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1、樂昌至廣州高速公路坪石至樟市段T10 合同段樁基鋼護筒跟進法施工方案編制：審核：審批：中鐵隧道集團有限公司樂昌至廣州高速公路第T10合同段項目經理部二一二年二月目錄一、編制依據 .1二、工程概況 .12.1 設計概況.12.2 工程地質.32.3 水文地質.3三、鋼護筒跟進施工方案.43.1 工藝流程.43.2 施工工藝.43.3 護筒刃腳固結處理.53.4 擬采用鋼護筒跟進法施工的樁基.6四、施工應急處理措施 .64.1 突發事件安全風險分析.64.2 各種突發事件的處理措施.74.2.1 施工中遇到溶土洞應急措施.74.2.2 過串珠狀溶洞應急處理措施.8五、人員、機械配置 .95.1 人2、員配置及分工.95.2 機械設備配置.10六、安全、質量保證措施.106.1 安全保證措施.106.2 質量保證措施.116.2.1 施工組織管理方面的措施.116.2.2 施工技術措施.11一、編制依據1、樂昌至廣州高速公路坪石至樟市段T10 合同段施工設計圖；2、樁基地質勘察資料；3、公路橋涵施工技術規范（JTJ041-2000）；4、公路工程質量檢驗評定標準（JTGF80/1-2004）；5、本工程的施工特殊性。（馬渡互通橋跨京珠高速和跨G323 公路）二、工程概況2.1 設計概況T10 合同段位于韶關市境內，起點里程：K87+747，終點里程：K99+000，本合同段范圍內包括馬渡互通3、特大橋，乳源河和江灣河兩座大橋。其位置及范圍見圖 2-1、2-2。圖 2-1 工程位置圖樂廣高速公路坪S250 省道T10 合同段起點G4 京港澳高速T10 合同段終點G323 國道樂廣高速樂廣高速 T10標段G4 京港澳高速現有公路圖例：圖例：橋梁隧道新建線路里程江灣河 大橋乳源河 大橋馬渡互 通主線 橋馬渡樞紐互通西岸小 橋樂廣高 速T10合同段 終點YK99ZK99YK98ZK98YK97ZK97YK96ZK96YK95ZK95YK94ZK94YK93ZK93YK92ZK92YK91ZK91YK90ZK90YK89ZK89K88樂廣州高速T10合同段起點N樂昌方向廣州方向長基嶺隧道龍歸隧4、 道輔助橫 洞圖 2-2 T10合同段范圍平面示意圖本合同段馬渡互通特大橋、乳源河大橋及江灣河大橋下部樁基礎設計均采用鉆孔灌注樁，以中風化灰巖作為基礎持力層。橋梁設計參數見表2-1。表 2-1 橋梁設計參數表序號橋梁名稱中心樁號橋梁全長（m）基礎類型總長(m)/根數1 馬渡樞紐互通主線橋ZK95+310.15 2088 1.2m、1.5m1.8m 樁基礎9614/225 YK95+452.71 1840 A 匝道橋AK0+476.15 614.9 1.3m、1.5m 樁基礎1098/56 B 匝道橋BK0+204.1 223 1.2m、1.3m 樁基礎556/26 C 匝道橋CK0+461.05、5 405.8 1.2m、1.3m、1.5m樁基礎844/45 D 匝道 1 號橋DK0+145.315 63.03 1.2m、1.3m 樁基礎180/10 D 匝道 2 號橋DK0+500.785 143 1.2m、1.3m 樁基礎288/18 E 匝道橋EK0+464.26 595.8 1.3m、1.5m 樁基礎1067/54 F 匝道橋FK0+152.63 134.5 1.3m 樁基礎223/14 G 匝道橋GK0+526.0 273 1.2m、1.3m 樁基礎490/28 H 匝道橋HK0+476.885 343 1.2m、1.3m 樁基礎684/38 拼寬小橋LK103+294 246、 1.0m、1.2m 樁基礎148/14 2 乳源河大橋ZK96+967.5 671.8 1.2m、1.5m、1.8m樁基礎2371/108 YK96+954 591.8 3 江灣河大橋ZK98+381.5 421.8 1.2m、1.5m、1.8m樁基礎1756/76 YK98+408 436.8 4 西岸小橋ZK89+645 36.04 1.0m、1.2m 樁基礎480/32 YK89+646.5 36.04 2.2 水文地質橋址區地表水為河溝水，受季節影響明顯。地下水為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水及巖溶水。孔隙潛水主要賦存于第四系沖洪積層中，含水量豐富，局部具有承壓性。基巖裂隙水主要賦存于砂7、巖、灰巖中，水量較貧。巖溶水主要賦存于灰巖巖溶發育部位，基巖在鉆探過程中，存在溶洞的鉆孔及部分基巖裂隙較發育的孔，鉆至溶洞及裂隙處出現微弱嚴重漏水現象，說明溶洞或裂隙及溶隙間有一定的連通性，且存在較大的儲水空間，其水量豐富。地下水的補給來源于大氣降水及砂層和溶洞、溶隙的側向逕流補給，向下游排泄。區內地下水主要接受大氣降水的垂直入滲補給，總體徑流方向向溪匯集。地表水主要順坡向溝溪排泄，區內地表水、地下水徑流條件較好。區內地下水水量較豐富，對擬建橋梁墩、臺基礎施工影響較大。2.3 工程地質橋址區出露地層主要為下統石磴子組(C1ds)、石炭系測水組地層(C1dc)及第四系沖洪積層(Qal+pl)、坡8、積層(Qdl)、殘積層(Qel)、填筑土(Qme)、種植土(Qpd)。地層從上到下依次為：填筑土、種植土、淤泥質土、粉質黏土、細砂、中砂、粗砂、角礫土、圓礫土、碎石土、卵石土、風化煤層、風化頁巖、風化砂巖、風化灰巖、風化泥灰巖、風化粉砂巖。不良地質：本次勘察揭露巖溶等不良地質。特殊巖土層為谷地中軟土和煤層，影響擬建橋臺、墩的穩定性，須采取相應的處理措施。巖溶影響擬建橋臺、墩的穩定性，橋梁基礎應嵌入完整連續的灰巖內，且應保證樁端持力層及其應力擴散范圍內不能存在有溶洞、溶槽或其它臨空面。溶洞情況：通過對樁基地質勘察資料統計，絕大部分樁均存在溶洞，且溶洞數量都在 2 個以上，溶洞高度0.126.9m9、不等，其中 8m 以上溶洞共有 30 個，有全充填、半充填、無充填三種。溶洞充填物有粉質粘土、灰巖碎塊、卵石土。根據本項目的施工特點，馬渡互通橋主線和匝道橋上跨京珠高速和G323線，為確保京珠高速和G323上的施工安全，樁基擬采用鋼護筒跟進法施工確保既有線上的行車安全。三、鋼護筒跟進施工方案3.1 工藝流程3.2 施工工藝 外護筒直徑較設計樁徑大20cm，內護筒直徑較設計樁徑大5cm。護筒采用 8mm 鋼板制作。施工程序：根據地質鉆探資料提供的溶洞分布情況，按照先短后長，先易后難，先外后內的原則確定各樁施工順序。施工準備鉆機就位灌注水下砼震動下沉鋼護筒沖擊鉆孔通過溶洞頂板下沉內護筒清孔安放鋼筋10、籠、導管隨鉆進隨檢孔加工鋼護筒投入粘土測量定位沖擊鉆孔至樁底二次清孔測量沉碴厚度 外護筒下到巖面以后，即開始對覆蓋層和頂板進行沖鉆，其鉆孔方法與傳統的沖擊鉆孔方法相同，但成孔的樁徑比設計樁徑大7cm，以便內護筒順利通過頂板。護筒跟進示意如下圖：當鋼護筒打至第一層巖面或穿過溶洞到下一層巖面時，為使開孔堅實、豎直、圓順和對繼續鉆孔起導向作用，應在鉆孔前拋0.5-1.0m3的小片石和適量粘土，借鉆頭沖擊力把泥漿、石塊擠向孔壁，以加固護筒刃腳。當內護筒下沉到位后，在內外護筒間進行拋石壓漿處理，以增加護筒的整體剛度。之后進行內護筒的排泥和穩固巖面的鉆孔。雙護筒沖擊鉆孔采用吸泥法清孔。為使鉆孔樁砼與孔底巖11、體粘接良好，灌注水下砼之前需用高壓水沖射排除殘碴。3.3 護筒刃腳固結處理當鋼護筒打至第一層巖面或穿過溶洞到下一層巖面時，鋼護筒周邊不可能與巖面完全接觸，加上巖面巖面一般較為傾斜，內護筒與巖面之間一般往往會形成較大間隙，若不加以固結，在入巖沖進過程中會成為樁孔與樁外的通道，極易造成埋鉆和過護筒腳時產生偏孔或斜孔，內護筒刃腳處理示意圖沖壓孔壁塊石、粘土碎石水泥壓漿壁溶 洞基巖面外護筒內護筒留下質量隱患。在施工中采取的方法如圖所示。利用沖擊成孔時對孔壁會產生擠壓的特點，在鋼護筒刃腳范圍內拋填塊石、粘土，用2-4m沖程進行沖壓，使其密實造壁，反復多次，直至孔底平整才可以向下沖進，處理同時可以沖平參差12、不齊的巖面。3.4 擬采用鋼護筒跟進法施工的樁基序號橋名墩號樁號樁徑(m)樁長(m)樁頂標高樁底標高穩定層標高護筒長度重量(t)1 馬渡互通 A 匝道橋A19 36 1.3 18 61.18 43.18 54.57 4.8 1.28 2 A19 37 1.3 18 61.18 43.18 54.02 5.4 1.44 3 A20 38#-1 1.3 33 60.26 27.26 30.26 28.2 7.50 4 A20 38#-2 1.3 35 60.26 25.26 43.83 14.6 3.88 5 A21 39 1.3 44 59.99 15.99 32.53 25.7 6.84 6 13、A21 40 1.3 41 59.99 18.99 22.29 35.9 9.55 7 馬渡互通 C匝道橋C5 13 1.5 11 59.306 48.306 51.59 5.9 1.80 8 C5 14 1.5 14 59.306 45.306 50.83 6.7 2.04 9 C6 15 1.5 21 60.11 39.11 47.22 11.1 3.39 10 C6 16 1.5 23 60.11 37.11 50.29 8 2.44 11 馬渡互通 E匝道橋E19 35#-1 1.3 23 61.02 38.02 48.39 10.8 2.87 12 E19 35#-2 1.3 23 14、61.02 38.02 42.18 17.1 4.55 13 E22 40#-1 1.3 24 66.66 42.66 46.01 18.8 5.00 14 E22 40#-2 1.3 20 66.66 46.66 51.67 13.2 3.51 15 馬渡互通 F 匝道橋F1 1 1.3 12 60.37 48.37 52.06 6.51 1.73 16 F1 2 1.3 24 60.37 36.37 51.85 6.72 1.79 17 F2 1 1.3 10 61.65 51.65 55.33 4.52 1.20 18 F2 2 1.3 13 61.65 48.65 55.04 4.8 15、1.28 19 F3 1 1.3 21 63.768 42.768 49.31 12.7 3.38 20 F3 2 1.3 28 63.768 35.768 37.82 24.1 6.41 21 F4 1 1.3 22 61.726 39.726 43.32 16.6 4.42 22 F4 2 1.3 30 61.726 31.726 40.92 19 5.05 23 合計81.34 備注：后附樁位平面圖。四、施工應急處理措施4.1 突發事件安全風險分析根據巖溶處理的施工特點及本工程地質情況，充分考慮到施工技術難度和困難、不利條件等，經多方討論和分析，確定在沖孔時可能發生的突發事件、安全風險分16、析如下：1、成孔過程中遇到厚砂層時泥漿物理指標不合適，造成孔壁坍塌；2、沖孔樁施工中遇到未探知的土洞溶洞或是過串珠狀溶洞時，孔壁坍塌，嚴重時引起地面塌陷。3、臨時用電防護不到位或違章操作造成的觸電事故。4、機械設備因維修保養不到位或違章操作造成的機械事故。4.2 各種突發事件的處理措施4.2.1 施工中遇到溶土洞應急措施在施工中可能遇到未知的溶土洞，當沖錘穿破溶、土洞頂板，孔內的泥漿速度流失，造成砂層段孔壁內外壓力失穩而溜坍，嚴重時可引起地面塌陷。技術人員及鉆機充分掌握地質情況，每個孔的地質資料都發給相關人員，讓其充分了解溶洞的位置，大小等，做到沖孔時心中有數。在現場應準備足夠的小片石或狗頭石17、（直徑10-20cm）和粘土，粘土要做成泥球（15-20cm），同時組織足夠的水源。在施工過程中配備一臺ZL50C 型裝載機，司機隨時候命。根據沖孔進尺和沖繩拌動的情況，結合孔樁所處的地質描述圖、判斷出孔底位置是否是進入灰巖，在1-1.5m 范圍內變換為小沖程，逐漸將以防止卡錘。在入巖后要有專人觀測護筒內泥漿面的變化，根據沖孔的進尺情況，如果進尺由慢突然變快，或泥漿面突然下降，這時說明擊穿了未知溶洞，當遇到溶洞漏漿時，迅速鏟起片石和粘土填孔，同時集中水泵往孔內大量補水。應迅速補水和改變沖程以防止斜孔和卡錘。如果此時出現斜孔，則采用塊石和粘土對斜孔部位全部回填，重新沖擊成孔。在溶洞內鉆進時，根據18、填充物的不同，要采取不同的鉆進方法。當充填物為軟弱粘性土或淤泥時，應向孔內投入粘土、片石混合物（比例 1：1），沖砸固壁；當為砂層、卵石層時還應提高泥漿的粘度和相對密度。只有當泥漿漏失現象全部消失后才轉入正常鉆進。如此反復使沖孔順利穿過溶洞。如果遇到多層溶洞，先對溶洞大小和是否為串珠狀溶洞進行判定，如為串珠狀溶洞，且漏水，則直接采用鋼護筒通過，其施工方法見“過串珠狀溶洞施工”，如不存在這種情況，則采取向溶洞內直接充填片石和粘土，泥漿護壁通過。對于遇到特大型溶洞或半充填的溶洞，且溶洞上方有較厚的沙層時，先向孔內回灌濃泥漿，同時拋填塊石和粘土球，采用小沖程沖砸固壁，直至漏漿現象消失。如果出現一下沖19、破溶土洞頂板，泥漿突然間流失，引起整個孔坍塌嚴重，則迅速提起沖錘，要求人員馬上離開鉆機，待不再坍塌后，對整個孔進行回填處理，先進行預處理后，重新成孔。4.2.2 過串珠狀溶洞應急處理措施根據現場成孔深度和超前地質沖孔的資料相對比，以及結合鉆桿鉆進速度判斷出孔樁接近溶洞頂部巖層時，提起沖錘、鉆桿，移開回轉鉆機，采用沖擊鉆機沖孔。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。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。在施工現場準備足20、夠的粘土和塊石，同時制備大量的泥漿。根據超前鉆探得的串珠狀溶洞頂標高反算出地面至第一個溶洞頂的深度，根據此溶洞與鉆進深度相比較可知是否到達溶洞頂部，裝載機和小推車就位，密切注意泥漿面變化，一旦穿通溶洞后，提起沖錘，向孔內回灌泥漿，向孔內回填片石和粘土，如果不發生塌陷，則用沖錘沖擊孔洞內孤石和突石，對洞底部斜巖面進行沖平，以保證鋼護筒順利下放。過第二個溶洞按過第一個溶洞的方法過進行。注意事項：(1)、過每層溶洞頂薄巖層時要采用小沖程錘擊，防止一下把巖層擊穿后引起鋼護筒脫落下沉，嚴重時引起地面塌陷。(2)、沖破巖層后，要及時提起沖錘，防止塌孔引起卡錘。(3)、在溶洞內采用小沖程沖擊，以防止卡錘，同21、時清理洞內的突石，錘平洞底部斜巖面，以保證鋼護筒在下放時不會較大的產生偏斜。五、人員、機械配置5.1 人員配置及分工人員配置及分工見5-1 所示。表 5-1 施工人員配備計劃表序號部門、工種人數備注一管理層1 沖孔樁作業隊隊長2 2 現場技術人員2 3 現場安全員1 合計4 二作業層1 機械司機30 2 泥漿拌制及泥漿清理工人4 3 鋼筋工8 4 電焊工4 5 電工2 6 雜工4 文明施工合計52 總計57 5.2 機械設備配置設備配備遵循原則：根據單項施工技術要求和施工作業條件確定設備選型；按照施工進度計劃指標配備設備臺數，生產能力留有余地；同時考慮突發性事件所需的工程搶險應急設備。主要設備22、配備計劃見下表5-2 所示。表 5-2 主要施工設備表序號設備名稱數量規格型號主要工作性能指標使用部位1 沖擊鉆機6 1.3m、1.5m、1.8m 2 導管及提升井架2 砼灌注3 泥漿泵6 2L/2PWL 40m3抽泥漿和回灌泥漿4 鋼筋彎曲機1 GW40B 40 鋼筋籠加工5 鋼筋切斷機1 FGQ40A 40 鋼筋籠加工6 交流弧焊機3 BX1-500 500A 鋼筋籠加工7 裝載機1 ZL50C 應急用8 小斗車4 應急用9 抽水機5 QY80-12-2.2 2.2KW 應急及抽基坑水序號設備名稱數量規格型號主要工作性能指標使用部位10 發電機1 DFC120GF 120kw 自發電六、安23、全、質量保證措施6.1 安全保證措施(1)沖孔樁施工時，應查明土洞、溶洞分布范圍和類型，確定處理方案；技術人員及沖孔作業人員應充分掌握地質情況，每個施工段的地質資料都發給相關人員，讓其充分了解施工作業點地質情況，做到施工時心中有數；施工中如遇到溶洞，發生坍孔，則操作司先提起沖錘，人離開鉆機，挖掘機迅速鏟起片石和粘土填孔，同時集中水泵往孔內大量補水，以防止斜孔和卡錘。待處理完成后，再進行重新沖孔作業。(2)沖孔過程中，非相關人員距離鉆機不得太近，防止機械傷人、挖掘機處理地面塌陷時，現場應有警戒人員，無關人員不得進入挖掘機旋轉范圍內。(3)鉆孔接近溶洞時，必須嚴格掌握松繩量，要勤松、少松，防止擊穿24、巖殼卡住鉆頭。(4)鋼筋籠吊裝過程中必須注意：對接完畢，必須檢查作業人員的腳是否縮回，防止鋼筋籠下放時將腳刮傷甚至將人帶入孔中的事故發生；吊裝前應檢查鋼筋籠中是否有余料未清除，吊裝過程中無關人員禁止進入警戒區內。(5)吊車提升拆除導管過程中，各現場人員必須注意吊鉤位置，以免將頭砸傷。導管安裝須注意：導管對接必須注意手的位置，防止手被導管夾傷。(6)砼澆注過程中，砼攪拌運輸車倒車時，指揮員必須站在司機能夠看到的固定位置，防止指揮員走動過程中栽倒而發生機械傷人事故。輪胎下必須墊有枕木。倒車過程中，車后不得有人。(7)鋼護筒接長安設時，操作人員不得在吊錘下作業。(8)施工時的高壓泥漿泵應做好以下安全25、檢查工作：泵體內不得留有殘渣和鐵屑，各類密封套完整良好，無泄漏現象；安全閥中的安全銷要進行試壓檢驗，必須確保在規定達到最高壓力時，能斷銷卸壓，決不可安裝未經試壓檢驗的或自制的安全銷；指定專人管理，壓力表定期檢修，保證正常使用。6.2 質量保證措施6.2.1 施工組織管理方面的措施（1）邀請設計、監理、科研和大專院校等單位專家參加技術攻關研討會，制訂切實可行的施工方案。（2）對施工人員進行技術培訓，制定相應的規章制度，使施工人員有章可循，強化組織指揮，建立必要的獎懲制度。（3）組織技術革新、質量管理和科技攻關組。6.2.2 施工技術措施溶洞地質同一般地質相比較，其特點表現在它的非均質性和非密實性26、，反映在鉆孔施工中的形式為：A空隙漏漿造成塌孔；B難以形成符合設計樁徑的標準圓孔；C水下砼灌注流失無法估量，容易造成斷樁。（1）漏漿、坍孔的技術對策 要求司鉆人員隨時對照地質鉆探資料檢查孔內水頭高度、泥漿稠度和鉆頭負荷是否正常。長護筒跟進。進行散拋填。將堅硬片石、粘土及水泥作成混合物，視漏漿程度反復拋填沖擊。（2）偏孔的技術對策溶溝、溶槽、巖面起伏不平。在鉆孔穿過覆蓋層或溶洞填充物接觸溶洞頂板時，鉆孔速度會明顯降低，主繩擺動大，遇此情況應馬上提出鉆頭，拋入堅硬片石、碎石和塊狀黃土，以小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋入相同配備的混合物以大沖程沖擊，反復進行，直到不偏孔為止。溶洞側壁侵入孔徑。以加27、入大塊片石為主，并適當降低泥漿比重，回填后以小沖程鉆進，鉆頭平穩后再加大沖程造孔。（3）卡鉆的技術對策司鉆人員隨時觀察鉆機負荷和主繩擺動情況，發現卡鉆征兆及時提起鉆頭進行拋填處理。在距溶洞頂板以上30-50cm處改變鉆孔沖程和沖擊次數，采用慢打輕擊，進入溶洞后反復拋填片石、黃土及水泥。改變鉆頭形式。在原十字形鉆頭上焊圈，把十字形連接起來，使之減慢鉆進速度，一次成孔并圓順。（4）掉鉆的技術對策鉆頭龍門與鉆體區段間加工成圓弧過渡，防止斷面尺寸突變，形成薄弱部位引起應力集中而斷裂。在鉆孔過程中要經常檢查鉆具、鋼絲繩、鉆頭直徑磨損程度，發現超限應及時更換。（5）樁底嵌入巖層深度的保證措施鉆頭應用優質45號鑄鋼制造，幾何形狀要能避免鑄造時產生熱拉應力和使用時應力集中現象，現場補焊以履帶板、鋼軌頭做補焊材料，用鑄鋼焊條堆焊，施焊部位先預熱，由技術嫻熟的電焊工施焊，確保補焊質量。鉆孔各階段應采用不同的泥漿比重及粘度。