高速公路工程桥梁桩基作业指导手册(岩溶发育地带)

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1、XX高速铁路桥梁桩基工程岩溶发育地带桥梁桩基作业指导手册1.使用范围 适用于高速公路、高速铁路岩溶发育分布广，溶洞类型多（全充填、半充填、无充填、串通状、串珠状溶洞），设计桩径1.01.5m，应钻孔深在100m以内的桩基施工。2.作业准备2.1内业技术准备根据设计文件、地质条件、工期安排等编制详细的实施性施工组织设计，报监理工程师批准，履行开工报告手续。2.1.2编制工艺性试验报告，作业指导书、操作规程和技术交底书，组织技术交底和技术培训。在岩溶发育地段桥梁桩基施工非常困难，事故多、进度慢、成本高。因此施工前应熟悉地质报告，研究设计图纸的钻探地质资料，弄情溶洞所在的位置，溶洞的大小、有无充填物

2、、漏浆是否严重，判断基岩顶层以上的土质是否容易塌孔。据此确定每个桩的施工方案，在实际施工过程中还要观察钻进过程中揭示的地质资料。以采取相应的技术处理措施。3.技术要求岩溶地区桩基施工，击穿溶洞后，泥浆瞬间流失，引起孔内负压，且孔壁失去泥浆压力后，往往造成孔壁坍塌、地面塌陷、埋锤、钻机倾覆等现象的发生。岩溶处理措施一般有三种A抛填片石与粘土B钢护筒跟进C预注浆，根据地质条件不同采用三种措施的组合处理措施。3.1对于高度小于5m发育面积小的溶洞或地质软硬不均，岩石存在斜面或有探头石的溶洞采取抛填片石粘土，主要是封堵溶洞，防止漏浆，调整孔位，保持孔壁稳定，保证成孔过程及灌注过程的人机安全，保证桩基质

3、量，降低施工成本。3.2对于深层溶洞，采取注浆方式，耗浆量大，对于溶洞的封堵效果不甚明显。预注浆主要是针对土岩界面的土洞、表层溶洞顶板小于3m的溶洞。预注浆的作用主要是防止击穿土洞或表层溶洞后，钢护筒下设前，泥浆漏失造成塌孔或孔壁坍塌，保证人机安全，确保钢护筒顺利下设。3.3钢护筒跟进适用于高度大于3 m的溶洞处理，钢护筒需要跟进至基岩内1m，直径比设计桩径大20cm左右，如果覆盖层超过30m，不宜采用振动跟进，需要先按照跟进钢护筒直径钻孔，然后下设钢护筒，钢护筒跟进至岩面主要是确保安全，防止塌孔对人机造成伤害。钻孔漏浆时同样回填片石与粘土。3.4在工期比较紧张的情况下，对串珠状溶洞、5m以上

4、较大溶洞、贯通性溶洞可以采用预灌高流态塑性混凝土进行封闭，该处理方式造价较高，不建议大面积采用。4.施工程序与工艺流程 4.1施工程序施工程序为：施工准备 工艺试验桩 确定工艺 验收 测量放样 埋设钢护筒 钻机就位 钻进 岩溶处理 钻进至桩底 清孔 下放钢筋笼、导管 二次清孔 灌注 检验4.2 工艺流程5.施工过程要点5.1施工准备准备岩溶处理的小片石粒径为1020cm，粘土要做成泥球(1520cm大小)。5.1.2岩溶处理准备的钢护筒由810mm厚钢板卷制焊接成圆形，直径较桩径大15-30cm，护筒长依据地质、水文情况选定，由单节或多节短护筒焊接而成。5.1.3根据地质资料揭示的地质情况，判

5、断有无土洞或表层溶洞顶板厚度是否小于3m，若满足上述条件，则需要对其进行注浆加固。根据地质资料确定的溶洞大小和范围，确定浆孔网布置，注浆孔深度，并根据实际钻孔地质资料确定注浆方法和注浆参数。5.2施工过程抛填片石粘土.1钻至离溶洞顶部1 米左右时，准备足够的小片石（粒径为1020cm）和粘土，粘土要做成泥球（1520cm 大小），对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。.2钻至离溶洞顶部1 米左右时，在11.5m 范围内变换冲程，采用不大于0.6m小冲程逐渐将洞顶击穿，防止卡钻、掉钻事故。.3对于空溶洞或半充填的溶洞，在击穿洞顶之前，应有专人密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅

6、速补水，然后根据溶洞的大小按1：1 的比例回填粘土和片石，进行冲砸堵漏，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越溶洞。.4对于溶洞内填充物为软弱粘性土或淤泥的溶洞，进入溶洞后也应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲砸固壁。.5钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况，以便判断是否歪钻。若歪钻应按1：1 的比例回填粘土和片石至溶洞顶板0.5 米以上，重新冲砸。回填方法非常适合中小溶洞或有填充物的中小溶洞的处理，此方法施工简单、快速，效果好。钢护筒跟进.1采用大于钢护筒510cm的锤头冲击至基岩顶以下1m。.2吊下大锤头，用钻机配合下设钢护筒，钢护筒分节长度根据吊装能力

7、和条件确定，如果是深水施工，一般为6米、8米、10米；如果是旱地施工，一般为2-4米。同时钢护筒在加工时焊接缝必须符合设计要求，不得漏水。钢护筒安装时，要确保节与节之间焊接牢固，遇到意外情况造成钢护筒偏斜、挤扁的情况下，拔护筒的时候防止护筒被拔断，造成后期难以处理。为保证钢护筒下沉位置准确，可安装导向架进行定位；当钢护筒在施工过程中出现倾斜，应立即停止作业，查明原因并进行纠偏。护筒埋设好后，护筒中心与设计桩位中心偏差不得超过50mm，斜度不得大于1%。钢护筒下设至基岩面内1m后，抛投46袋袋装水泥，用冲锤轻轻将水泥捣散，起到固定护筒底部的作用，待水泥终凝后，采用设计直径锤头继续钻进。采用护筒跟

8、进工艺很大程度上可降低塌孔风险，提高成孔效预注浆充填预注浆充填是采用钻孔注浆的方式，把水泥浆液（对于较大溶洞可掺加细沙）压入一定范围内的溶洞、岩溶通道、裂隙中。对于有充填的表层溶洞，也应采取注浆加固措施，因溶洞充填物多呈软塑或流塑状态。选用XY-150型地质钻机，钻孔孔径130mm、91mm，硬质合金钻进，钻压815KN，转速300800r/min，水量5080L/min。对于深厚覆盖层，特别是砂层，选用优质膨润土，采用ZJ1000型泥浆搅拌机拌制固壁泥浆，造浆配合比见表4.1。表1 膨润土造浆配合比（单位：kg）原料名称水膨润土纯碱加重剂配合比100840.10.4试验确定考虑到砂层深厚，为

9、防止钻透溶洞后漏浆塌孔，岩石上部覆盖层选用130mm钻头钻进至基岩面内0.5m后，下设地质套管，套管壁厚6mm，直径110mm，每根套管长度2.53.0m，丝扣连接，坐入基岩后钻孔孔径改为91mm，以提高功效。钻孔时尽量采用长钻具控制孔斜，钻取岩芯，按取芯次序统一编号，芯样拍照并绘制钻孔柱状图和进行岩芯描述，每回次钻取芯样的最大长度控制在3m以内。芯样注意与设计地质图进行核对。注浆在表层溶洞较大、地下水流速很大以及耗浆量很大的岩层中灌浆时，采用水泥砂浆灌注。配置水泥砂浆时，浆液中水与水泥之比值（水：水泥）宜等于1或小于1，否则在水泥浆中加入的砂很易沉淀。若采用较大的水灰比值，可掺加不超过5%的

10、膨润土。灌浆设备采用3SNS型灌浆泵、高速制浆搅拌机、立式双桶储浆搅拌机。灌浆方法采用自下而上，按溶洞大小、是否充填、漏浆情况，分类后根据情况对需要处理的溶洞进行灌筑。钻孔到溶洞底部后，在110mm套管内下设射浆管和排气管，排气、射浆管采用25mm的PPR软管，每节长度3.0m，热熔连接。排气管下设深度，根据溶洞大小、深度确定，一般下设到溶洞口顶端。射浆管下设深度至所需灌注的溶洞孔的底部(距溶洞底部50cm)，射浆管在下设前底管采用花管，管壁四周钻有10mm孔，以便于对下部地层进行灌浆施工。为了防止灌浆时把地质套管筑上，在下设完排气和射浆管后，在110mm套管和PPR软管之间的空隙处填1020

11、mm碎石，填满后起出110mm套管，使孔内碎石支撑孔壁，防止塌孔埋住灌浆管影响灌浆质量。6.进度控制6.1工效分析岩溶区域的桥梁施工，选择手扶式冲击钻钻孔较好，此种钻机操作简单，待溶洞被击穿后发生漏浆，可迅速提起锤头，减少埋钻、卡钻等事故的发生。手扶式冲击钻一般三个台班（即24小时），冲击土层约45m,冲击岩层（强度小于800Kkpa）约12m, 冲击岩层（强度大于800Kkpa）约0.31m。对于大于5m溶洞，下设钢护筒一般需要23天的时间，在钻进过程中发生漏浆，雨天施工，机械设备出现故障等。因此岩溶地区桥梁桩基施工难度极大，成孔时间较长。6.2资源配置要求由于岩溶地区桥梁桩基施工极其困难，

12、为了保证施工工期，确保桩基质量。桩基施工过程中人员、机械设备都必须满足确保工程工期的需要。根据岩溶发育的情况不同，一般按照墩台布设钻机的多少，配备其它机械。岩溶发育强烈地段.1钻机应按照墩台桩基钻孔桩的多少来布设，一般为墩台桩基钻孔桩的1/41/3（如墩台桩基钻孔桩为12根，所需的钻机为34台）。钻孔桩钻进过程中按24小时配备人员、机械如下：中每10台钻机需要现场负责人1人，技术员4人，质检员2人，钻机操作手60人，挖机、装载机、吊车操作手各2人，焊工5人。挖机、装载机、吊车各一台，电焊机10台。岩溶中等发育地段.1钻机一般按照墩台桩基钻孔桩的1/4来配备，工期紧张，根据现场情况，加大临时征地

13、可配备至1/3。人员机械按照16台钻机2班配置为：现场负责人1人，技术员4人，质检员2人，钻机操作手60人，挖机、装载机、吊车操作手各2人，焊工8人。挖机、装载机、吊车各一台，电焊机16台。各机械与人员可交叉使用，岩溶发育强烈，溶洞较大地区，机械工作区域尽量小。6.3进度控制要点保证人员机械24小时工作分析地质资料，同墩台开始时一般选择溶洞小，容易处理的桩位进行钻孔。钢护筒尽量在未下设前，两节或三节满焊好后用吊车下设，可大大节约下设钢护筒的时间。同墩台如不同钻孔桩发生串孔时，立即用粘土和片石回填其中较浅的钻孔至地面。保证其中一根钻孔桩顺利成孔。6.3.5同墩台有一根钻孔桩接近成孔时，至浇筑完毕

14、期间，其余钻机马上停止钻进，确保其成孔。以防发生窜孔，加大此墩台施工难度。同墩台漏浆极其严重，且时常串孔，可用低标号混凝土将其中较浅的钻孔回填至溶洞顶约1m,待混凝土初凝后开始冲击。7.成本控制7.1成本影响因素分析由于采取岩溶处理措施不当，造成塌孔、埋钻、掉钻、卡钻等事故。机械配备不合理，造成机械局部浪费，局部机械不足。发生漏浆时机械不能及时赶到造成塌孔事故。工艺工程施工时，没有严格按照相关规范施工，导致无法避免的损失，如：钢护筒下设时发生偏位现象。操作手、现场负责人、技术员、质检员责任心不足，造成因没能及时发现漏浆导致塌孔等事故。7.2成本控制要点根据地质条件及施工过程中揭示的地质资料选择

15、较合理的岩溶处理措施。钻机的布设要合理，尽量避免串孔现象发生。8.质量控制及检验8.1质量控制要点与具体要求采取隔孔施工程序冲击成孔必须遵循隔孔施工程序，特别是两台或两台以上钻机在一个墩台上同时作业，由于互相振动干扰，表层覆盖层钻进时，容易造成钢护筒尚未跟进的情况，砂层液化坍塌。钻进至溶洞后，再同一层溶洞施工，容易造成干扰，甚至埋锤现象的发生。接近成孔时，其它钻机要暂停施工，防止孔故发生。确保桩身成孔垂直精度这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钢护筒的中心位置，也可以通过钢丝绳判断成孔的

16、垂直度，成孔后采用探笼测试垂直度和圆度。确保桩位、桩顶标高和成孔深度。在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。为有效地防止塌孔、桩孔偏斜等现象，除了注意钢丝绳的偏移量外，应根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。清孔由于深厚覆盖层地区岩溶桩基长度普遍较长，应采用气举反循环清孔，对于80m的长桩，46小时可以清孔完毕，且清孔比较彻底，而采用泥浆循环清孔，需要4

17、5天的时间，效率低，不利于桩孔的稳定。混凝土灌注溶洞内均采用片石粘土造壁，灌注混凝土后，由于压力增大，有可能击穿溶洞护壁，造成混凝土流失，导料管底部脱空后，造成断桩。因此在灌注过程当中，要密切注意泥浆面的变化，出现情况及时提拔导料管，拔出钢筋笼，重新冲击成孔。钢筋笼难以拔除的，可派潜水员割除钢筋笼。9.安全控制9.1安全因素及要求安全交底，桩基开工前应对作业人员进行详细的安全技术交底，交底内容应包括地质情况、溶洞位置、溶洞高度、具体操作技术等。负责桩机操作人员，必须持证上岗，熟悉操作规程，有操作经验，对工作认真负责。能自觉遵守劳动纪律，严格执行各项规章制度；操作时不得穿拖鞋。 9.1.3钻机安

18、装牢固，防止倾斜。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。 9.1.4钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地质，随时补充泥浆，保证孔内水位。冲击钻施工时，应对附近建筑物的安全检测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防人员掉入孔内。9.1.5当冲击钻孔时，吊钻头的钢丝绳的松弛度应掌握适当。9.1.6电动卷扬机在工作中，如遇停电或停机检查保养时，应将电源关闭，工作停止后，应将电关闭，锁好开关9.2安全控制措施注意安全用电，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等，及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%

19、时必须更换。工作平台钻机平台上应满铺脚手板及设置栏杆、走道，并应随时清除杂物。凡不正在施工的孔口，均应加防护盖；冲击钻钻进作业中，应经常检查钢丝绳损伤情况，如断丝超过5%时，应及时更换钨金套，应作拉力试验，钢丝绳与钻头连接的夹子数，应按等强度安装。钻机的卷扬机钢丝绳在卷筒上应排列整齐，卷绕钢丝绳时，严禁工作人员在其上跨越，卷扬机筒上的钢丝绳不得放完，应至少保留三圈，严禁人拉钢丝绳卷绕及用脚踢。泥浆池要加高度不小于80cm安全围栏，并设安全警示标志。10.环保保护10.1环保影响因素分析及环保要求冲击钻机施工噪声大，夜间施工对附近居民造成影响，应协调好关系。泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求必

20、须及时清运渣土，防止污染。10.2环保控制措施全面控制施工污染，减少污水、空气粉尘及噪音污染，严格控制水土流失，维护生态平衡，全面达到国家、行业和地方政府政府的自然保护、环保、水保标准。施工过程中有完善的环保、水保措施，废水、弃碴、泥浆以及工程垃圾按规定排放、处理，完工后及时恢复植被，确保工程所处的环境及沿线水域不受污染和破坏。维护自然生态环境的措施施工便道、施工现场生产、生活房屋、石料堆放和材料加工场等临时生产、生活设施的布置在指定规划的区域内。机械、车辆横向走便道，纵向走路基，严禁超越规定线路乱行驶，压坏草地、植被。营造良好的生活环境。在施工现场各生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生

21、清理，同时生活区周围铺植草皮。设置环境监测点施工中，严格按招标文件和相关规定的方案，设置环境监测点，以监测施工对周边环境的影响，并采取相应的措施，以保证当地的环境。大气环境保护施工现场临时道路必须硬化，临时路面采用泥结石路面，经常洒水润湿，减少道路扬尘。水泥、石灰等易飞扬的材料不得露天存放，必须采用封闭式库房或水泥灌。对旱季施工扬尘，采用洒水降尘措施，减少粉尘污染，特别是在居民区和水源地更加注意。水环境保护施工及生活污水的排放遵循清污分流、雨污分流的原则，各种施工废油、废液集中储积，集中处理，严禁乱流乱淌，污染水源，破坏环境。钻孔桩施工中产生的泥浆，都要进行二次沉淀处理，严禁将未沉淀的泥浆直接

22、排入河中；沉淀池中净化后的水，用于路基施工和便道洒水；其它废料、废渣等废弃物也都要运到取土坑中，并加以平整。施工作业产生的污水经过沉淀池沉淀，并经过净化处理，符合要求后进行排放。生产生活垃圾处理生产生活垃圾按照环保的要求，用密闭容器分类集中回收，定期采用垃圾清运车拉到就近的垃圾处理厂统一妥善处理，或按要求进行填埋处理。完工清场的环境保护措施完工清场工作依据完工一段、清理一段、防护一段的工作原则进行。每当一段工程完工之后，对现场施工临时工程进行拆除，拆除的废物运至弃土场。清场工作加强对施工过程中遗留的污染源进行彻底调查，对固体污染物运至当地环保部门指定的垃圾场进行掩埋，不就地处理，严禁现场焚烧固体污染物。完工清场工作由负责本段工程的责任人执行，监督、检查完工清场工作情况，并将完工清场工作过程记录归档。11.效益分析实践证明，抛填片石粘土、注浆、钢护筒跟进是岩溶区钻孔灌注桩常用的、切实有效的施工方法，根据不同的岩溶发育情况采用单项或多项综合措施，可切实提高施工进度，保证施工安全和成桩质量。便施工前认真分析地质资料，制定详细可行的处理预案，可取得良好的社会效益和经济效益。