樁基溶洞和塌孔處理方案

1、#立交橋 Z4、Z5 橋墩樁基旋挖鉆鉆孔溶洞和塌孔處理專項(xiàng)施工方案一、背景資料1.1 設(shè)計(jì)簡介本項(xiàng)目為 #市#區(qū) #隧道至 #大道和 #的橋梁工程，共分 A、B、D、Z 線橋，其中 A 線預(yù)留接口，暫不實(shí)施。 Z 線跨越 #大道至 #河南岸后下地， B 線橋從隧道出口右轉(zhuǎn)彎進(jìn)入 # 大道， D線橋?yàn)?#右轉(zhuǎn)跨 #河進(jìn)入 #大道匝道。Z 線橋從隧道出口至 #，橋面寬 16.0 米，全長 226.68 米，分為四聯(lián)。第一聯(lián)為 20 米鋼筋混凝土簡支梁，第二聯(lián)為 16 米鋼筋混凝土簡支梁，第三聯(lián)為 33 米+47 米 +35 米鋼箱梁，第四聯(lián)為 33.5 米+37 米預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁。在主線 K

2、Z0+533.9KZ0+626.1 段內(nèi)，有 Z4-1、 Z4-2、Z5-1、Z5-2 共 4 根樁基，樁徑2m，設(shè)計(jì)樁長 2233m，計(jì)算孔深 25 36m。1.2 自然條件1.2.1 地域條件場(chǎng)地正北面為貴惠路，西側(cè)為#小區(qū)和黔光鋁制品廠，東側(cè)為待拆住宅樓，南臨#河。整體相對(duì)平整。見附圖。1.2.2 地質(zhì)條件（一）巖性根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探成果，區(qū)內(nèi)地層為：雜填土，雜色，含植物根系及少量有機(jī)質(zhì)，結(jié)構(gòu)松散，厚0.5 3.01m 不等，厚薄不均勻，分布廣泛，平均厚度為2.07m。粘土層，褐黃，可塑，粘性較好，局部夾少量風(fēng)化碎屑。廣泛分布在場(chǎng)地內(nèi)，但分布厚度極不均勻，局部溶槽或溶隙內(nèi)厚度較大，厚度3.

3、85 9.3m 不等，厚薄不均，平均厚度為 6.65m。中風(fēng)化白云巖，灰白，深灰色，薄層狀構(gòu)造，埋深9.36 16.17 不等，厚薄不均，平均埋深為 12.13m，偶夾泥巖，局部見少量方解石脈，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖心多呈沙狀，碎塊狀，柱狀。詳見附鉆孔柱狀圖。（二）地下水該場(chǎng)地裂隙縱橫、巖體破碎、巖溶發(fā)育、地下水豐富。樁孔開挖之初，地下水即通過基巖構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙、溶蝕裂隙、溶洞集積于此。施工部位瀕臨#河，場(chǎng)地高程11060.1m， #河高程 1051.3 ，水深以 1m計(jì)，樁孔下挖 7.8m 即與 #河面持平。當(dāng)下挖到約7.8m 深以后，即處于 #河面以下， #河水將通過基巖的溶洞

4、、裂隙通道涌入樁孔。（三）巖溶發(fā)育特征巖體中巖溶發(fā)育，其巖溶形態(tài)以溶溝、溶槽、裂隙為主。溶蝕裂隙發(fā)育極不均勻，無明顯的規(guī)律性。場(chǎng)地巖溶中等發(fā)育，場(chǎng)地有遭受巖溶塌陷的可能性。綜上所述，本項(xiàng)目區(qū)工程地質(zhì)條件為中等復(fù)雜類型。二、地層狀況分析地勘單位對(duì) Z4 樁基巖做了 10 個(gè)勘探孔， Z5 基巖做了 10 個(gè)勘探孔。由勘探資料，雜填土厚度 0.4 3.01m，平均 2.07m。粘土厚度 4.75 9.3m，平均 6.65m；粘土埋深6.5 10.4m，平均 8.11m。風(fēng)化巖埋深 9.36 16.17m，平均 12.13m。如下表：表 1雜填土、粘土埋深表（ m）孔號(hào)雜填土厚度粘土埋深粘土厚度風(fēng)化

5、巖埋深Z4-11.110.49.312.6Z4-1+10.56.5611Z4-1+21.586.511.17Z4-1+31.810.28.411.6Z4-1+428.56.510.3Z4-226.724.7213.8Z4-2+136.833.8316.17Z4-2+22.88.385.5810.71Z4-2+337.754.7514.58Z4-2+43.017.864.859.36平均2.078.116.6512.13Z4 樁基巖溶洞 6 處，層厚 0.3 3.36m，平均 1.08m；層底深 10.29 33.5m。裂隙 3處，寬度表 20.17 0.33m，層底深 10.6 36.92m。

6、如下表：Z4 樁孔溶洞統(tǒng)計(jì)分析表孔號(hào)Z4-1孔口高程 m1060.06孔號(hào)Z4-2孔口高程 m1060.19編號(hào)層底高程 m層底深 m層厚 m編號(hào)層底高程 m層底深 m層厚 m11047.9612.10.511044.8915.31.521047.1612.90.321044.0516.140.4231044.5615.52.231042.8917.30.7541042.1617.91.341040.8919.31.3351041.5618.50.351039.4720.720.25261036.2623.8孔號(hào)Z4-1+1孔口高程 m編號(hào)層底高程 m層底深 m11048.3111.82104

7、5.0115.131042.111841040.3119.851037.3122.861036.1124孔號(hào)Z4-1+2孔口高程 m編號(hào)層底高程 m層底深 m11046.8913.1721044.8115.2531040.0620孔號(hào)Z4-1+3孔口高程 m編號(hào)層底高程 m層底深 m11047.2612.821044.3615.731042.4617.641040.4619.651037.9622.161033.6626.4孔號(hào)Z4-1+4孔口高程 m編號(hào)層底高程 m層底深 m11049.4610.621046.6613.431044.8615.241043.8616.251037.1622.

8、961035.9624.1說明：上表有下劃線和底紋者為裂隙。2.861038.1422.050.921060.11孔號(hào)Z4-2+1孔口高程 m1060.18層厚 m編號(hào)層底高程 m層底深 m層厚 m0.811044.0116.170.250.521039.5120.671.582.431032.5127.670.920.241031.0129.170.670.851026.6833.50.170.81060.06孔號(hào)Z4-2+2孔口高程 m1060.16層厚 m編號(hào)層底高程 m層底深 m層厚 m211049.1111.050.330.9221047.0313.130.251.9231045.7

9、14.460.2541038.6121.550.2551036.4523.710.6761031.6128.550.581060.06孔號(hào)Z4-2+3孔口高程 m1060.16層厚 m編號(hào)層底高程 m層底深 m層厚 m1.211045.2414.920.33221041.16191.081.631025.16350.330.341023.2436.920.170.70.31060.06孔號(hào)Z4-2+4孔口高程 m1060.18層厚 m編號(hào)層底高程 m層底深 m層厚 m0.311049.8910.290.930.321048.8211.360.571.131047.5312.650.570.34

10、1046.9613.220.211.551042.1718.013.360.961040.0320.151.2971029.5330.651.57Z5 基巖雜填土、粘土厚度，第一層中風(fēng)化巖埋深，以及溶洞狀態(tài)，見柱狀圖。三、溶洞處理方案3.1 旋挖鉆機(jī)施工方案本項(xiàng)目采用旋挖鉆機(jī)鉆孔，水下混凝土灌注方案。旋挖鉆機(jī)型號(hào)選用徐工XRS1050，參數(shù)如下：表 3徐工 XRS1050旋挖鉆機(jī)參數(shù)表項(xiàng)目單位參數(shù)3額定功率動(dòng)力頭最大輸出扭矩轉(zhuǎn)速最大鉆孔直徑最大鉆孔深度加壓油缸最大壓力最大提升力最大行程加壓卷揚(yáng)最大加壓力主卷揚(yáng)最大卷揚(yáng)速度鉆桅傾度側(cè)向/前傾/后傾整機(jī)工作質(zhì)量外形尺寸工作狀態(tài)運(yùn)輸狀態(tài)kW298kN

11、 m390r/min718mm 2500m105kN240kN250m6kN-m/min604/ 5 /15 t114mm10265 4800 27520mm17615 3500 3535鉆孔工藝（1）鉆機(jī)就位鉆孔前施放樁位點(diǎn)，放樣后四周設(shè)護(hù)樁并復(fù)測(cè)，誤差控制在 5mm以內(nèi)。進(jìn)一步確定是否有障礙物，必須待甲方或監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行成孔施工鉆機(jī)就位應(yīng)保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位開啟電機(jī)進(jìn)行開孔。旋挖鉆機(jī)底盤為伸縮式自動(dòng)整平裝置，并在操作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位中心十字線時(shí)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)即可鎖定，勿需再作調(diào)整。鉆機(jī)就位后鉆頭中心和樁中心應(yīng)對(duì)正準(zhǔn)確，誤差控制在 2cm內(nèi)。

12、液壓多功能旋挖鉆機(jī)就位時(shí)與平面最大傾角不超過 4，鉆機(jī)平臺(tái)處必需碾壓密實(shí)。進(jìn)行樁位放樣，將鉆機(jī)行駛到要施工的孔位，調(diào)整桅桿角度，操作卷揚(yáng)機(jī)，將鉆頭中心與鉆孔中心對(duì)準(zhǔn)，鉆頭中心與鋼護(hù)筒十字線中心偏差不大于 10mm，并放入孔內(nèi)，調(diào)整鉆機(jī)垂直度參數(shù)，使鉆桿垂直，同時(shí)稍微提升鉆具，確保鉆頭環(huán)刀自由浮動(dòng)孔內(nèi)。鉆機(jī)就位后，在泥漿池進(jìn)行泥漿制造，泥漿主要采用粘土、膨潤土等進(jìn)行造漿，新制泥漿數(shù)量最少滿足一根樁的使用量。（2）設(shè)置護(hù)筒根據(jù)樁位點(diǎn)設(shè)置護(hù)筒，護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm，護(hù)筒位置應(yīng)埋設(shè)正確穩(wěn)定，4護(hù)筒中心和樁位中心偏差不得大于50mm，傾斜度的偏差不大于1%，護(hù)筒與坑壁之間應(yīng)用粘土填實(shí)。施工

13、中，護(hù)筒的埋設(shè)采用旋挖鉆機(jī)靜壓法來完成。首先正確就位鉆機(jī)，使其機(jī)體垂直度、鉆桿垂直度和樁位鋼筋條三線合一，然后在鉆桿頂部帶好筒式鉆頭，再用吊車吊起護(hù)筒并正確就位，用旋挖鉆桿將其垂直壓入土體中。護(hù)筒埋設(shè)后再將樁位中心通過四個(gè)控制護(hù)樁引回，使護(hù)筒中心與樁位中心重合，并在護(hù)筒上用紅油漆標(biāo)識(shí)護(hù)樁方向線位置。護(hù)筒的埋設(shè)深度：回填土區(qū)域護(hù)筒埋設(shè)深度應(yīng)超出回填土深度0.5m，原土狀態(tài)：在粘性土中不宜小于 1m，在砂土中不宜小于 1.5m，護(hù)筒應(yīng)高出地面 2030cm。（3）鉆進(jìn)當(dāng)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，泥漿制備合格后即開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是

14、在孔口 58m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時(shí)進(jìn)行糾正。操作人員隨時(shí)觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計(jì)數(shù)器控制鉆孔深度。當(dāng)旋挖斗鉆頭順時(shí)針旋進(jìn)時(shí)，底板的切削板和筒體翻板的后邊對(duì)齊。鉆屑進(jìn)入筒體，裝滿一斗后，鉆頭逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，底板由定位塊定位并封死底部的開口，之后提升鉆頭到地面卸土。開始鉆進(jìn)時(shí)采用低速鉆進(jìn)，主卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩承擔(dān)不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)護(hù)筒以下3 米采用高速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度與鉆壓有關(guān)，采用鉆頭與鉆桿自重摩擦加壓，150MPa壓力下，進(jìn)尺速度為20cm/min；200MPa壓力下，進(jìn)尺速度為30cm/min；260MPa壓力下，進(jìn)尺速度

15、為50cm/min。（4）終孔及清孔a. 終孔：當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高后，請(qǐng)監(jiān)理工程師檢查，初步確定終孔，再請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)、地勘及參建各方到現(xiàn)場(chǎng)確定終孔，并匯簽。b. 清孔：確定終孔后，將鉆斗留在原處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對(duì)孔底虛土進(jìn)行清理。一般用沉渣處理鉆斗（帶擋板的鉆斗）來排出沉渣。要求成渣厚度不大于 5cm。c. 檢孔：清孔完畢后，即組織監(jiān)理、主管工程師、質(zhì)檢工程師及值班技術(shù)人員共同對(duì)成孔進(jìn)行檢查，孔徑及孔形檢查用檢孔器檢查，孔深和孔底沉渣用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘檢測(cè)。鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對(duì)孔深、孔徑、孔位、孔形等進(jìn)行檢查，填寫終孔檢查記錄，經(jīng)監(jiān)理工程師簽證認(rèn)可后，進(jìn)行孔底清碴和

16、灌注水下砼準(zhǔn)備工作。詳見旋挖鉆專項(xiàng)施工方案3.2 溶洞地層處理措施5（一）一般措施由地勘資料顯示，本地地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樁基鉆孔進(jìn)入風(fēng)化巖層后溶洞較多，地下水極為豐富， Z4 基巖有溶洞 6 層，最大層厚 3.36m；溶洞間為中風(fēng)化白云巖，薄層狀構(gòu)造，偶夾泥巖，局部見少量方解石脈，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖心多呈沙狀，碎塊狀，柱狀。對(duì)于樁孔溶洞地層，采取回填混凝土擠洞的施工方法。因溶洞地層基本上都出現(xiàn)在地面 10 米以下巖層中，地下水較為豐富，樁孔內(nèi)充滿集水，混凝土回填擠洞施工時(shí)按下導(dǎo)管澆筑水下混凝土的方法?；炷敛捎?C20素混凝土，摻適量早強(qiáng)劑，使混凝土 3 天強(qiáng)度達(dá)70%，以便下一步鉆孔

17、?；靥罨炷燎皯?yīng)先確定溶洞頂點(diǎn)高程，回填混凝土需高出溶洞頂12m即可。先計(jì)算樁孔內(nèi)所需混凝土數(shù)量進(jìn)行澆筑，隨時(shí)檢測(cè)混凝土澆筑高度，隨時(shí)增添混凝土澆筑數(shù)量，當(dāng)達(dá)到預(yù)定澆筑高程后，暫停澆筑，隔1 小時(shí)后混凝土頂面高程穩(wěn)定不再下沉即算完成。對(duì)于多層溶洞，則由上而下，分段進(jìn)行溶洞回填，每次均按以上控制。（二）特殊措施由于溶洞的水平長度、傾角、通向何方均未知，以上假設(shè)回填混凝土能夠充盈樁孔。假如地質(zhì)資料顯示的溶洞群中，某個(gè)溶洞下行通向一個(gè)上千立方的大溶洞，或者下行通向 #河，這即使已經(jīng)成孔，但在灌注混凝土樁基時(shí)，前者造成成樁造價(jià)巨大，后者嚴(yán)重污染環(huán)境。如果出現(xiàn)此種可能，擬采取以下方法：定量回填和間歇回填

18、根據(jù)已知的有限的溶洞情況，暫擬一定的混凝土回填量，此量應(yīng)是在經(jīng)濟(jì)上、施工工期上能夠接受的。當(dāng)在定量之內(nèi)，混凝土面上升到預(yù)定高程，回填結(jié)束。當(dāng)未能到達(dá)預(yù)定高程，且補(bǔ)充一定數(shù)量后，混凝土面仍無上升，則間歇不小于混凝土初凝時(shí)間（約 45min），再進(jìn)行第二次回填。第二次回填一定數(shù)量后，如混凝土面不上升，則可以作為“無底洞”對(duì)待。第二次回填，如混凝土面有所上升，此后又停滯不升，則進(jìn)行第二次間歇，再進(jìn)行第三次回填。以此反復(fù)，至混凝土面上升到預(yù)定高程，回填結(jié)束。如哪次回填一定數(shù)量后，混凝土面不上升，則可以作為“無底洞”對(duì)待；“無底洞”處理（預(yù)案）在溶洞的平面范圍，沿樁孔周邊外 1m的圓周上用地質(zhì)鉆 110

19、 孔，孔距 0.3m，孔深超過溶洞底 0.3 0.5m。然后向孔洞下 28 鋼筋，套筒連接；再將PVC管套著已下插的 28 鋼筋，下往溶洞，6PVC管套外纏繞細(xì)麻繩，以增加混凝土對(duì)其的粘附力， PVC管套長度高出溶洞層高 1.5m。以此在溶洞內(nèi)形成鋼柵欄。如下圖：然后采取間歇法回填混凝土，當(dāng)鋼柵欄上經(jīng)多次粘附的混凝土足夠多時(shí)，最后一次回填混凝土其頂面就會(huì)上升，至溶洞頂以上 1m的位置，就達(dá)到在溶洞內(nèi)封填有限混凝土量的目的。然后抽出、回收預(yù)插鋼筋；保留此插筋孔，以待處理下層溶洞再次使用，減少造孔工作量。四、易塌孔地層處理方案4.1 樁孔周邊場(chǎng)地硬化措施：由于場(chǎng)地表層多為雜填土和粘土層，承載力不滿

20、足旋挖機(jī)自重和工作荷載要求。旋挖機(jī)進(jìn)占和鉆進(jìn)過程中，會(huì)出現(xiàn)場(chǎng)地下陷，土方經(jīng)鋼護(hù)筒底進(jìn)入樁孔，導(dǎo)致塌孔；另外，場(chǎng)地下陷造成鉆機(jī)傾斜，影響樁孔垂直度。為此，采取將孔樁周邊場(chǎng)地?fù)Q填片石或采用C20砼硬化7后再開鉆。4.2 塌孔回填處理措施從地質(zhì)勘探資料可知，地面以下約6m 11m范圍為半邊巖地層。如下圖:此類地層，不采取措施可能有二種不利結(jié)果：一是鉆頭容易走偏，往相對(duì)軟弱的一側(cè)鉆進(jìn)；二是可能會(huì)造成泥土一側(cè)塌孔埋鉆事故。對(duì)于此地段地層可采取的兩種方法：（1）安裝鋼護(hù)筒處理下置鋼護(hù)筒的目的，主要是防止挖孔時(shí)和灌注混凝土過程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，鋼護(hù)筒在下沉過程中也會(huì)往軟弱的一側(cè)偏斜，造成旋挖鉆機(jī)無法繼續(xù)挖掘鉆進(jìn)。如果