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1、某岩溶区钻孔桩施工方案施工方案白城市公路工程有限责任公司一、工程概况11、工程地质条件12、水文地质条件13、桩基础设计1二、近海岩溶地区对钻孔桩影响分析11、漏浆与坍塌孔22、卡钻23、断桩24、钻孔过程中出现地下河或者裂隙3三、方案的选用31、溶洞分布32、方案确定4四、施工方法61、冲击钻孔施工法72、抛填法治理溶洞施工工艺93、双护筒施工工艺10五、预防预案措施111、偏孔预防治理措施122、卡钻预防治理措施123、成孔过程中地下河或者裂隙的处理134、断桩施工预防措施135、孔内泥浆骤然下降治理措施14六、施工安全保证措施141、钻孔施工安全保证措施142、冲击钻机操作安全保证措施1
2、5七、结语17A.一、工程概况大连海湾工业区鞍子河大桥处于直线段内，桥孔布置为8孔20米，结构为双幅，桥面宽度为21米+2X7.0米人行道，桥梁下部墩使用多柱式，桥台使用肋板式，桥墩、桥台基础均使用钢筋混凝土桩基础形式。原图纸全桥桩基共计88根，变更后0#台增加8根，最大桩深设计为：59.1m,共钻孔：3973.9米。1、工程地质条件该桥为城市要紧干道，该地区地处普兰店湾海滩区，地势平坦,地层分为：淤泥层、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、下部基岩在5号墩与8号墩间存在地质界线，0-5号墩处基岩为泥灰岩，岩溶裂隙发育，溶洞多为0.5米一一3.2米之间不等，同时有多处在钻探过程中出现漏水，但未探明溶洞区
3、域；6-8号墩处基岩为页岩，页岩分为强风化页岩、中风化页岩。2、水文地质条件河流稳固。该河为规划后的改道河流，根据当地水利部门历年观测资料调查计算,河底最大冲刷深度为3.5米,设计流量650m7So受到潮汐影响最高洪水位3.9米。3、桩基础设计桥梁桥台桩基础桩径为L2米，桥墩桩径L4米。图纸变更后设计要求桩基础进入中风化页岩3.2米。B.二、近海岩溶地区对钻孔桩影响分析鞍子河大桥地区溶洞规模较大，溶洞成串出现，洞内充填物复杂，由于原地貌为海滩，溶洞内很可能暗河纵横交错，在这样的地质条件下进行钻孔桩施工，会遇见许多复杂的技术与质量问题，其要紧问题可分为防止出现漏浆与坍孔、偏孔、卡钻、断桩等质量通
4、病。1、漏浆与坍塌孔产生漏浆的原因要紧是由于岩层的非密实性造成水压差。鞍子河地下溶洞初步分析应为软塑状充填物或者空洞，极易与地下水相连形成暗流，钻孔过程所使用的大比重泥浆其压力大于暗流水压，从而产生漏浆现象。漏浆容易造成坍塌孔，坍塌多发生在护筒底脚部。当护筒下沉至岩面，两者衔接处出现较大的孔隙，钻头穿过半充填或者无充填溶洞顶板时孔壁压力减弱，孔内水头急骤下降、外部地下水高压力渗透作用等，都会引起孔壁坍塌。2、卡钻根据鞍子河大桥地质钻探资料，在施工过程中有可能出现下列几种卡钻情况：1）岩面倾斜、溶沟、溶槽卡钻；2）地下岩溶发育,溶洞内软塑状充填物吸钻及涌砂埋钻、漏浆塌孔埋钻；3）孤石、探头石卡钻
5、；4）钻进过程中穿越溶洞顶板因钢丝绳回弹与钻头本身摇摆而改变了钻头十字方向卡钻；钻头冲击岩石造成刃脚脱落，四肢不对称形成椭圆孔而卡钻。3、断桩鞍子河大桥在地下溶沟、溶洞交错的复杂地质条件下，更易发生断桩，其要紧原因是在灌注混凝土时难以准确测出所灌注混凝土量，水下混凝土流失严重，造成断桩；其次，由于导管接头不密封产生漏水，提拔导管测量不准等常见因素造成断桩。4、钻孔过程中出现地下河或者裂隙鞍子河大桥在往常的钻孔过程中O号台出现多处漏水造成塌孔,要紧原因是由于裂隙或者地下河引起，小的裂隙在混凝土浇筑过程中能够造成混凝土流失产生断桩或者成孔困难。综合上述，关于近海地区进行钻孔桩施工，务必采取科学的技
6、术手段，使用科学的组织管理，才能保证成孔的质量。C.三、方案的选用根据鞍子河大桥的地质钻探情况，估计会有50个孔位会出现溶洞，溶洞多出现于泥灰岩层，根据钻探地质界限，以钻探孔ZK左5-1与ZK左5-3间至ZK右5-3与ZK右6-4间连线分界，0#台-5#墩大部分孔位处于泥灰岩基岩范围内，同时在0#台-5#墩范围内出现串洞、漏水点较多。5#墩局部、6#墩-8#台处于页岩范围内，钻探显示仅7#墩2个孔位分别出现溶洞，但其规模不大。本桥位的溶洞分布情况及施工方案如下：1、溶洞分布a、0-0.7m溶洞：左0-3、左0-4第二个洞、右OT第二个洞、右0-2第二个洞、右0-3第二个洞、右0-4第二个洞、左
7、0-8、右0-5、右0-7右0-8左1-1第二个洞、左1-2第二个洞、左1-3第三个洞、左1-4第二个洞、右1-1第二个洞、右1-2、右1-3第二个洞、右1-4、右2T、右2-2右2-3第二个洞、右2-4第二个洞、左4-1、左4-2左4-4第二个洞、右4-1第一、三个洞、右4-2第二个洞、右4-4第二个洞、左5-2、左5-3、左5-4、右7-3、右7-4；b、O.7-lm溶洞：右0-1第一个洞、左0-7第一个洞、左1-3第二个洞、左7-3、左7-4、右7-1；c、Inl以上溶洞：左0T、左0-2、右0T、右0-2第一个洞、右OT第一个洞、右0-3第一个洞、右0-4第一个洞、左0-5左0-6左I
8、T第一个洞、左1-2第一个洞、左1-3第一个洞、左1-4第一个洞、右第一个洞、右1-3第一个洞、右2-3第一个洞、右2-4第一个洞、左3-1、左3-2左3-3、左3-4、右3-1、右3-2右3-3、左4-4第一个洞、右4-1第二个洞、右4-2第一个洞、右4-3.右4-4第一个洞。2、方案确定0-0.7m溶洞采取抛填碎石与片石的方法进行施工：当钻头穿透岩洞顶板后，溶洞表现出漏浆现象，或者通过钻孔进尺速度加快能够证明已经入溶洞区，立即提出钻头，抛入碎石与水泥土混合料，同时加大钢护筒水位高度，保持水头与泥浆稳固，抛填后反复冲击,反复抛填冲击若干次后，利用钻头冲击力将抛填物挤入侧壁溶洞，形成稳固结构，
9、保证泥浆造壁稳固不漏为止。0.7-Im溶洞采取抛填片石法施工：当钻头穿透岩洞顶板后，溶洞同样会表现出漏浆现象，或者钻孔进尺速度加快能够证明已经进入溶洞区，提出钻头，抛入片石水泥土混合料，同时加大钢护筒水位高度，保持水头与泥浆稳固，抛填后反复冲击，重复抛填冲击若干次后，利用钻头冲击力将抛填物挤入侧壁溶洞，形成稳固结构，保证泥浆造壁稳固不漏为止。抛填法施工示意图关于大于LOm溶洞使用双护筒跟进法成孔。内护筒（厚8mm）制作大于桩径100mm、外护筒（厚10mm）制作大于桩径200mmo钻孔过程中外护筒使用振动锤下沉至第一层溶洞顶板岩面。为防止护筒底角回卷，一次下沉不能到位的，应边钻边下沉，到位后立
10、即停止振动。当钻进到外护筒底脚时，使用抛填法密实护筒底脚，自由下落内护筒。当钻机穿过溶洞顶板后，将内护筒跟进沉入溶洞至稳固性岩面，利用内护筒消除压力差作用，从而避免泥浆流失。通过鞍子河大桥地质勘察资料的数据分析，在钻孔桩桩位处出现的串洞均只有一个较大洞，其他1-2个溶洞则都小于0.7m的较小洞，故可不必增加护筒层数，而使用双护筒法与抛填法相结合方式进行施工。D.四、施工方法结合前面的分析及确定的施工方案，鞍子河大桥钻孔桩施工方法，根据桩径的大小，地质情况分别确定，关于没有溶洞出现的孔位，根据桥台桩径（L2米），桥墩桩径（1.4米），选用十字型铸钢件冲击钻头击钻进、泥浆护壁成孔。钻孔施工工艺流程
11、图1、冲击钻孔施工法关于没有溶洞出现的桩位，使用按照常规施工工艺进行施工。根据勘察右0-5桩未出现溶洞，右0-5桩施工方法为：测量放样出右0-5号桩桩位，操作钻机就位，认真检查钻进转盘平面位置与倾斜度，钻孔桩钢护筒使用壁厚6mm的钢板制作，其内径大于设计桩径0.4m。使用挖埋的方法埋设钢护筒。护筒埋深为3米，高出施工场地0.3米。护筒顶面偏差操纵在5cm以内，倾斜度操纵在1%以内，埋设完成护筒后在护筒顶面周围铺设石硝,在孔位邻近围砌泥浆池,挖设排水沟。按照施工工艺中泥浆配合比配制泥浆。泥浆在成孔过程中要紧起到支撑与稳固孔壁、悬浮钻渣冷却钻头的作用，是造孔能否取得成功、清孔换浆与混凝土浇筑质量好
12、坏的关键因素。对泥浆质量要求较高，需要泥浆量很大，施工中泥浆使用黏土加膨润土，泥浆配合比（kg/!?）为黏土：膨润土：水：碱面二210：81：810：3,操纵其性能为：黏度：18-24s、密度：1.13-1.24kgm含砂量：4-6%、24h稳固性:2-3X10%胶体率：96-99%、泥皮厚：l-3mni、Ph值：7-9。钻机就位后，需要认真检查钻机转盘平面位置与倾斜度，确保钢护筒理论中心，钻机转盘中心及钻机门架滑轮吊点中心位于同一铅垂线上。开钻时，首先向护筒内加入一定数量的黏土、清水、膨润土与碱面，用小冲程、高频率的冲击方式进行钻进，以达到造浆护壁的目的，技术参数为：冲击行程LOT.5m、冲
13、击频率10-15次mino当孔深穿过淤泥、黏土层后，则将冲程增加到2.0-3.Om,清除孔内的钻渣，同时注意孔内泥浆指标的变化情况，适时地加入黏土与清水，除渣时间每钻进2m或者4h捞渣一次。当钻孔深度马上到达39米，根据勘察资料该深度接近岩石深度，为防止岩石顶面起伏不定对钻孔质量的影响，抛入片石、碎石与水泥的抛填物，同时操纵钻机降低冲程，增加频率直至到达39.2米的岩石层。进入岩层后，冲程操纵在3.0-4.Om,冲击频率为4-6次min,每小时进尺小于5-10Cnb捞渣一次，直至达到设计标高42.4米。未出现溶洞桩位详见“附表1鞍子河大桥钻孔深统计表”施工工艺流程图见“钻孔施工工艺流程图”。2
14、、抛填法治理溶洞施工工艺抛填法治理溶洞施工工艺图根据勘察资料左0-3桩下存在0.7m溶洞，根据方案选择抛填法治理，施工准备与在土层中钻孔同上，钻孔施工深为41米进入岩溶区顶板岩层，提高钻孔频率，降低施工冲程，以此种方式穿过溶洞顶板约为Ll米厚，钻孔深度到达42米时，进入溶洞区，认真观测孔口水位，出现水位降低，或者钻进尺寸增加，立马上冲击锤提出孔口，按照重量比1：3的比例回填碎石与水泥。直至泥浆溢出孔口，用高频率、低冲程的方式冲击钻进，该过程中观测孔内水位变化情况，假如水位继续下降，再按比例填入碎石与水泥，重复几次（通常为4-5次）每次填筑超过孔底LOM深度，直至水位不发生变化,如今己将溶洞填筑
15、密实，继续向下钻孔至46米，成孔。抛填法治理溶洞位详见“附表1鞍子河大桥钻孔深度统计表”。施工工艺流程图见：“抛填法治理溶洞施工工艺图”。3、双护筒施工工艺右0-2桩勘察资料显示孔内存在1.9米溶洞，同时在1.9米溶洞下L5米处存在0.4米较小的溶洞，形成串洞，对其施工，安插外护筒使用振动锤下沉至第一层溶洞顶板岩面，一次下沉不能到位,就边钻边下沉，到位即停，处理土层方法按照通常工艺进行。钻孔至40.5米深度时，进入岩石与土分界层，利用抛填碎石水泥土法将护筒与基岩交接处填充密实（方法同抛填法）。安放内护筒（内护筒大于桩径IoCnI）下落，内护筒自由下落跟随钻头桩孔进入L9米溶洞底层。至稳固性岩面，同样抛入碎石水泥土使得护筒与基岩交接处密实，成孔过程中保证孔内与溶洞的分隔，保证泥浆不漏失与坍孔，如今钻孔深度为42.1米，冲孔至43.6米时将第二溶洞顶板穿越，出现漏水现象或者者钻进进尺速度加快，提出钻头，抛入碎石水泥土，反复冲击，方法同抛填法。继续向下钻孔至47.2米，成孔。双护筒法（双护筒、抛填联合法）治理溶洞位详见“附表1鞍子河大桥钻孔深度统计表二施工工艺流程图见：“双护筒法治理溶洞施工工艺图”。双护筒法治理溶洞施工工艺图近海岩溶地区钻孔治理溶洞方法多选用：抛填法、多护筒法。其分别适用于较小规模的溶洞，与较大规模的溶洞。同时在多年来施
