广东省龙川至怀集公路TJ21合同段中、小溶洞处理方案.doc

广东省龙川至怀集公路TJ21合同段中、小溶洞处理方案编制： 复核：审批：湖北省路桥集团有限公司2015年11月 目 录一、编制依据3二、工程概况3三、施工条件43.1地形、地貌43.2地质条件43.3自然地理情况43.4施工用电53.5施工用水5四、施工组织64.1、桩基施工组织人员表64.2、主要机具、设备64.3、砼供应74.4、钻孔桩流程图74.5、桩基施工计划8五、钻孔灌注桩中、小溶洞处理方法85.1施工准备措施85.2 片石回填95.3素混凝土回填105.4 施工中遇到溶洞应急措施105.4.1各种溶洞的处理措施115.4.2过串珠状溶洞应急处理措施125.5溶洞桩基病害的处理135.5.1卡钻事故135.5.2埋钻及掉钻事故145.5.3钻孔偏位处理155.5.4塌孔处理155.5.5灌注混凝土砼流失处理16六、质量控制措施16七、安全保证措施18八、环保、水保措施20一、编制依据1、广东省龙川至怀集公路两阶段施工图设计文件 2、南粤交通广东省龙川至怀集公路连平段工程建设标准化管理指南 3、公路桥涵施工技术规范实施手册 JTG/TF50-2011 4、公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011 5、建筑桩基检测技术规范(JGJ106-2014) 6、广东省龙川至怀集公路两阶段施工图设计文件工程地质勘察报告二、工程概况本标段桥梁主要结构物包括：巷尾村中桥、竹子坑1号大桥、竹子坑2号中桥、竹子坑3号大桥、大船顶1号中桥、大船顶2号大桥；其中：巷尾村中桥：325m装配式简支小箱梁，斜交120，桥长80.6m，跨越县道X410；竹子坑1号大桥：430m装配式简支小箱梁，正交，桥长126.4m，跨规划路。竹子坑2号中桥：320m装配式简支小箱梁，斜交105，桥长65m，跨越乡道Y675；竹子坑3号大桥：425m装配式简支小箱梁，斜交105，桥长105.6m，跨规划路；大船顶1号中桥：320m装配式简支小箱梁，斜交105，桥长65m，跨越乡道；大船顶2号大桥：1125装配式简支小箱梁，斜交75，桥长280.6m，跨规划路和大镇水。三、施工条件3.1地形、地貌TJ21合同段起于桥头镇巷尾村，经巷尾村中桥、桥头互通、竹子坑1号大桥、竹子坑2号中桥、竹子坑3号大桥、大船顶1号中桥、大船顶2号大桥,终点位于东华镇清华园区。沿线所处翁江盆地，翁江盆地区主要为黏土 、次生红黏土等细粒土。测区地势总体中部高东西端低，海拔标高介于110.949（位于起点）145.263m（位于大船顶村）。按成因，沿线主要存在侵蚀-堆积型、溶蚀-构造型等2类地貌类型。3.2地质条件本合同段出露地层主要为古生界泥盆系和石炭系地层以及大面积分布的各种因类型的第四系地层，第四系地层覆盖，主要有粉质黏土 、粉质黏土 夹卵石、卵石土、红黏土。线路区内普遍发育层面裂隙，另还可见与构造线走向平行或直交的张扭性裂隙。本合同段线路主要穿翁江复式向斜及官坪逆断层，褶皱于核部因构造影响，岩体破碎，断裂带岩体亦破碎，节理发育。主要不良地质现象为岩溶发育，线路区整体稳定情况较好。3.3自然地理情况（1）水文线路呈东西向，垂直翁江流向，翁江及支流是区域或当地的侵蚀基准面、溶蚀基面和地下水的集中排泄区。由于高速公路呈东西向穿越区内的南北向褶皱带，横断裂不发育，受相对隔水层阻隔，地下水在区域内具顺层赋存和运移特征，致使高速公路建设会改变地下水贮水构造单元局部的边界条件，从而导致建设工程遭遇到复杂的地下水涌突水问题。路段为粤北山区向珠江平原的过渡带，翁江河谷是地下水的集中排泄带，地下水丰富、岩溶发育、地下暗河发育。（2）气候、气象英德市地处亚热带，属亚热带季风气候，阳光充足，热量丰富，气候温和，年平均气温20.9；雨量充沛，年均降雨量为1879.4mm。区域属中亚热带湿润型季风气候区，加上地处于南岭南麓，受季风和地形影响较大，常年气温较高。多年平均气温1922，最冷月的月平均气温为8.910.3。历年极端最高气温42（1953 年8 月12 日），极端最低气温-6.9（1955 年1 月12 日）。3.4施工用电变压器已安装完毕，施工用电从配电房引入施工现场。3.5施工用水生产用水采用自来水和沿线河道水的办法解决生产用水。四、施工组织4.1、桩基施工组织人员表序号姓名岗位职责1陈长寿项目经理全面组织管理2石义学项目总工技术，方案制定李俊峰工程部长技术负责3党晨现场施工员现场施工管理4陈文涛质检工程师负责施工现场的质量检测5覃世创测量负责人负责施工现场的测量工作6杨春试验负责人试验检测7杨磊试验员负责施工现场的试验工作8朱雷安全员负责施工现场的施工安全说明：钻孔作业队一台钻机配备2名钻机操作手，2名焊工，4名辅助工。钢筋笼加工配6名钢筋工。4.2、主要机具、设备桩基工程主要施工机具、设备见表2。序号设备名称单位数量规格型号备注1冲击钻机台82吊车台225t砼拌和站套2HZS603砼输送车台610m4挖掘机台21m电焊机台4Bx1-4005发电机台2200KW6全站仪台1徕卡TS067泥浆检测仪套28水准仪台1DSZ24.3、砼供应工程所需材料表序号材料名称规格产地数量备注1砂中粗扬帆砂场4520T2碎石5-20mm石园石料厂3680T3水泥P.042.5英德海螺2000T4外加剂208东莞贝耶尔30T5钢筋HPB300/HRB400广钢500T 4.4、钻孔桩流程图4.5、桩基施工计划桩基础计划于2015年11月25日开始施工，2016年6月2日完成。3个作业队平行施工。第1队施工L匝道桥和巷尾村中桥，计划于2015年11月25日开始施工，2016年5月11日完成，施工天数157天。第2队施工竹子坑1#，2#，3#桥，计划于2015年11月25日开始施工，2016年6月2日完成，施工天数171天。第3队施工大船顶1#，2#桥。计划于2015年11月25日开始施工，2016年4月23日完成，施工天数139天。五、钻孔灌注桩中、小溶洞处理方法5.1施工准备措施施工前，应根据工程地质勘察资料，确定哪些桩有溶洞以及溶洞的类型、大小及所在的位置，提前做好施工准备工作。 对钻探勘察显示有地下溶洞的桩位，需做好以下施工准备工作：1 钻孔施工前将每桩孔位地质情况作出交底，让各参与施工的人员对本桩情况充分了解。2 桩基的开孔顺序遵循先难后易的原则，即根据地质钻探报告，在小范围采用先深后浅、先大后小、先多后少的原则。3准备粘土、片石、麻袋、袋装水泥、砂石料等溶洞处理所需材料。片石采用强度30MPa石灰岩，片石粒径为1015cm；袋装水泥选用普通硅酸盐水泥，50kg/袋。4配置泥浆。严格控制粘土的选择，选择并备足良好的造浆粘土，采用施工现场自来水进行拌制，入孔泥浆比重可为1.11.3，入孔泥浆黏度，一般地层为1622s，接近溶洞地层调制为1928s。5施工前对施工作业班组进行溶洞处理相关技术、安全交底，岩溶地段桩基础施工遵循先长桩，后短桩的顺序进行施工。6岩溶强烈发育区，所有桩孔均做到一桩一探，以实际的钻探资料来确定各个桩孔的桩尖位置，勘测设计阶段未逐桩钻探的桩，施工前进行必要的地质钻探，并跟进地质资料重新设计。5.2 片石回填1 钻孔进深接近溶洞顶部0.5m时，应减缓慢进尺。2在冲击钻钻进施工过程中，密切注意护筒内泥浆面的水平位置变化情况，当泥浆面迅速下降时，首先要赶快补水，补浆，防止塌孔，观察泥浆流失情况，估计溶洞大小，确定回填方量。利用钻头将溶洞钻穿，然后迅速补充片石、粘土和水，片石大小10-15cm为宜，片石、粘土按体积比7：3投放，同时补充水，确保孔内不塌孔，片石回填高度超出溶洞顶口高度不小于1m。3 继续进行钻孔，若发现泥浆泥失严重，再重复投入片石和粘土，水泥等。直到将溶洞填满，保证孔内泥浆不渗漏。4施工注意事项：密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。当再次漏浆时，仍按上述方法处理。5.3素混凝土回填采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。1）混凝土标号及配合比混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定早强剂，提高素混凝土的早期强度。2）掺加方法：对于倾斜岩面，为校正孔位，回填素混凝土应与斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm。3）施工注意事项：待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。4）主要适用范围及优势：适用于中、小溶洞，有无填充物均可采用此方案。施工方法简单，造价相对较高。5.4 施工中遇到溶洞应急措施在施工中可能遇到未知的溶洞，当钻穿破溶，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（直径10-15cm）和粘土，水泥等，同时组织足够的水源。在施工过程中配备一台挖机，司机随时候命。根据钻孔进尺情况，结合孔桩所处的地质描述图、判断出孔底位置是否是进入岩层，在1-1.5m范围内缓慢进尺。在入岩后要有专人观测护筒内泥浆面的变化，根据钻孔的进尺情况，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。应迅速补水和改变钻进速度以防止卡钻。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，重新钻孔。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3：7），冲钻固壁；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。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。5.4.1各种溶洞的处理措施1）较小溶洞（溶洞高度小于3m），可采用片石回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入粘土和片石，利用钻头冲击将粘土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。2）中、小溶洞，可采用素混凝土回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。重新成孔前应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。3）对于较大溶洞、连通溶洞需要夯实回填，处理后的承载力不小于周边地层承载力。施工方应根据地质资料，结合现场超前勘探情况，编制桩基溶洞处理专项施工方案，并报建设单位批准后方可实施。4）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。如果出现一下钻破溶土洞顶板，泥浆突然间流失，引起整个孔坍塌严重，则迅速提起钻头，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。5.4.2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钻孔的资料相对比，以及结合钻头钻进速度判断出孔桩接近溶洞顶部岩层时，提起钻头，移开钻机，回填片石粘土后重新采用钻孔。钻孔时，要求缓慢进尺。当钻穿过溶洞顶部时要缓慢进尺，钻头不明显受阻碍，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，挖车就位，密切注意泥浆面变化，一旦穿通溶洞后，提起钻杆，向孔内回灌泥浆，向孔内回填片石和粘土，如果不发生塌陷，则用钻机钻孔洞内孤石和突石，对洞底部斜岩面进行钻进，以保证顺利通过溶洞。过第二个溶洞按过第一个溶洞的方法进行。注意事项：(1)过每层溶洞顶薄岩层时要采用缓慢进尺，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，要及时提起钻头，防止塌孔引起卡钻。(3)在溶洞内采用低速钻进，以防止卡钻，同时清理洞内的突石，夯平溶洞底部斜岩面，以保证钻孔时不会产生较大的偏斜。5.5溶洞桩基病害的处理 5.5.1卡钻事故卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近 时采用高落程冲击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，钻头倾斜，卡在溶洞 顶板岩石不同部位。5.5.1.1防止卡钻措施：（1）严格控制冲程，在施工过程中细心观察，根据不同的地质情况掌握好冲程。在基岩中采用 11.5m 的冲程，在靠近溶洞顶板1m 处采用 0.51.5m 的小冲程变化冲进，轻锤慢打使孔壁圆滑坚固，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿，防止因冲程过长导致卡钻。（2）经常检查钻机运转性能，对于故障隐患早发现早解决。（3）遇到卡钻时不可强行提拉，以防塌孔、埋钻，甚至钻机翻倒。（4）若卡在顶板岩石中部， 可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出。（5）若斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓提起。（6）若卡在顶板岩石下部，则可利用钻头上下松动，由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头将顶板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。5.5.1.2卡钻的处理（1）避免沉渣埋钻，钻头不能长时间停留在孔底不动，要经常上下活动，使得泥浆不停地循环，防止沉渣埋钻的现象发生。（2）如发生塌孔埋钻，切勿强拉硬提，以免主绳断裂造成埋钻。（3）利用钻机，缓慢回旋主绳，使钻头旋转，松散卡钻处土石，尝试性提升钻头，若钻头可以提升，则继续使用此方法慢慢将钻头提出。（4）若塌孔塌落物较多，采用回旋钻头法无效时，采用“反冲法”，利用泥浆把塌落土石冲出孔外，将钻头提出。5.5.2埋钻及掉钻事故 （1）在施工过程中掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修， 遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患。（2）施工时严禁在溶洞内打空锤，应绷紧钢丝绳，采用小冲程进行抵打紧击。（3）一旦发现漏浆或异常情况，马上提锤至洞口，然后采取其他补救措施。（4）若不慎发生掉钻，应及时摸清情况，若溶洞底板平整坚硬，可在地面使用打捞工具慢慢摸索打捞，若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤被沉淀物或塌孔土石覆盖，应首先清孔吸泥，使打捞工具能接触钻锤。（5）先用侧锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入孔底，钩住钻锤保险绳再提起。（6）如果钻锤顶朝下，将钢丝绳捆绑在钻锤的几个爪山，再将钻锤提起。5.5.3钻孔偏位处理 （1）钻孔偏位主要原因是穿越溶洞时，洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整。（2）钻头穿越溶洞时要密切注意主绳的情况，以便判断是否偏孔。（3）当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时，则预示发生偏孔，应及时停钻。（4）处理偏孔采用回填片石，片石的强度要强于岩层的强度，处理时应提起钻头，向孔内抛填粒径1525cm 大小的片石、碎石，回填到斜面顶或偏孔处 0.5m 以上后再重新冲击钻进。（5）采取小冲程、低频率的方式冲孔，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直，浅程缓进。（6）若一次纠偏效果不理想，则进行多次回填。并反复进行，直至进入均匀、稳定完整的基岩内 1.0m， 然后按正常施工。5.5.4塌孔处理 （1）塌孔是主要由于溶洞漏浆严重，泥浆流失速度过快，补浆来不及造成，主要预防措施是保持泥浆浓度和水头高度，采用中小冲程钻进，钻机和钻架安装稳定可靠。（2）当孔壁局部坍塌，孔内水头无明显损失时，向孔内抛粘土，加大泥浆比重进行处理。（3）小面积塌陷，且护筒无移位，除下沉内护筒外，可及时分层抛入片石、粘土块、袋装水泥、片石等，以填充和堵塞溶洞，回填至内护筒底部以上 23m，然后采用中小冲程重新钻进。（4）大面积塌陷，溶洞发育严重时，如连通大型溶洞或连通地下河溶洞，或者护筒变形，有较大横向位移，无法纠偏时，可拔出钢护筒，用片石、粘土回填，然后重新钻进。5.5.5灌注混凝土砼流失处理地下溶洞地段钻孔灌注桩浇灌混凝土时会出现混凝土随溶洞缝隙流失，混凝土方量将会超出正常方量，针对水下混凝土灌注过程中混凝土流失的现象及防止断桩发生，一般有以下施工措施：（1）加大混凝土生产和运输能力。（2）加大混凝土初灌量，避免因首盘混凝土数量不够造成导管埋深不够而断桩。（3）灌注过程中加大导管埋深，混凝土灌至溶洞或裂隙处时，适当增加导管埋深，确认安全后，再提升导管。（4）灌注混凝土过程中，在混凝土能下去的情况下，导管下口埋入深度一般宜控制在 46m。灌注时要勤测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断，防止混凝土面突然下降导管悬空造成断桩事故； （5）应加大混凝土灌注高度，一般考虑超过设计高程 1.52.0m，尽量避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成桩长不足。六、质量控制措施（1）推行全面质量管理，针对地下溶洞地段的复杂性、不确定性等因素，项目部成立由项目经理为组长，项目总工为副组长的溶洞处理QC小组，按照PDCA循环的质量管理方法进行质量控制，确保施工质量达到各项要求，桩基溶洞处理QC小组机构如下：组 长：项目经理 陈长寿副组长：项目总工 石义学组员：项目部各部门负责人（工程技术部、设备物资部、试验室、质量管理部） 钻孔桩施工组织机构图项目经理项目总工安全负责人项目书记项目副经理工程技术部（下设测量组）试验室设备物资部质量管理部砼浇筑队钢筋加工队钻孔队（2）做好工前准备工作，根据实际情况制定可操作的实施方案，确保现场施工有条不紊。（3）施工严格按规范进行，质量控制注重施工前和施工中的过程控制，以预防为主，加强对工作质量、工序质量和中间产品质量的检查，以良好的工作质量来保证工序质量，促进工程质量。（4）加强操作工人的培训，做到施工前工人心中有数。（5）施工现场的技术负责人跟班作业，加强技术指导，对关键工序要进行详细的技术交底工作。（6）做好生产班组的自检、互检和交接检以及专检工作。施工前对工程所采用的原材料进行严格检验，并报请监理工程师审批后方可使用；施工中实行工序交接单制度，上道工序完成经检验合格后方可交接，进行下道工序施工。（7）加强工地质量教育，提高全体施工人员的质量意识。（8）钻孔桩钻进过程中，应经常对护筒的平面位置及标高进行复核，防止护筒倾斜或偏位。（9）钻进过程中，应经常利用检孔器直接探致孔底，确保桩孔不缩径，不弯斜。（10）冲击成孔施工处理溶洞时，设专人观察并记录孔内泥浆水平位置。（11）冲击成孔施工过程中，施工人员必须勤测量，采用测绳测量孔底与护筒顶的深度，根据护筒高程，算出孔底高程，溶洞处理完成后，测量填充物顶面高程，与击穿溶洞顶板时记录的高程进行比较，确保填充物已完全超过溶洞顶板高程0.5m以上。（12）冲击成孔冲动处理完毕后，在未进行补浆的情况下，泥浆表面不再下沉，确保此时溶洞内填充物已经将洞口堵死，泥浆不发生泄露，才可进行继续钻机，开动钻机，以缓慢的速度进行试捶击，然后继续用测绳测量孔底高程，若孔底高程下沉量太大，则继续进行溶洞处理，若孔底高程下沉量与捶击土方下沉量差异并明显，则继续进行钻进。七、安全保证措施（1）由于地下溶洞地段的复杂性、不确定性等因素，给施工带来安全隐患，项目部成立由项目经理为组长，安全总监为副组长的溶洞处理安全管理小组，全程监督溶洞处理过程中各项安全制度及安全交底的落实情况，溶洞处理安全管理小组机构如下：组 长：项目经理 陈长寿副组长：安全负责人 陈 超组员：各部门负责人（安全环保部、工程技术部、质量管理部）、专职安全员（2）安全管理小组定期向各施工队的负责人进行安全教育、督促施工人员学习和贯彻安全规则。（3）在施工现场应有安全标志，危险地区必须悬挂“危险”或“禁止通行”等标志，夜间设红灯示警。（4）施工用电线路和电气设备，应按有关规定架设和安装，所有电气设备的绝缘状况必须良好，各项绝缘指标应达到规定值，凡有裸露带电部位的电气设备和易发生电击危险的区域，都应有符合要求的防护，如围栏、护网、箱、匣等屏护设施。（5）严禁将输电线路搭靠或固定在机械、栏杆、钢筋、管子、扒钉等金属上。（6）钻机安装应稳固，防滑移装置应可靠，钻机操作应严格按机械安全操作规程进行。（7）在任何情况下，严禁施工人员进入没有护筒或没有其它防护设施的钻孔中处理故障，当必须下入护筒或其它防护设施的钻孔时，应采取防溺、防塌埋等安全设施后方可行动。（8）在溶洞地段采用冲击成孔作业时，需在钻机底盘下垫设工字钢网架，预防大型溶洞塌孔导致地陷，使钻机倾翻造成人机伤害。八、环保、水保措施（1）混凝土拌合站采用封闭湿式作业法,水泥用罐装散水泥,通过输送管道进入拌合站,降低扬尘程度。（2）用运输车运送混凝土时，把出料斗关好，防止混凝土撒落污染环境。（3）剩余废渣、废料要堆放在指定弃土场地。（4）运输便道经常用洒水车洒水，降低灰尘对环境的影响。（5）施工现场泥浆严禁乱排乱放，采用静置，沉淀，等方法处理。