桩基溶洞处理施工方案2.docx
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桩基溶洞处理施工方案2
桩基溶洞处理专项方案
一、工程概况
XX高速公路第XX合同段位于新宁县境内，起于XX镇XX村，桩号K87+260，终于XX镇XX村，桩号K91+810，主线全长约4.55km。
本合同段桩基总根数为323根，共9109延米，其中主线桥梁一共四座，桩基一共313根，8830延米；跨线桥，桩基一共10根，279延米。
二、地质情况
本合同段地处区域性大断裂资源—新宁断裂，沿断裂西侧断续分布大小不等的白垩系盆地，断裂造成断裂东西两侧岩层大量缺失。
沿线岩石硅化破碎现象明显，东侧震旦系灯影组地层强烈硅化后推动了原岩面貌。
桥位处于构陷盆地中，场地内主要岩层为砾岩，单斜构造，岩石节理裂隙较发育。
勘察场地发育的地层主要为第四系的覆盖层，白垩系的砾岩，按地层从上而下依次为：
第四系全新统（种植土、填筑土、黏土、中砂、卵石、漂石、碎石、块石），白垩系（砾岩、全风化层、强风化层、中风化层、微风化层）。
其中在风化层砾成分主要以灰岩为主，局部岩溶较发育。
从经补勘的犬木塘大桥和鲤溪大桥来讲，已经发现犬木塘大桥有溶洞有9处，鲤溪大桥溶洞14处。
具体情况如下表：
犬木塘特大桥桩基溶洞地质情况统计表
序号
桩基编号
设计桩径（m）
出现溶洞位置（m）
溶腔深度（m）
溶洞内填充物
覆盖土层厚度（m）
1
右44-1#
2.5
22.1～23.9、32.2～41.4
1.8、9.2
第一个溶洞：
无充填；第二个溶洞：
湿、充填中粗砂及粘土
19.3
2
左44-0#
2.5
11.4～13.8
2.4
半充填粘土及碎石
10
3
左44-1#
2.5
20.7～21.9、33.7～41.8
1.2、8.1
第一个溶洞：
无充填；第二个溶洞：
湿、软粘土及中粗砂充填
19.6
4
右50-2#
2.2
33.2～35.4
2.2
充填砂砾
32.2
5
左52-0#
2.2
45.4～47.8
2.4
充填灰褐色软塑黏性土及细砂
37.8
6
右53-1#
2.2
22.7～28.8
6.1
充填褐黄色、褐红色，泥砂砾石，呈软塑状
19.3
7
左46-1#
2.2
20～21.5
1.5
湿、粘土、中粗砂及少量卵石充填
17.8
8
左56-1#
2
36.3～38
1.7
湿、粘土、角砾及碎石
28.4
9
右56-2#
2
22.9～24.9
2
湿、粘土及碎石充填
18.5
鲤溪大桥桩基溶洞地质情况统计表
序号
桩基编号
设计桩径（m）
出现溶洞位置（m）
溶腔深度（m）
溶洞内填充物
覆盖土层厚度（m）
1
1-0#
1.8
25.00～28.4
3.4
湿、粘土及砂砾充填
17.5
2
2-2#
1.8
21.3～23.3
2
湿、粘土及砂砾充填
21.3
3
5-2#
2.2
6～6.6
0.6
无充填
6
4
5-3#
2.2
4～7.8
3.8
湿、砂砾、卵石及粘土充填
4
5
7-1#
2.2
3.9～5.7
1.8
砂砾及少量粘土充填
2.3
6
8-0#
2.2
9.6～20.4和20.9～22.8
10.8、1.9
第一个溶洞：
湿、砂砾及粘物充填；第二溶洞：
湿、卵石、中粗砂及粘物充填
9.6
7
8-2#
2.2
14.1～15.3、17.5～21.2、24.2～41.3
1.2、3.7、17.1
第一个溶洞：
无填充；第二个溶洞：
湿、中粗砂充填；第三个溶洞：
湿、角砾及少量粘土充填
14.1
8
9-0#
2.2
20.4～22.0、23.7～26.5
1.6、2.8
20.4～21.5m为悬空部分、21.5～22m砂砾及粘土充填；23.7～26.5m碎石及砂砾充填
14.7
9
9-3#
2.2
21.6～26.5
4.9
湿、软粘土、砂砾及少量碎石充填，整体呈软-可塑状
5.5
10
10-1#
2
36.1～38.3、39.8～40.5、45.5～50.2
2.2、0.7、4.7
第一个溶洞：
湿、中粗砂、粘物及角砾充填；第二个溶洞:
湿、细砂、粘物及碎石充填；第三个溶洞:
湿、角砾、粘物及碎石充填
29.5
11
10-2#
2
19～24.5
5.5
湿、粘土、砂砾及碎石充填
15.9
12
10-3#
2
24.3～25.7
1.4
湿、粘土及砂砾充填
17
13
11-1#
2
2
湿、粘土及砂砾充填
14
14
13-0#
2
39.6～41.4
1.8
湿、软粘土及砂砾充填
39.6
15
13-1#
2
29.2～30.8、32.1～40.1
1.6、8
第一个溶洞：
湿、粘土、中细砂为主，少量砾岩，呈软塑状；第二溶洞：
湿，粘土及中细砂充填，呈软塑状
27.7
16
13-2#
2
29.2～30.8、32.1～40.1
1.6、3、3.4
第一个溶洞：
湿、粘土、中细砂为主，少量砾岩，呈软塑状；第二溶洞：
湿，粘土及中细砂充填，呈软塑状；第三个溶洞：
湿，粘土及中细砂充填，呈软塑状
27
17
15b-2#
1．2
2
湿、软粘土及砂砾充填
24
根据以上地质补勘的资料显示，犬木塘特大桥和鲤溪大桥的地质情况很复杂，溶洞沿桥的纵向分布并基本可以确定为贯通溶洞，沿桥的纵向发育。
三、施工组织
1、项目部主要管理人员
针对有溶洞的桩基由项目部以总工为首组织相关技术人员进行施工技术讨论，研究出可行的施工方案并由现场技术主管和技术干部共同组织实施。
施工现场派4名技术人员分两班在工地24小时轮流值班，发现问题及时上报处理。
项目部还组织桩基队钻机机长学习溶洞处理的知识，使他们对溶洞处理做到心中有数。
总之，在人员组织方面，明确分工，各负其责。
项目部主要管理人员一览表
序号
姓名
职称
职务
联系方式
1
张全明
高工
项目总工
2
龙燕华
工程师
项目副总工
3
高世宏
工程师
工程管理部长
4
张超
工程师
技术主管
5
边德金
工程师
质检工程师
6
林湘强
工程师
安全负责人
7
陈国华
助理工程师
技术干部
8
覃喜钦
助理工程师
技术干部
9
欧阳冕
助理工程师
技术干部
2、劳动力安排
项目部安排所有具备处理溶洞经验的桩基工人共100人参与施工。
3、主要机械设备
装载机50型4台、25吨吊车4台、1m3以上的挖掘机4台、斗车20台。
4、主要材料
施工现场随时确保存有主要材料：
片石、粘土、水泥、编织袋、钢护筒。
四、溶洞处理施工方案
1、当溶洞高度不高（一般不大于3m），且覆盖层厚度不大于（6m～8m）时，采用片石粘土筑壁法；
2、当溶洞高度不高（一般不大于8m），覆盖层厚度大于8m时，采用护筒跟进和片石粘土筑壁相结合的方式；假设一根桩基属于这种情况，然而地勘资料上显示临近桩基无溶洞，考虑到钻探桩基地质情况的局限性，在进行临近桩基施工时，必须采用护筒跟进法，可以防止在遇到溶洞时因泥浆瞬间流失导致塌孔并引起钻头被埋，如出现钻头被埋较深，则钻头将很难被提出，从而需要重新对该位置的桩基进行设计（群桩设计），并引起投资额增加和工期的延长。
3、当溶洞高度较高（一般大于8m），覆盖层厚度大于8m时，采用帷幕注浆法。
对不好的桩基地质情况进行预处理，使得地质情况得以改善。
1、帷幕注浆法
针对高度大于8m的溶洞，采用帷幕注浆法，注浆的的范围为整个溶洞的高度，帷幕的范围以桩中心以外5m。
1.1注浆设备
注浆采用水泥砂浆注浆，单管注浆，注浆压力0.5～1.0Mpa，钻孔Φ70mm钢管。
注浆范围为整个溶洞高度，每隔1m提管一次，注浆孔间距3～5m，呈梅花形布置。
1.2成孔
根据测量放样结果，在距离桩周边5米的范围布置钻孔位置，钻孔位置不得随意调整，钻孔位置需设置护桩。
选用合适地质钻机或者潜孔钻机并配备好压浆机，保证注浆工作与钻孔工作同步，不得将成孔空闲置时间过长。
钻孔采用隔行跳打，作好钻孔记录，不得漏钻，钻孔尽量采用干法钻孔，要求孔壁垂直，偏差应≤1%。
1.3注浆
1.3.1成孔后，及时安放注浆管，单花管注浆,管头花管段长度为100ｃｍ,孔眼直径和间距根据现场试孔后确定,注浆管外径为70ｍｍ,比钢套管内径要小，钢管采用3m一节接头采用钢管双向活结连接，连接时要在活节处缠绕生胶带，防止漏气。
注浆管安装用三角钢管架，手动葫芦或者滑轮配合，三角架高度设置为4m，以便于钢管接长作业。
注浆时,通过注浆泵上的ＰＱ仪分析确定注浆的速度和结束时间,压入量根据渗透半径、固结体积来计算,公式为Ｑ=πＲ2Ｈβμα（1-γ）λ。
式中,Ｒ为渗透半径;Ｈ为溶洞高度;μ为填充物的孔隙率;α为超灌系数;λ为地区性经验系数;γ、β为充填率与充填系数。
这些参数和系数可根据现场试验确定。
1.3.2连接注浆机，调试设备，拌和水泥浆。
水泥浆液采用1：
1比例配置，水泥采用42.5R水泥，拌和好的浆液中不得有结块。
注浆前检查管道的连接情况，确保设备工作正常。
1.3.3先将注浆管位置设置在距离孔底0.5m处，将空口用胶垫密封，防止漏气，注浆开始采用0.4Mpa的注浆压力，注浆量通过控制调整注浆泵的运行速度来控制，一般控制在40~50r/min。
在预定的位置上，采用低压送浆，在浆液充足后，采用1.0Mpa的压力持压应≥10min，然后提管1m，继续进行下一节段的注浆工作。
1.4施工注意事项
1.4.1当溶洞无填充物时，钻孔后先进行灌砂以及碎石回填溶洞再进行压浆。
1.4.2钻孔时，根据地质条件及时调整钻速，控制节奏，防止卡钻。
遇到水加淤泥的地质条件时，尽量少采用潜孔钻钻孔。
1.4.3注浆压力按照最大1.0Mpa控制，最好不超压，如果压力超压要注意泄压，及时提管，保证工序连续进行，同时防止中途中断施工。
2、片石粘土筑壁法
溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土和整包水泥（按1m3：
3m3：
0．75t比例，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石）回填冲击，用0．5～0．8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。
如此反复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，这也是个比较成熟的施工方法。
粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，座落在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的坍孔。
严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成坍孔，导致钻头被埋在孔内,护筒埋置采用钢护筒跟进法。
对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。
片石填充的量按桩基溶洞大小的三倍计算。
3、钢护筒跟进法
当覆盖层较厚（一般大于8m），出现溶洞时水头短时间下降，且易导致土层的坍塌埋钻，可采用钢护筒跟进至微风化岩层顶面，以防止土层的坍塌。
该方法就是一面冲孔，一面接高护筒。
土层施工时钻头需加大10cm，到进入岩层时改用设计大小的钻头。
当钻至溶洞位置时，泥浆瞬间下沉时，立即加入大量泥浆并采用片石粘土回填溶洞。
3．1钢护筒选择。
内护筒长度和内径的确定：
护筒长度L=H+30cm（H为覆盖层厚度,30cm为钢护筒超出地面的高度）；护筒内径大于桩直径10cm。
钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。
钢护筒要有一定的刚度，钢板厚采用12mm。
3．2护筒的沉放。
当冲击穿过土层到达岩层时，此时用钢丝绳活扣绑住钢护筒，用吊机（或桩机自身重量）把护筒放入至孔底，必要时用振动锤下沉。
用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使护筒能顺利下沉。
钻头直径大于钢护筒外径3～5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。
为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。
五、溶洞处理估算工程量
根据以上溶洞处理施工方案，对所有桩基的溶洞处理的工程量进行详细的估算，具体见下表。
犬木塘特大桥桩基溶洞处理方法及工程量
序号
桩基编号
设计桩径（m）
出现溶洞位置（m）
溶腔深度（m）
溶洞内填充物
覆盖土层厚度（m）
施工方法
护筒跟进长度（m）
护筒重量（kg）
注浆方量（m3）
片石回填方量（m3）
1
右44-1#
2.5
22.1～23.9、32.2～41.4
1.8、9.2
第一个溶洞：
无充填；第二个溶洞：
湿、充填中粗砂及粘土
19.3
帷幕注浆法
19.3
3878.53
2
左44-0#
2.5
11.4～13.8
2.4
半充填粘土及碎石
10
护筒跟进和片石粘土筑壁
10
7690.49
423.90
3
左44-1#
2.5
20.7～21.9、33.7～41.8
1.2、8.1
第一个溶洞：
无充填；第二个溶洞：
湿、软粘土及中粗砂充填
19.6
帷幕注浆法
19.6
4240.26
4
右50-0#
2.2
2.2
32.2
护筒跟进和片石粘土筑壁
32.2
21906.06
300.91
5
右50-1#
2.2
33.2～35.4
2.2
充填砂砾
32.2
护筒跟进和片石粘土筑壁
32.2
21906.06
300.91
6
左52-0#
2.2
45.4～47.8
2.4
充填灰褐色软塑黏性土及细砂
37.8
护筒跟进和片石粘土筑壁
37.8
25715.81
328.27
7
左52-1#
2.2
2.4
37.8
护筒跟进和片石粘土筑壁
37.8
25715.81
328.27
8
右53-0#
2.2
6.1
19.3
护筒跟进和片石粘土筑壁
19.3
13130.03
834.35
9
右53-1#
2.2
22.7～28.8
6.1
充填褐黄色、褐红色，泥砂砾石，呈软塑状
19.3
护筒跟进和片石粘土筑壁
19.3
13130.03
834.35
10
左53-1#
2.2
6.1
19.3
护筒跟进和片石粘土筑壁
19.3
13130.03
834.35
11
左46-0#
2.2
1.5
17.8
护筒跟进和片石粘土筑壁
16.8
11429.25
205.17
12
左46-1#
2.2
20～21.5
1.5
湿、粘土、中粗砂及少量卵石充填
17.8
护筒跟进和片石粘土筑壁
17.8
12109.56
205.17
13
右46-0#
2.2
1.5
17.8
护筒跟进和片石粘土筑壁
18.8
12789.87
205.17
14
左56-0#
2
1.7
28.4
护筒跟进和片石粘土筑壁
28.4
17640.80
192.17
15
左56-1#
2
36.3～38
1.7
湿、粘土、角砾及碎石
28.4
护筒跟进和片石粘土筑壁
28.4
17640.80
192.17
16
左56-2#
2
1.7
28.4
护筒跟进和片石粘土筑壁
28.4
17640.80
192.17
17
右56-1#
2
2
18.5
护筒跟进和片石粘土筑壁
18.5
11491.36
226.08
18
右56-2#
2
22.9～24.9
2
湿、粘土及碎石充填
18.5
护筒跟进和片石粘土筑壁
18.5
11491.36
226.08
19
254558.11
8118.78
5829.47
鲤溪大桥桩基溶洞处理方法及工程量
序号
桩基编号
设计桩径（m）
出现溶洞位置（m）
溶腔深度（m）
溶洞内填充物
覆盖土层厚度（m）
施工方法
护筒跟进长度（m）
护筒重量（kg）
注浆方量（m3）
片石回填方量（m3）
1
1-0#
1.8
25.00～28.4
3.4
湿、粘土及砂砾充填
17.5
护筒跟进法和片石粘土筑壁
17.5
9834.95
311.31
2
1-1#
1.8
3.4
24.7
护筒跟进法和片石粘土筑壁
24.7
13881.33
311.31
3
2-1#
1.8
3.4
21.4
护筒跟进法和片石粘土筑壁
21.4
12026.74
311.31
4
2-2#
1.8
21.3～23.3
2
湿、粘土及砂砾充填
21.3
护筒跟进法和片石粘
土筑壁
21.3
11970.54
183.12
5
2-3#
1.8
2
23
护筒跟进法和片石粘土筑壁
23
12925.94
183.12
6
5-1#
2.2
0.6
3.8
片石粘土筑壁法
82.07
7
5-2#
2.2
6～6.6
0.6
无充填
6
片石粘土筑壁法
82.07
8
5-3#
2.2
4～7.8
3.8
湿、砂砾、卵石及粘土充填
4
片石粘土筑壁法
519.76
9
7-0#
2.2
1.8
12.2
护筒跟进法和片石粘土筑壁
12.2
8299.81
246.20
10
7-1#
2.2
3.9～5.7
1.8
砂砾及少量粘土充填
2.3
片石粘土筑壁法
246.20
11
8-0#
2.2
9.6～20.4和20.9～22.8
10.8、1.9
第一个溶洞：
湿、砂砾及粘物充填；第二溶洞：
湿、卵石、中粗砂及粘物充填
9.6
帷幕注浆法
2652.67
12
8-2#
2.2
14.1～15.3、17.5～21.2、24.2～41.3
1.2、3.7、17.1
第一个溶洞：
无填充；第二个溶洞：
湿、中粗砂充填；第三个溶洞：
湿、角砾及少量粘土充填
14.1
帷幕注浆法
5466.11
13
9-0#
2.2
20.4～22.0、23.7～26.5
1.6、2.8
20.4～21.5m为悬空部分、21.5～22m砂砾及粘土充填；23.7～26.5m碎石及砂砾充填
14.7
护筒跟进法和片石粘土筑壁
14.7
10000.59
601.82
14
9-1#
2.2
1.6、2.8
15.2
护筒跟进法和片石粘土筑壁
15.2
10340.75
601.82
15
9-2#
2.2
4.9
5.5
片石粘土筑壁法
670.21
16
9-3#
2.2
21.6～26.5
4.9
湿、软粘土、砂砾及少量碎石充填，整体呈软-可塑状
5.5
片石粘土筑壁法
670.21
17
10-1#
2
36.1～38.3、39.8～40.5、45.5～50.2
2.2、0.7、4.7
第一个溶洞：
湿、中粗砂、粘物及角砾充填；第二个溶洞:
湿、细砂、粘物及碎石充填；第三个溶洞:
湿、角砾、粘物及碎石充填
29.5
帷幕注浆法
2813.44
18
10-2#
2
19～24.5
5.5
湿、粘土、砂砾及碎石充填
15.9
护筒跟进法和片石粘土筑壁
15.9
9876.36
621.72
19
10-3#
2
24.3～25.7
1.4
湿、粘土及砂砾充填
17
护筒跟进法和片石粘土筑壁
17
10559.63
158.26
20
11-0#
2
2
湿、粘土及砂砾充填
14
护筒跟进法和片石粘土筑壁
14
8696.17
226.08
21
11-1#
2
2
湿、粘土及砂砾充填
14
护筒跟进法和片石粘土筑壁
14
8696.17
226.08
22
11-2#
2
2
湿、粘土及砂砾充填
14
护筒跟进法和片石粘土筑壁
14
8696.17
226.08
23
13-0#
2
39.6～41.4
1.8
湿、软粘土及砂砾充填
39.6
护筒跟进法和片石粘土筑壁
39.6
24597.73
203.47
24
13-1#
2
29.2～30.8、32.1～40.1
1.6、8
第一个溶洞：
湿、粘土、中细砂为主，少量砾岩，呈软塑状；第二溶洞：
湿，粘土及中细砂充填，呈软塑状
27.7
帷幕注浆法
27.7
2190.46
25
13-2#
2
1.6、3、3.4
第一个溶洞：
湿、粘土、中细砂为主，少量砾岩，呈软塑状；第二溶洞：
湿，粘土及中细砂充填，呈软塑状；第三个溶洞湿，粘土及中细砂充填，呈软塑状
27
帷幕注浆法
2009.60
26
15b-1#
1.2
2
24
护筒跟进法和片石粘土筑壁
24
9228.59
81.39
27
15b-2#
1.2
2
24
护筒跟进法和片石粘土筑壁
24
9228.59
81.39
28
178860.05
15132.29
6845.02
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