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1、珠江大橋西橋樁基礎溶洞處理方案一、 工程概況廣佛出口放射線土建工程為廣州市內環路西出口的延續，本標段為廣佛出口放射線土建第一期工程A6.3合同標段。本標段地處廣州市坦尾島西端及芳村區之間，主體結構為跨越珠江的珠江大橋新橋西橋，包含連接新橋兩端的部分高架橋。本標段內的下部結構為鉆孔灌注樁，按端承樁設計，平均長度為28m；帽梁包含隱性帽梁型式；支座采用橡膠支座或盆式支座；橋面采用瀝青砼鋪裝，砼防撞欄。珠江大橋西橋位于珠江三角洲的溶洞地帶，主橋樁基選擇采用填塞法處理、套內護筒法等施工技術處理溶洞。其基礎采用鉆孔灌注樁，其中：180cm64根，150cm40根，共104根。施工總工期18個月。二、 地2、質情況（1）基巖 該路段下伏基巖以白堊紀的泥巖、泥質細粉砂巖及灰巖、輝綠巖為主，基巖深1050m不等，按風化程度分為強風化帶、中風化帶、微風化帶。其巖性在水平和垂直方向和風化程度較大，部分鉆孔揭露有斷泥層，溶洞（局部呈串珠狀）等不良地質現象。（2）溶洞情況本橋施工場地下伏基巖強風化層裂隙發育，有一定量的裂隙水，一些地方灰巖巖溶發育，出現灰巖破碎層或溶蝕或溶洞，一些溶洞成串珠狀出現，這種不良的地層，會蘊藏一定量的裂隙水和溶洞水。從地質資料分析，溶洞分布較廣。主橋位溶洞分布廣而多。溶洞按其填充狀態可分為空的、半填充的和完全填充的三類：按其填充物的性質可分為粘性土、砂礫和稀土三類；按其漏水情況可分為3、漏水和不漏水兩類。溶洞的走向與河流的流向相同。根據地質資料，本工程溶洞可分為以下幾種形式：1、 全充填：溶洞內已發生填滿其它土質，在鉆孔過程中，不會發生漏漿或少量漏漿的，這種形式溶洞一般較少。2、 部分充填帶有裂隙：溶洞內已發生充填，但未充填量較大。巖層中存在很大的裂隙，在成孔進程中，泥漿的流失很大。3、 空洞：溶洞內沒有充填物或存在少量充填，洞內大部分為空洞；在成孔進程中，當空洞較小時，泥漿在補充后，可保持一定水頭。4、 空洞帶裂隙：溶洞內泥漿無法保證一定水頭，流失嚴重。根據上述地質條件，從技術、經濟等方面經過比較，本工程擬選擇了填充法、套內護筒法等施工技術配合使用處理溶洞，具體做法如下。三4、 溶洞處理措施1、施工段溶洞地質情況 根據地質勘察資料，本標段樁基地下存在有溶洞，如57a墩位置鉆探發現-21.15深度處有一3.35m高的溶洞，58a墩位置-21.45深度處有一0.7m高的溶洞。在鉆孔樁施工前，甲方應提供詳盡的地質資料，進一步查清巖溶發育情況，制定合適的處理辦法。對溶洞高度為1m以下的較小溶洞如58a墩位置溶洞采用填塞法處理，當樁基施工至溶洞時，拔出鉆頭，填入粘土，填塞溶洞，然后重新施鉆成孔。對溶洞高度大于1m，但鉆進時無坍孔情況能順利成孔者，為防止灌注水下混凝土時漿流失，采用半護筒法處理，鋼護筒采用4mm鋼板，護筒高度為溶洞高度加上上下各1m長度，鋼護筒的定位采用將鋼護5、筒焊接固定在鋼筋籠的定位筋上，隨著鋼筋籠的插入下沉就位。對較大的溶洞采用護筒法處理，采用口徑比樁孔徑大10mm，壁厚10mm的鋼板套筒施工，鋼套筒隨鉆孔樁鉆的過程一邊壓入鋼套筒，一邊鉆進。鋼套筒長度穿越溶洞，打至溶洞底部1m以下。繼續鉆進成孔后，以鋼套筒為模板澆筑樁基混凝土。+2、本施工段處理各種溶洞的施工措施樁基礎在施工前，應認真分析現有的地質鉆探資料或超前鉆的地質資料，了解溶洞的位置、大小和基本構造，有無充填、頂板的巖性和厚度，以及在地質鉆探過程中對溶洞的描述。（1） 施工前期準備：A、 對地質資料中出現溶洞的樁基礎，應加大泥漿制備量，以應付隨時出現的失漿現象，同時根據必要加大泥漿的稠度。6、B、 鉆孔口附近作管線探測，對重要管線應提前作好保護措施，尤其在孔邊2米范圍內的管線。C、 在孔口附近儲備一定數量的粘土，并用纖維袋裝好。同時還應儲備一定數量的片石。儲備量應視溶洞的大小，當不能確定溶洞大小時，儲備量應大于10立方米，并在現場可及時調運。D、 鉆機安裝時，應盡量加大觸地面積，安放足夠的枕木。在樁機后應用纜繩拉住。E、 在鉆孔附近，儲備一定長度的鋼護筒，以應會突發現象。（2） 處理辦法：根據地質鉆探資料或超前鉆的鉆探資料，結合現場的實際施工情況，在鉆進過程中，及時判別孔底的地層變化。當鉆進至溶洞頂板時，沖錘采用低錘密實擊的的方法施工，以防止頂板過早破壞，造成失漿。同時，在鉆進中，7、密切觀測樁機底盤的水平、巖樣的變化和孔內水位的變化。在成孔進程中，出現以下幾種情況的處理方案：A、 當鉆孔過程中，首次出現較快速度的失漿，且失漿量超過4m3時，應停止沖孔，提起沖錘，及時向孔內拋填黃粘土包、片石等預先準備的物料，并用沖錘壓實。直至漏漿情況停止。向孔內補漿至護筒底面以上。B、 再次沖進過程中，對失漿量不大，且地質鉆孔中反映出的溶洞小于1米時，采用上面的方法處理，直至終孔。C、 當反復快速失漿，且累計失漿量超過10立方的樁基礎，不能順利成孔，應用拋填粘土包、片石的辦法，首先堵漏，回填至護筒底面。并及時通報監理、設計及業主代表，征得同意后，作全護筒處理。D、 在地質資料或鉆孔的實際情8、況反映出溶洞層數為兩層或超過兩層時，應分層處理。當單層溶洞累計失漿量超過10立方或多層溶洞累計失漿量超過15立方，而且失漿速度較快，不能順利成孔。經有關方面同意后，作鋼護筒處理。護筒頂面設在第一層溶洞頂面以上50厘米，且進入強風化，在保證樁孔中土層內的護壁后，用沖錘繼續成孔，直至設計標高。為防止在超灌砼量， 在鋼筋籠上溶洞位置上下1米范圍作鋼護筒。多層溶洞的樁基礎施工比較復雜，以上的方法是采用套筒法處理，第一次鋼護筒的設置為防止快速失漿，而造成的孔壁塌孔，以保證孔內護壁的安全，鋼筋籠上的護筒是為防止砼超灌。（3） 應急措施：A、 孔內出現失漿的應急措施：樁基礎應嚴密注意孔內泥漿水頭的變化，當出9、現失漿、失漿速度較慢時，應及時補漿，保持泥漿水頭。當失漿速度較快，而且補漿不能及時跟進時，水頭損失從護筒底面以下計超過4米，應及時用袋裝黃土、片石拋填，填筑時用沖錘壓實，直至沁漿不再流失。孔壁 在無泥漿的情況下，不應暴露超過1小時。B、 砼澆筑時超灌的應急措施：樁基礎在成孔過程中，對于出現的溶洞，及時采用充填和鋼護筒的方式處理，盡量避免砼超灌。砼在澆筑過程 中，當孔壁丈夫力增大，造成側壁溶洞穿孔的情況，應摸清情況，并及時會知駐地監理，當超灌量不大時，連續灌注，對出現的灌量由駐地監理物價簽認。當出現較大的超灌時，應會知業主，及時處理解決。因此，在砼澆筑前對樁孔附近的地質情況進行認真分析，同時結合10、成孔過程的實際情況，判定是否可能出現以上情況，并加大砼首次澆筑的儲備量。當砼澆筑一定深度，鋼筋籠無法提起時，應繼續灌筑，同時如集有關人員現場處理。（4） 幾項關鍵技術指標的界定：A、 地質資料與實際的施工情況不同：如果由于施工圖紙設計的部分變化或地質鉆孔深度不能滿足施工需要的情況，需經業主、設計和駐地監理召開會議，界定超前鉆的應用范圍。為樁基礎的施工、驗收提供有力的依據。但由于地質情況比較復雜，地層變化大，難免出現局部與實際施工不符的情況，應及時匯知駐地監理。對在鉆進過程中的溶洞，出現應急情況時，按本方案及時處理。B、 不能順利成孔的技術界定：樁基礎施工過程中，鉆至溶洞時，孔內泥漿急劇流失，孔11、壁失去平衡和穩定，同時泥漿在流失過程中，還將形成一定的負壓，極易造成孔壁的坍塌。孔壁的坍塌會造成地面施工機械、人員及地面建筑物的安全，尤其對周圍管線造成極大破壞。根據我司樁基礎的施工經驗，當孔內泥漿在連續失漿10立方以上，且失漿速度較快時，可界定為不能順利成孔。3、鋼護筒施工工藝 A、內護筒長度的確定護筒長度Lh3（m）（h為地質超前鉆確定的溶洞高度）B、內護筒內徑的確定以1.8m樁為例，內護筒內徑應大于200cm，同時外徑應小于外護筒內徑5cm左右，如果只下一次內護筒（一層溶洞），內護筒內徑選用204cm，壁厚為1cm，則外徑為205cm。當遇到第二層溶洞時，第二層溶洞的內護筒（即第三次護筒12、）選用200cm內徑。C、溶洞頂部沖孔 根據超前鉆的資料，當鉆孔施工接近溶洞頂部時，提起鉆頭、鉆桿，移開鉆機，采用沖擊鉆機沖孔，沖孔鉆頭外徑205cm。用沖擊鉆沖孔時，要求輕錘慢打，使孔壁圓滑堅固，提升高度一般不超過50cm。所有卡扣及鋼絲繩必須先經測試檢查，其它施工工藝及注意事項與常規相同。D、內護筒的沉放方法（1）當沖擊穿過溶洞頂部時要反復提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，沖錘不明顯受阻礙，說明頂部已成孔并且是圓滑垂直的，此時用鋼絲繩活扣綁住內護管，用吊機（或沖機自吊）把內護筒放入外護筒內至孔底。到孔底后，內護筒不會靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）。此時，鉆機重新就位。（13、2）護筒沉設利用鉆機進行，在鉆機的鉆桿上附加壓架，利用鉆機的鉆進壓力和鉆桿、鉆頭的重量，使內護筒隨鉆頭的鉆進而下沉，直到溶洞的底部。E、內、外護筒間空隙及內護筒與溶洞底部間空隙的處理（1）在內護筒底部及頂部100cm范圍內回填砂、碎石，中部回填中砂（見圖3）。（2）用高壓噴射灌漿法（施噴法）對回填體進行灌漿處理。灌漿后，內護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結，固結強度要求達到30MPa，其抗滲系數可達107ms。灌漿處理后，即可重新沖孔。（3）在內護筒頂部及底部100cm范圍內回填小碎石素水泥混凝土，內護筒中部回填砂，同樣能起到堵塞空隙的目的。（4）對于需要處理多層溶洞的樁基，一般仍采用上14、述灌漿法填充固結空隙進行施工。目的是為了增加溶洞底部（同時有可能是下層溶洞的頂部）附近填充物的密度和強度，并且增加內、外護筒間的膠合力。（5）重新沖鉆，直至嵌入完整基巖。當符合設計及規范要求時，經監理工程師同意即可終孔，此樁即成孔。成孔后的工序工藝與常規相同，并不贅述。套內護筒法要求對施工過程的每個環節（從確定內護筒長度、內徑到沉放方法乃至內外護筒間空隙、內護筒與溶洞底部間空隙的處理）都必須落實到位，便可順利成孔。4、以主線橋57a墩樁基礎為例說明溶洞的處理：57a墩地質為粘土層厚11.35m，粉質粘土層厚23.15m，溶洞頂板標高為-17.70m，洞底標高為-21.15m，溶洞高度為3.3515、m設計終孔標高為-23.7m。由于按設計圖紙要求，過溶洞時采用鋼護筒法處理。粘土層及粉質粘土層的鉆進按常規施工方法進行鉆進。當施工至溶洞頂板以上1m時，停止鉆進，提出鉆頭，在樁基的鋼護筒內焊好導向裝置，將預先準備好內徑比樁徑大1cm長度為6m的鋼套筒吊放入樁孔內。樁機換用沖錘將鋼套筒打入樁內，打入時采用低錘密擊，以垂球控制垂直度。在擊穿溶洞頂板時，準備好足夠多的粘土、片石、泥漿，在擊穿溶洞頂板時樁孔失漿后及時補充泥漿，防止失水后樁孔塌孔。將鋼護筒打入至溶洞底1m，填入粘土、片石，換以較小的沖錘密打擊實，然后重新換上鉆頭繼續鉆孔至設計標高。為防止孔內的泥漿漏失，在鉆孔期間密切注意孔內的失漿情況，及時補漿。經檢驗合格后，及時吊放鋼筋籠，澆筑水下混凝土成樁。5、 對水上樁基礎的施工的意見前面我司已作對樁基礎的溶洞處理施工原則性闡述，但是我司需提出的是在水上平臺作施工時，若遇到溶洞時不作全護筒處理，若該樁位遇砂層，而且砂層較厚，泥漿補充不及時，會出現坍塌現象，若鋼平臺整個傾倒，其后果是不堪設想的，是否可以考慮在水上樁基礎中有溶洞的樁孔采用全護筒施工。10