，再焊接第三节护筒，如此循环，直至达成需要深度。

第16页四、钻孔施工钻孔

钻机就位时用方木垫平，将钻头中心线对准桩孔中心。冲击钻孔一般采取钻头冲击造浆。冲击造浆时，在护筒内投入优质粘土块和不大于150mm片石并注水，用钻头把粘土冲击成粘稠状泥浆，寄存在泥浆池内备用。取样测试泥浆各项指标，泥浆性能指标应满足下表。序号测定项目指标范围备注1比重1.1～1.4

2黏度一般地层16～22s，涣散易塌地层19～28s清孔后符合指南要求3含沙率新制泥浆不大于4%

4胶体率不不大于95%

5ph值＞6.5

第17页四、钻孔施工钻孔

开孔时用小冲程钻孔，低锤轻打，同步加入不大于15cm片石，反复冲击2～4次，挤密护筒底部周围土层，确保钻孔开孔圆顺，避免坍孔。钻进至护筒底2～3m后加大冲程，主绳放长量为3～5cm。同步加强钻孔地质检查、复核，并密切注意观测钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，避免不正常情况发生。根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观测、勤检查，钻头冲击岩层响声、抽取岩样判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，避免击穿岩壳时卡钻。钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最后到不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。第18页四、钻孔施工换浆、清碴

伴随孔内钻碴增多，泥浆变得粘稠，粘滞性逐渐增大，钻孔速度逐渐下降，必须进行换浆清抽碴。清碴可采取抽碴法、换浆法进行，一般情况下每钻进0.6～0.8m清碴一次，向孔内压入新鲜泥浆，同步将孔内粘稠泥浆置换出来。桩孔钻至设计标高后，及时请监理工程师和设计单位对孔深、孔径、孔倾斜及孔位偏差进行实测检查、签证，合格后进行清孔。第19页四、钻孔施工第一次清孔当孔底标高及孔径达成设计要求、检测合格后，即可进行清孔。清孔可采取管径150mm吸泥机进行，同步应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免塌孔。当孔内排出泥浆各项指标复核规范要求后，即可停顿清孔，质检通过后，吊装钢筋笼。第20页四、钻孔施工吊放钢筋笼钢筋笼在钢筋加工厂制作，钢筋笼较长时可分段加工、制作，分段运输到现场吊装、接长。在地下水或地表水具有腐蚀性地方，钢筋要按设计要求进行防腐处理。钢筋笼制作完成后，运到现场，利用钻架或汽车吊及时吊放钢筋笼，并按规范要求进行焊接接长。第21页四、钻孔施工安装导管导管用Φ300mm无缝钢管制作，每节长2.0～5.0m，配1～2节长0.5～1.5m短管，丝扣连接。使用前对导管进行水密、承压和接头抗拉试验，确保导管不漏水。导管安装后，其底部距孔底留250～400mm空间。砼浇筑支架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置砼漏斗。第22页四、钻孔施工第二次清孔由于安放钢筋笼及导管时，孔底又会产生沉碴，因此钢筋笼及导管就位后，利用导管进行第二次清孔。二次清孔时，在导管顶部安装一种弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管置换沉碴。当孔内泥浆比重不大于1.1，含砂率不大于2％，黏度为17～20s，桩底沉碴厚度满足规范要求（柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm）时，清孔合格，即可浇筑水下混凝土。第23页四、钻孔施工灌注混凝土混凝土施工前编制钻孔灌注桩混凝土施工细则，严格按规范操作，确保混凝土质量满足强度和耐久性要求。混凝土在拌合站采取自动计量强制式拌合机拌合，原材料检查合格。混凝土采取搅拌运输车运输，防止运输途中出现离析、造成塌落度损失。桩基水下混凝土采取导管法灌注施工。导管利用钻架或汽车吊提升。安装导管时使其置放孔中，轴线顺直，平稳沉放，防止挂钢筋笼和碰撞孔壁。导管上口设漏斗和储料斗，下口距孔底约0.4m。灌注混凝土前，采取射水或射风冲射钻孔孔底3～5分钟，使孔底沉碴充足翻动、上浮，减少孔底沉碴。在漏斗底口设置橡皮球隔水设施，采取砍球法灌注首批混凝土，首批混凝土数量应能满足导管初次埋置深度（大于1m）。灌注开始后，应连续地进行，严禁中途停灌。当混凝土面升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，应尽可能减缓混凝土灌注速度，减小混凝土从导管底口出来后向上冲击力。导管提升时，要保持位置居中，根据导管埋置深度确定提升高度，提升后导管埋升不得小于1m。桩顶灌注标高应比设计标高超灌0.5m以上。施工用钢护筒，在灌注结束后，混凝土初凝前拔出。第24页四、钻孔施工施工注意事项（1）在灌注过程中，当导管内混凝土不满具有空气时，后续混凝土要渐渐灌入，不可整个地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去。（2）钻机操作人员必须穿绝缘胶鞋，带安全帽。（3）钻进过程中应随时注意孔内有没有异常情况，钻架是否倾斜，各连接部位螺栓是否松动。（4）导管提升不能过猛，避免导管拉断，同步也避免导管提离混凝土面，造成断桩事故。第25页五、质量控制钻孔质量控制

（1）钻机定位时，钻头中心与孔位中心偏差不得大于5cm，确保钻孔定位精确。（2）钻孔施工中，经常校核空位，避免出现偏孔，确保钻孔中心与设计桩位偏差不大于5cm。（3）钻孔过程中，经常采取检孔器检查孔径、孔形，避免出现缩孔和梅花孔，确保桩径符合设计要求、钻孔倾斜度不大于1％。（4）清碴采取二次清孔法，灌注混凝土前采取射水或射风冲射孔底清除孔底沉碴，确保孔底沉碴厚度符合规范要求（柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm）。第26页五、质量控制钢筋加工、安装质量控制（1）钢筋品种、规格必须设计要求。原材料加工前进行抽验，各项指标必须符合规范要求。（2）钢筋形状和尺寸严格按设计要求加工，误差严格控制允许范围内。（3）钢筋骨架直径、主钢筋间距、加强筋间距和螺旋筋间距符合设计要求，误差控制在规范允许范围内。（4）钢筋连接符合规范规定，采取双面焊缝搭接接时焊缝长度大于5d（d为钢筋直径），采取单面焊缝搭接接时焊缝长度大于10d（d为钢筋直径），焊缝要饱满，高度大于0.3d（d为钢筋直径）、且大于4mm，宽度大于0.7d（d为钢筋直径）、且大于8mm。并不得出现夹碴、烧筋等现象，焊接强度试验满足规范要求。（5）钢筋焊接前进行预弯折，确保钢筋焊接后轴线基本重合，轴线偏移不大于2mm。第27页傳統鋼筋籠生產流程主筋标示內箍支撐环位置第28页傳統鋼筋籠生產流程焊接內箍支撐环于两主筋上第29页傳統鋼筋籠生產流程焊接外围主筋於內箍支撐环上第30页傳統鋼筋籠生產流程焊接斜撑避免钢筋笼滚动第31页傳統鋼筋籠生產流程焊接內围十字支撑第32页傳統鋼筋籠生產流程外箍筋安装及焊接第33页傳統鋼筋籠生產流程钢筋笼制作完成第34页傳統鋼筋籠生產流程标示牌号钢筋笼存放区第35页傳統鋼筋籠生產流程吊放在平板拖車上运至工地第36页经由裁切机裁剪过后主筋经由小型門吊將主筋吊送到钢筋笼自动成型机旁边主筋待用架上，再由工人(约六人)將主筋放在钢筋笼自动成型机主筋弧形导板上，並适度旋转主筋弧形导板较先进钢筋笼加工办法第37页装內箍筋，主筋受围束压力而不內縮！导线器前转盘较先进钢筋笼加工办法第38页固定位置立式旋转盘座(后转盘)导线器较先进钢筋笼加工办法第39页完成后成品

活动側立式旋转盘座(前转盘)支托架固定位置旋转盘座在此棚下较先进钢筋笼加工办法第40页钢筋頂端段主筋加套软塑料袋较先进钢筋笼加工办法第41页以液压頂升，以吊車提较先进钢筋笼加工办法第42页五、质量控制（6）且大于50cm，同一截面内接头数量不得大于布筋数量50％。（7）钢筋笼现场连接时，要上下对正，保持垂直，钢筋笼焊接后倾斜弯曲度不大于1％。（8）钢筋加工时，按设计要求设置防护层垫块，确保钢筋保护层厚度。（9）钢筋笼制作时，按设计要求安装声测管。声测管接头处采取套管套接，并焊接牢靠，两头进行封堵，防止进入泥浆。（10）现场连接焊接施工由有经验焊工操作，焊接前按规定进行焊接试验，确保焊接接头质量。（11）钢筋笼时准确对位，到位后采取钢筋或角钢固定在灌注架上，防止出现钢筋偏斜、上浮等。（12）