溶洞群桩基钢护筒跟进法施工方案

溶洞区桩基钢护筒跟进施工方案一、编制依据1、古武高速公路武平十方至东留段A1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；二、工程概况2.1设计概况十方枢纽互通位于龙岩武平县十方镇西侧，中心桩号为TK3221+841.090，设计起始段落为TK3220+500～TK3222+630，互通主线交叉桩号为K0+000，交角为130度，被交路为永武高速公路，该互通为半定向T型互通式立体交叉，采用A匝道上跨、D匝道下穿永武高速公路形式；互通区域主线设计起点为K0+000，设计终点为K0+600；互通区内主线全长为600m，匝道全长为2611.351m；主线设计车速80Km/h，A、B匝道设计车速60Km/h，C、D匝道设计车速50Km/h；匝道桥2座长323米。表2-1桥梁桩基设计参数表序号桥名墩号桩号桩径(m)桩长(m)备注1十方互通A匝道桥0#0#-11.21320#0#-21.21330#0#-31.21340#0#-41.21351#1#-11.52161#1#-21.52172#2#-11.53882#2#-21.53893#3#-11.536103#3#-21.536114#4#-11.525124#4#-21.525135#5#-11.525145#5#-21.525156#6#-11.526166#6#-21.526177#7#-11.521187#7#-21.521198#8#-11.512208#8#-21.512219#9#-11.512229#9#-21.5122310#10#-11.2122410#10#-21.2122510#10#-31.2122610#10#-41.21227十方互通B匝道桥0#0#-11.315280#0#-21.315291#1#-11.315301#1#-21.31531十方互通长深高速拼宽桥0#0#-11.218320#0#-21.218330#0#-31.225340#0#-41.225351#1#-11.523361#1#-21.522372#2#-11.519382#2#-21.519393#3#-11.224403#3#-21.224413#3#-31.217423#3#-41.2172.2工程地质该互通位于十方盆地，地形平坦，互通范围属石炭系下统老虎洞组（D2l）可溶性岩区，由于岩性条件及受构造影响，节理裂隙极发育，岩体破碎～较完整，互通内边坡条件及桥梁桩基条件相对较差，区内软土等特殊性岩土不发育。在地层标高237～268m段发育有0.3～3.9m垂直高度的溶洞，呈无填充或半填充状串珠状发育。（如图2.2）图2.2A匝道溶洞分布情况示意图钢护筒跟进施工方案3.1工艺流程施工准备钻机就位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2施工工艺钢护筒采用壁厚δ=10㎜的钢板，集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为2-4m，制作钢护筒的内径D=d+40cm（d为设计桩径）。本工程下置钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层的塌孔，通过下置护筒，即可顺利穿越溶洞层至设计桩底标高，达到顺利终孔的要求；同时避免砼超灌甚至无法灌注至设计桩顶标高等情况。将φ1.5m的钻头扩大至φ1.95m，正常钻进至溶洞上方约1m处，采用70T履带吊辅助振动锤，先将钢护筒分节打入土层中至岩面，再进行回钻成孔。在下沉钢护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，牢固的焊在钢护筒顶部，并在护筒顶面的平面位置一定要居中，尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜。同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200，力求钢护筒垂直入土。若一旦发现有偏斜的趋势，马上进行纠正，将可能发生偏斜的不利因素消除在萌芽状态中。护筒沉入岩面后，先采用冲锤进行成孔一定深度后（注：进尺为1.5～2m），及时采用70T履带吊辅助振动锤将护筒下沉至进尺岩面标高处；然后再进行冲孔、下沉钢护筒；与之循环反复进行至桩底设计标高处；同样，在施工过程中严格测量、控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200。各节钢护筒的连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽、δ=10㎜的加强钢带。以保证其尺寸准确，使护筒体顺直度达到要求，整个护筒的竖向壁成一直线。对其控制好质量的环节上起到关键的作用。3.3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。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。四、施工应急处理措施4.1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4.2.1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（φ15-20cm），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，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。4.2.2过串珠状溶洞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。(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5.1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部门、工种人数备注一管理层1冲孔桩作业队队长12现场技术人员13现场安全员1合计3二作业层1机械司机122泥浆拌制及泥浆清理工人43钢筋工84电焊工45电工26杂工4文明施工合计34总计375.2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设备名称数量规格型号主要工作性能指标使用部位1冲击钻机6φ1.2m、φ1.3m、φ1.5m2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1GW40Bφ40钢筋笼加工5钢筋切断机1FGQ40Aφ40钢筋笼加工6交流弧焊机3BX1-500500A钢筋笼钢护筒、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11履带吊170t吊装钢护筒、钢筋笼12振动锤1永安DZ-60型下沉钢护筒六、安全、质量保证措施6.1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6.2.1施工组织管理方面的措施 （1）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，建立必要的奖惩制度。 （2）组织技术革新、质量管理和科技攻关组。6.2.2施工技术措施 溶洞地质同一般地质相比较，其特点表现在它的非均质性和非密实性，反映在钻孔施工中的形式为：A．空隙漏浆造成塌孔；B．难以形成符合设计桩径的标准圆孔；C．水下砼灌注流失无法估量，容易造成断桩。 （1）漏浆、坍孔的技术对策 ①要求司钻人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度、泥浆稠度和钻头负荷是否正常。 ②长护筒跟进。 ③进行散抛填。将坚硬片石、粘土及水泥作成混合物，视漏浆程度反复抛填冲击。 （2）偏孔的技术对策 ①溶沟、溶槽、岩面起伏不平。在钻孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时，钻孔速