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1、沪昆客专江西段站前工程HKJX-7标岩溶钻孔桩专项施工方案编制：复核：审核：中铁四局沪昆四工区二一年六月一、概述杭长铁路客专线高安至萍乡一带，下伏有较广泛的碳酸盐，覆盖型岩溶发育，地上水位多在土石分界面上下波动，极易发生岩溶坍塌，对工程危害严重。黄梅塘特大桥钻孔桩大部分均为岩溶钻孔桩，主要分布在杭州台99#墩、111#143#墩、146#151#墩、154#169#墩、其中11#13#墩、20#22#墩、55#59#墩、75#99#墩、120#130#墩处几乎全部为大型、特大型岩溶，给施工带来极大的困难，因此施工过程中要特别重视。二、岩溶常见的类型 类别溶洞特征充填物情况小型溶洞单层洞高小于2
2、m，全填充，漏水或半漏水小型溶槽、溶沟、小裂隙等粉砂、硬塑或软塑状粘土一般溶洞洞高小于2m的半填充溶洞或25m的全填充溶洞，二层以下串珠状溶洞粉砂、硬塑或软塑状粘土大型溶洞二层以上串珠状有充填溶洞；5m以上全充填溶洞。粉砂、硬塑或软塑状粘土特大型溶洞大型溶洞，多层串珠状已充填或充填物差的溶洞。溶洞的规模覆盖到相邻桩位或更大。无填充或填充物为流朔状三、施工工艺 （一）、岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键技术是如何保证成孔过程中不漏浆、或虽漏浆但不塌孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。（二）、施工方法1、施工前充分的技术和物质准备在施工过程中，若钻孔灌注桩钻进时遇到溶洞、裂隙地带，就会出现孔内泥
3、浆急剧下降，如不及时补充水头和抛填粘土、片石等回填物堵塞溶洞、裂隙带的漏浆空洞，抬高水头以增加孔壁侧压力，孔壁土层就不能承受地下水和周围土层的侧压力，就会造成护简底部地层坍塌和埋钻的现象，护简周围地面大面积整体下陷，地面也可能出现裂缝。一旦出现这种异常情况，若处理不及时或处理不当将会影响到工程质量和人员、设备的安全，造成经济上的重大损失，施工周期也将延长。在施工前，施工单位根据逐桩钻探资料认真研究各墩台溶洞分布的平面位置、高程、范围、连通性和有无充填物等情况，根据设计要求制定出详细的施工方案和施工技术保障措施。在选用钻机时，选用有挤压侧壁作用的正循环冲击钻机，在现场备足水、粘土、片石、碎石、粉
4、煤灰和水泥等必备材料，同时设置容量不小于2倍单孔容量的泥浆池和沉淀池，制备符合要求的优质泥浆，应急电源和施工机械也应作充分准备，确保意外情况出现时，能按照应急预案中的施工方案及时进行处理。2、埋置好钢护筒 为防止钢护筒在钻进成孔过程中水头突然下降、地层扰动后液化发生坍塌倾斜等事故，在埋置护筒时，将护筒一定周围内的砂性土挖除，回填粘性土至护筒底以下0.5m处并夯实，然后通过定位的控制桩放样，把钻孔中心位置标于孔底，再把护筒放进坑内，然后移动护简、使护筒中心与钻孔中心位置重合。在护筒周围对称、均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实、达到最佳密实度，同时也选用刚度好、接头严密、不漏水、抗挤压的钢护简。3
5、、采取合理的成孔措施 在成孔过程中，钻进冲程及泥浆也应随地质情况变化而做相应的调整，在通过亚砂土、亚粘土时，采用1m1.5m的小冲程并输入较低稠度的泥浆，在通过细砂层时，采用1m2m的中、小冲程，同时加大泥浆稠度，抛填直径1520cm的片石、粘土反复冲击，使孔壁被挤实。钻至溶洞顶部1m左右时，加大泥浆比重和稠度，采用1m1.5m的小冲程，逐渐将溶洞顶部击穿，同时准备好足够数量的水泵或泥浆泵。在孔周围准备足够的片石、粘土、水泥及粉煤灰等，一旦孔内水头急剧下降，以便及时向孔内补水、补浆，同时回填粘土、片石、水泥及粉煤灰等，以便保持孔内水头稳定。回填物必须高出溶洞顶1m以上，然后放下钻头进行冲砸堵漏
6、，以小冲程反复冲砸，将粘土、小片石挤入溶洞。大部分钻孔桩由于事先做好了预防措施，使在施工时遇到的溶洞、裂隙得到了及时处理，保证了钻孔桩顺利成孔。4、按溶洞类型不同分别采取不同的施工措施1）、对溶蚀发育轻微、空洞不大、施工时漏浆量小的桩基施工采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄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，增大孔壁的自稳能力。（1）工艺程序施工准备埋设护筒移动钻机、定位护筒内投入土、片石、水钻孔抽碴吸泥清碴。（2）施工要点 开孔时用小冲程冲击钻孔，要打得准、打得稳，间断冲击，少抽碴，使开口圆顺。 加入小于15cm片石，反复冲击2-
7、4次，挤密护筒底部周围土层。 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。 根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。 接近岩溶时主绳松绳量应为1-2cm，防止击穿岩壳时卡钻。 钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，保持孔内水位高度。2）、空洞较大且充填物为软塑状的单层溶洞条件下的桩基施工采取振动锤下沉钢护筒到基岩，然后冲击钻孔至溶洞顶板，利用冲击钻穿溶洞顶板后，灌注低标号砼，使砼面高于溶洞顶面，砼灌注时采取间歇方式。待砼达到一定强度后再继续钻孔，穿过低标号砼成孔。（
8、1）工艺流程空洞较大的单层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图测量定位加工钢护筒、桩帽等施工准备钻机就位震动下沉钢护筒投入粘土随钻进随检孔冲击钻孔通过溶洞顶板灌注砼填充溶洞测量沉碴厚度二次清孔冲击钻孔至桩底安放钢筋笼、导管清孔灌注水下砼（2）施工要点反循环冲击钻孔：采取冲击成孔时，为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注的砼凝固，待邻孔砼灌注完毕24h后开钻。钢护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻。在覆盖层中可采用正反循环钻进，冲钻方法与一般冲击钻孔相同；在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔，钻进方式为泵吸反循环。岩层中钻进时，泥浆浓度控制在1.151.20。当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，拆
9、移钻头，进行溶洞区水下砼的灌注，砼采取低标号砼，砼配合比由现场试验确定，保证每批砼坍落范围在3米左右。砼灌注采取间歇灌注方法（以免砼流失太远造成浪费），直至到达溶洞顶面以上1.0米，待砼达到强度后继续钻孔，钻孔穿过低标号砼成孔。3）、充填物为流塑状或空洞较大的多层溶洞条件下的桩基施工采用双护筒跟进方式冲击成孔。（1）工艺流程空洞较大的多层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图施工准备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔通过溶洞顶板下沉内护筒清孔安放钢筋笼、导管随钻进随检孔加工钢护筒、桩帽等投入粘土测量定位冲击钻孔至桩底二次清孔测量沉碴厚度（2）施工要点 外护筒直径应较设计桩径大20cm，内护筒直径
10、应较设计桩径大5cm。 施工程序：根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先短后长，先易后难，先外后内的原则确定各桩施工顺序。 外护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻，其钻孔方法与传统的冲击钻孔方法相同，但成孔的桩径比设计桩径大7cm，以便内护筒顺利通过顶板。护筒跟进示意如下图： 当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，为使开孔坚实、竖直、圆顺和对继续钻孔起导向作用，应在钻孔前抛0.5-1.0m3的小片石和适量粘土，借钻头冲击力把泥浆、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。 当内护筒下沉到位后，在内外护筒间进行抛石压浆处理，以增加护筒的整体刚度。之后进行内护筒的排泥和稳固岩面的钻孔。
11、 双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔。为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接良好，灌注水下砼之前需用高压水冲射排除残碴。（3）护筒刃脚固结处理当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，钢护筒周边不可能与岩面完全接触，加上岩面岩面一般较为倾斜，内护筒与岩面之间一般往往会形成较大间隙，若不加以固结，在入岩冲进过程中会成为桩孔与桩外的通道，极易造成埋钻和过护筒脚时产生偏孔或斜孔，留下质量隐患。在施工中采取的方法如图所示。利用冲击成孔时对孔壁会产生挤压的特点，在钢护筒刃脚范围内抛填块石、粘土，用2-4m冲程进行冲压，使其密实造壁，反复多次，直至孔底平整才可以向下冲进，处理同时可以冲平参差不齐的岩面。4）、溶洞发育
12、且对墩台桩基有影响的桩基施工在桩基施工前进行石粉加水泥压浆堆填处理,使溶洞封闭,钻孔过程中不漏浆。（1）压浆工艺详见“岩溶桩基压浆工艺流程图”。（2）施工要点 钻注浆孔根据地质情况在每一根桩的中心位置钻注浆孔，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。钻孔施工方法如下：钻机采用XU-600型地质钻机。开孔采用108mm岩芯管开孔，钻进分层采样，直至钻入基岩面0.5m以下后，下108mm套管，并嵌入基岩；套管露出地表0.20.5m。用75号水泥砂浆固结套管，并将孔口套管四周捣岩溶桩基压浆工艺流程图施工准备 钻机选型 钻机就位 成 孔 续接钻杆 钻 进 清 孔 拆卸钻杆浆液配合比选定安放压浆管和浆
13、液制作 压 浆 压浆效果检验实封闭，防止浆液从套管周围串出，影响注浆效果。待固结套管水泥初凝后，继续钻进，循环水采用清水。根据取出的岩芯确定岩溶发育特征。洗孔后按要求做注水试验，拧上孔口盖。 压浆压浆设备主要为JS350型搅拌机、KBY-30/120型注浆泵。在压浆前先进行注水试验，确定单位长度吸水量。浆液选用石粉水泥浆,用32.5级水泥,石粉水泥浆配合比为水水泥:石粉=110.8。压浆时注浆压力不宜太大，控制在0.51.0MPa范围,具体压力值由现场试验确定。为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的单位注浆量、注浆压力控
14、制值为止。注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,后注浆的压力必须调高，最后封孔。注浆顺序由现场自行掌握。注浆完后采用钻孔检查，检查孔数为5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。注浆完成等浆液凝固到一定强度后即进行钻孔桩的施工，施工按常规钻孔桩施工方法。 在经过处理后的岩溶处成孔时，成孔方法基本上与普通石质地层成孔方法相同。成孔时应注意以下几点： A成孔必须待注浆凝固、强度达到要求才能进行，岩溶注浆处理一般等待时间为10左右。 B为防止意外,冲孔前应有备用措施。备好材料，一旦泥浆泄露，及时向孔内投放粘土，依靠冲挤在溶洞内形成粘土的围护结构墙，保持孔内泥浆高度，使冲钻顺利进行。 C接近岩溶地段，采取轻锤冲击、加大泥浆浓度的方法成孔，以防卡钻和掉钻。四、常见事故的处理1、卡锤（1）原因：在基岩段成孔时由于桩锤磨损未及时修补；在冲击时发生掉物、掉石；钢丝绳冲放过多，致桩锤倾倒顶住孔壁；溶洞底板倾斜或遇到半边溶洞。（2）处理措施：慢试法：钻头卡在中间任何部位时，应将主绳徐放收紧徐放收紧，反复进行使钻头旋转从原位槽道提出；冲击法：将主绳放松3-5m，用钻头副绳吊一重物向下冲击钻头，使之产生松动，主绳重复慢试法；辅助提升法：用吊机、千斤顶或钻机副绳穿滑车组加力提升；水下松动爆破法：测准钻头被
