岩溶地质钻孔桩作业指导书

岩溶地质钻孔桩作业指导书1、适用范围适用于铁路段桥梁工程岩溶地质钻孔桩基础施工。2、作业准备2.1内业资料准备2.1.1设计图纸已自审、会审和交底，操作人员已接受技术交底，有符合规范及施工要求的地质报告；2.1.2开工报告已经审批，用于工程的原材料已进场、检验合格。2.1.3技术人员已列出每个孔位的地质柱状图，包括溶洞大小、位置、填充情况、顶板厚度、是否存在易塌孔地层等。2.1.4结合地质钻探资料，针对所施工的钻孔桩已制定出相应的地表加固、溶洞处理方案、钻孔方法。2.2外业资料准备2.2.1现场征地拆迁工作已完成，施工便道及临时工程布置满足施工要求。2.2.2施工图现场核对已完成，满足施工需要；既有架空电线、地下电缆、给排水管道已进行现场核对、迁改或采取保护措施。2.2.3桥梁弃渣场位置已选定，弃渣场防护施作完毕。2.2.4现场已经进行测量放样，对工班长及作业人员进行交桩。2.2.5基础施工所用的材料、机具已到位，满足施工需要。2.2.6岩溶地层钻孔前特殊准备工作1）准备足够的碎石、袋装水泥和黏土（黏土要做成泥砖）；按照设计地质揭示的溶洞层数、高度准备相适应的钢护筒。2）机械设备应准备充分，包括单斗挖掘机、水泵等。3）泥浆池容量应考虑溶洞漏水补给要求。泥浆池、排水沟、施工场地应进行地表防水处理，防止地表水下渗地下。3、技术要求3.1设计提供的地质条件满足施工需要。3.2原材料已进场检验合格，混凝土配合比以确定，混凝土强度满足设计要求。3.3技术交底已交至作业工班，作业人员已熟练掌握作业内容；对作业人员已进行技术、安全教育培训，考核合格；特殊工种经培训、考核合格后持证上岗。4、施工程序与工艺流程4.1施工程序施工顺序：岩溶地质钻孔桩施工，同一墩台中，不等长桩基础按桩基长度，由长桩到短桩顺序逐桩施工，施工程序为：现场核对→测量放样→钻机就位→材料准备→钻进→回填或护筒跟进→钻进→钢筋笼吊装→灌注水下混凝土。4.2工艺流程4.2.1填充压实法4.2.2护筒跟进法施工准备施工准备小冲程冲击小冲程冲击小冲程冲击小冲程冲击回填下沉外层护筒至第一层溶洞顶板回填下沉外层护筒至第一层溶洞顶板反复冲击钻孔穿过第一层溶洞顶板反复冲击钻孔穿过第一层溶洞顶板钻孔穿过第二层溶洞顶板钻孔穿过第二层溶洞顶板正常钻进正常钻进外层护筒跟进下沉至第二层溶洞顶板外层护筒跟进下沉至第二层溶洞顶板下沉内层护筒至第二层溶洞顶板下沉内层护筒至第二层溶洞顶板钻孔至设计岩层钻孔至设计岩层成孔检测、清孔成孔检测、清孔5、施工要求5.1施工准备5.1.1钻孔前技术人员应列出每个孔位的地质柱状图，包括溶洞大小、位置、填充情况、顶板厚度、是否存在易塌孔地层等。结合地质钻探资料，为每根桩制定出相应的地表加固、溶洞处理方案、钻孔方法。5.1.2岩溶地层钻孔作业应采用冲击钻机。5.1.3钻进过程中应符合以下规定1)岩溶地区钻孔桩施工宜按照先长桩后短桩的顺序进行。2)桩基施工过程中，根据施工情况绘制施工钻孔柱状图，并核查设计钻孔柱状图资料，如有不符应及时反馈设计单位以作处理。对于地质钻孔深度未达到对应的桩基础桩底以下8米的，为进一步查明桩基底下岩溶发育情况，在该桩施工至设计桩底标高后应进行超前钻探，并确保桩底有6米安全底板厚度，方可进行桩身钢筋笼安设和混凝土灌注。5.2填充压实法当钻进进入空洞、溶洞，且空洞范围不大(从失浆量、失浆速度判断)采用填充压实的方法。5.2.1溶沟、溶槽、小溶洞采用抛填袋装水泥、黏土、碎石等混合料进行堵塞。5.2.2经过预处理的溶洞在钻至溶洞顶部1m左右时，改为小冲程缓慢将洞顶击穿。5.2.3在击穿无填充或半填充溶洞顶前，应密切注意护筒内泥浆面变化，若泥浆面下降，应迅速补浆补水；根据溶洞的大小按一定比例回填黏土、片石和水泥反复冲击挤压密实。当泥浆不再漏失后方可转入正常钻进。5.2.4填充物为软弱黏性土或淤泥的一般溶洞向孔内投入一定比例的黏土、片石混合物，并反复冲击形成护壁，钻头穿越溶洞时防止偏钻。若发生偏钻，应回填黏土和片石至偏孔位0.5m以上，重新钻进。5.3护筒跟进钢护筒跟进是在施钻过程中将钢护筒用震动打桩锤逐步下沉到需要保护孔壁的地层或岩石上。可用单程护筒跟进或双层护筒跟进。单程跟进或者双程跟进和跟进的深度应根据设计提供的孔位地质钻探资料初步选定。单跟和双跟所需的钻头大小和护筒大小不同，单跟较双跟简单。确定为单跟的孔位因各种原因造成不能成孔后改为双跟更为复杂，因此在选定时要特别注意。5.3.1护筒跟进适用于发育规模大、层数多、溶洞内填充物性能差、存在暗河等特大型溶洞。5.3.2施工前应仔细核对地质资料，确定辅助护筒的深度和层数，并根据护筒的层数，确定每层钢护筒的直径。每层钢护筒的直径应最后一层辅助护筒为基准，最后一层辅助护筒的直径应比设计桩径大5—10cm顺次每增加一层辅助护筒，其内径宜比相邻内层护筒外径增大10—20cm。5.3.3辅助护筒的刚度应通过设计检算，满足辅助护筒在内外压力差和振动下沉条件下不变形的要求。5.3.4护筒与岩层交界处的间隙必要时可浇筑适量的混凝土，使护筒和周边岩层之间的间隙密实。5.3.5穿越溶洞过程中，若孔内发生漏水，泥浆不能正常循环时，采用掏渣筒辅助掏渣，反复冲击，反复掏渣。5.3.6若溶洞内地下水是流动水，在溶洞击穿后可预先灌入低标号混凝土，通过反复冲击提高溶洞内填充物强度。5.3.7当溶洞为串珠状布置或溶洞高度过大时可采用多层钢护筒，直接使用钢护筒穿过下层溶洞。5.4岩溶地质钻孔桩清孔、吊装钢筋笼、水下混凝土灌注等施工工序参照一般地质地区《钻孔桩施工作业指导》进行施工。6、劳动组织1）劳动力组织方式：采用架子队组织模式。2）施工人员应结合工艺性试桩试验确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。配备技术、质量、安全、试验、材料、领工员、工班长各一人。作业人员包括钻机司机、电焊工、普工等。7、材料要求现场必须配置足够数量的片石、碎石、黏土、袋装水泥及钢护筒。8、设备机具配置施工应配备以下主要机具：1）冲击钻、泥浆泵、泥浆运输车、挖掘机、装载机等；2)劳保用品：安全帽、防护栏杆、工字钢或钢轨等；9、岩溶桥梁基础施工可能出现的主要问题9.1斜孔、弯孔9.1.1发生原因：下伏基岩中石芽、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、溶洞等岩溶形态发育，或岩面坡度大。在施工冲击成孔灌注桩时，施工人员为加快施工进度，加大冲击速度，致使冲击锤向岩土中软弱方向滑移，形成斜孔。若在遇竖向型不规则洞隙的位置冲击时，易沿洞隙发育位置形成弯孔，有时还产生卡锤事故。9.1.2预防措施：在对基岩冲击时，Ａ．特别要注意场区各地段的基岩埋深，石芽、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、溶洞等发育特征；Ｂ．放慢冲击速度，改变冲击频率，用低频率低落距冲击。9.1.3处理措施：孔口导向在表土层埋设长约3m的钢护筒，起导向作用，也在一定程度上起防止孔口坍塌的作用。控制冲程和浆液比重。原则上对较软的土用小的冲程和比重低的泥浆，对坚硬的岩土用大的冲程和粘度高的泥浆。具体地说，粘性土先用lm的小冲程，待进入2m后冲程加大至1～2m；砂土、碎石土用2～3m；初钻入岩面时，低锤密击，待全断面入岩后，加大至3～4m，泥浆比重控制还起着防止塌孔的作用。回填硬质片石或块石。当出现偏锤或卡钻迹象时，回填石料，以求冲击的作业面强度趋于均匀，且坚持采用低锤密击的作业方式，可减少或防止偏锤、孔斜、卡钻事故发生。对单个石芽或孤石，用爆破或者高低冲程交替冲击，将石芽或孤石击碎或挤入孔壁；对溶沟、溶槽，向桩孔内抛填块石、片石，填入的块石、片石应高于倾斜面0.5以上，用低冲程冲击，将块石、片石挤入溶沟、溶槽内，冲击锤全断面进入岩体后，再进行正常冲击。如仍末能纠正斜孔、弯孔，用低标号混凝土灌填，待混凝土达到一定强度后，再进行冲击，直到孔位纠正为止。9.2埋锤、卡锤、掉锤9.2.1发生原因：上覆土层普遍分布有砾砂层，下伏基岩岩溶洞隙强烈发育；砂砾层受冲击振动影响，易产生塌孔，导致埋锤事故；或冲击锤进入岩溶洞隙中，特别是竖向型岩溶洞隙中，洞隙较大，冲击锤倾倒；上部岩溶发育地段受冲击振动掉块或掉入异物卡住冲击锤；或由于泥浆浓度高，冲击过程中产生梅花孔造成卡锤事故等，致使冲击锤不能上提。掉锤：冲击锤的钢丝绳陈旧、连接处松弛，转向环、转向套等焊接处断裂，造成冲击锤掉入桩孔内。9.2.2预防措施：A、应根据地层情况，控制冲程，冲击速度；B、严格按规范控制泥浆浓度，避免塌孔；C、进入岩溶洞隙后，投入块石，碎石，粘土，然后密击冲击，使洞隙填满，可以采用低标号混凝土灌填，待混凝土达到一定强度后，再进行冲击成孔；D、经常检查钢丝绳及连接装置。9.2.3处理措施：A、埋锤、卡锤、掉锤后应及时摸清情况，不宜强行提拔，以避免发生塌孔埋没冲击锤事故；B、若被沉淀物或塌孔土石埋住应首先清孔，若在砾砂层中发生卡锤，可用冲、吸的方法将冲击锤周围的冲渣松动后提出；C、因梅花孔卡锤，则可松动钢丝绳，使冲击锤转变角度；或把防水炸药(少于1公斤)沿冲击锤滑槽放入锤底，然后引爆，震松卡锤；D、对严重的塌孔埋锤、卡锤，可采用比原直径大的冲击锤将塌落在原锤上的土、石清除掉，接触原锤后，再用比原锤直径大的空心锤冲击至原锤底部使原锤与孔壁分离；E、打捞过程中要继续搅拌泥浆，以防止泥浆沉淀埋锤；F、若冲击锤仍不能打捞，将造成孔桩报废，可以经设计变更。9.3塌孔施工过程中，塌孔易使桩孔报废，给施工带来更大的困难。9.3.1产生的原因：A、在饱和粘性土及砾砂层中冲击时，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，溶槽，非填充性土洞，造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，末及时补充泥浆，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。9.3.2预防措施：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，并监控泥浆质量。C、储备可供装载机自由铲用、数量足够粘土和片石；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。E、对个别难于处理的孔位，可采用埋置深护筒(约7～8m粘土层)的办法处理，防止上部反复塌孔。因裂隙或泥浆置换后而少量漏浆的，采用抛填袋装水泥，用冲锤小冲程反复冲捣的办法。F、若没有停钻，留守人员要密切注意孔内情况，并配备装载机1台。一旦遇到溶洞，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挤形成人造孔壁。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。9.3.3处理措施：A、在饱和粘性土、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；E、严格控制冲程高度和清除孔内石芽或孤石时的炸药用量。9.4桩身缩径与扩径9.4.1产生原因：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。9.4.2预防措施：A、根据地层情况，随时调整泥浆质量；B、在饱和粘性土及砾砂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。9.4.3处理措施：在冲击此类岩土地层时，A、应在孔内抛填纯粘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，应及时补焊，避免产生达不到设计桩径或掉落合金块而影响冲击进尺。9.5断桩、夹泥、离析、蜂窝、桩头松散冲击成孔桩的灌注，是采用水下灌注土艺，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1.0～2.0m以上，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。在有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长度应大于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。10、岩溶桥梁基础施工注意事项10.1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。10.2每个墩台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。10.3合理规定施工顺序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，桩位之间交又开孔，步步包围，隔开和封闭的原则。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间连通。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。10.4应重视溶洞的桩孔护壁方法按照常规，桩孔护壁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。施工中，凡溶洞大小超过lm、埋藏深度超过5m的溶洞地段，桩孔护壁应改用片石与粘土混填的方法，向溶洞地段大量抛填片石和干粘土。10.5沉渣是桩基土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，必须对孔内冲渣进行清除。桩基成孔后清孔过程中，既要注意清孔的质量，保证孔底沉渣厚度在设计允许范围之内，又要及时灌筑混凝土，以防在换浆清孔过程中溶洞内的填充物再次涌入孔内。10.6在