文家沟大桥桩基溶洞专项施工方案.docx
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文家沟大桥桩基溶洞专项施工方案
文家沟大桥桩基溶洞处理专项方案
一、编制依据及编制说明
1.1编制依据
(1)《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设【2010】241号;
(2)《文家沟大桥施工图》沈丹客专阶施桥-61;
(3)《文家沟大桥2#墩变更设计》沈丹客专施桥-61变01;
(4)《文家沟大桥3、4号墩补堪设计》沈丹客专施桥-61补02;
(5)关于强化沈丹客专岩溶地区桩基施工管理的通知(2011.10.10)。
1.2编制说明
本方案适用于文家沟大桥2#、3#墩桩基溶洞处理施工。
二、工程概况
2.1工程概况
文家沟大桥位于辽宁省凤城市境内,位于张家沟隧道与王大沟隧道之间,中心里程为DK134+731.26,出口里程为DK147+635,全长152.62m。
共有双线简支箱梁5孔(2-24m+3-32m),桥台采用一字形桥台,台顶平置,简支梁桥墩采用双线圆端形实体桥墩。
全桥位于直线上,线间距4.6m,桥上纵坡为单坡,5.6‰的下坡。
桥址区表覆局部分布第四系全新统洪积层的粗角砾土,下伏元古代混合岩。
2.2桩基溶洞概况
2#、3#墩桩基为柱桩,各布置桩基10根,采用冲击钻孔灌注,桩径1m。
2#墩桩长:
1#、2#、3#、4#、6#、10#桩长15.5m,5#、7#、9#桩长18m,8#桩长17.5m。
3#墩桩长:
1#(22m)、2#(21m)、3#(20m)、4#(17.5m)、5#(21m)、6#(25m)、7#(15m)、8#(20m)、9#(23m)、10#(25.5m)。
地质资料显示:
2#墩1#、2#、3#、4#、8#、9#、10#桩通过全填充的溶洞,层面标高为-13~-23m,溶洞为单层面分布,1#溶洞高度3.4m、2#溶洞高度5m、3#溶洞高度6m、4#溶洞高度1.6m、8#溶洞高度0.6m、9#溶洞高度3.4m、10#溶洞高度1.6m;3#墩1#、2#、6#、7#、8#、9#、10#桩通过全填充的溶洞,层面标高为-21~-32m不等,其中6#、7#、8#、9#、10#桩处溶洞为单层面溶洞(高度0.8m),1#、2#桩处溶洞多层面分布,1#桩溶洞总高度3m(h1=0.8m+0.8m+1.4m),2#桩溶洞总高度3.6m(h2=1m+1.6m+1m)。
溶洞内全填充细角砾土,互相贯通,漏浆严重,易造成卡钻、偏孔、塌孔等事故,对桩基成孔十分不利。
经建设、设计、监理单位现场勘察后,对文家沟大桥2#墩(1#、2#、3#、4#、8#、9#、10#桩)、3#墩(1#、2#、6#、7#、8#、9#、10#桩)进行岩溶处理施工。
三、施工时间安排
根据现场实际施工情况及工区总体施工安排,文家沟大桥2#墩、3#墩桩基施工时间安排为2013年6月至2013年12月。
四、主要工程数量
文家沟大桥桩基溶洞处理主要工程数量见文家沟大桥桩基溶洞处理工程数量预估表(见下页)。
文家沟大桥桩基溶洞处理工程数量预估表
序号
桩号
桩长
(m)
桩径
(m)
砼
标号
设计砼
方量(m³)
溶洞深度(m)
溶洞
类型
溶洞高度
(m)
钢护筒
(m)
重新冲击
(m)
回填片石
(m³)
回填粘土
(m³)
回填水泥
(t)
超灌砼
(m³)
1
2#-1
15.5
1.00
C30
12.17
-15~-19
单层
3.40
15.50
10.20
179.86
179.86
113.31
2.56
2
2#-2
15.5
1.00
C30
12.17
-13~-19
单层
5.00
13.60
15.00
485.97
485.97
306.16
2.56
3
2#-3
15.5
1.00
C30
12.17
-13~-20
单层
6.00
13.50
18.00
787.72
787.72
496.26
2.56
4
2#-4
15.5
1.00
C30
12.17
-16~-18
单层
1.60
4.80
27.75
27.75
17.48
2.56
5
2#-8
17.5
1.00
C30
13.74
-19~-20
单层
0.60
1.80
0.25
0.25
0.16
2.89
6
2#-9
18
1.00
C30
14.14
-20~-23
单层
3.40
20
10.20
179.86
179.86
113.31
2.97
7
2#-10
15.5
1.00
C30
12.17
-16~-18
单层
1.60
4.80
27.75
27.75
17.48
2.56
8
3#-1
22
1.00
C30
17.28
-23~-32
三层
3.00
31
9.00
26.88
26.88
16.94
3.63
9
3#-2
21
1.00
C30
16.49
-24~-30
三层
3.60
28
10.80
43.38
43.38
27.33
3.46
10
3#-6
25
1.00
C30
19.63
-21~-22
单层
0.80
2.40
3.54
3.54
2.23
4.12
11
3#-7
15
1.00
C30
11.78
-21~-22
单层
0.80
2.40
3.54
3.54
2.23
2.47
12
3#-8
20
1.00
C30
15.71
-21~-22
单层
0.80
2.40
3.54
3.54
2.23
3.30
13
3#-9
23
1.00
C30
18.06
-21~-22
单层
0.80
2.40
3.54
3.54
2.23
3.79
14
3#-10
25.5
1.00
C30
20.03
-21~-22
单层
0.80
2.40
3.54
3.54
2.23
4.21
8
合计
207.74
32.20
122
96.60
1777.13
1777.13
1119.59
43.62
备注:
上述工程数量为预估数量,由于溶洞发育的无规律性,溶洞处理数量无法准确计算,实际工程数量以现场发生为准。
五、溶洞处理施工方案
为防止泥浆流失后发生塌孔,在击穿溶洞顶板前钢护筒跟进至岩石表面;在钻孔过程中发生泥浆面下降较快时需速抛填片石、粘土,制止泥浆下降及补充泥浆;在抛填片石、粘土止漏效果不佳时灌填水泥、混凝土,将水泥成袋投放,必要时填筑混凝土,混凝土内可掺加速凝剂;成孔检查符合要求后灌注混凝土。
5.1施工程序
桩基溶洞处理施工程序为:
材料准备→钢护筒跟进→溶洞顶部冲孔→抛填片石、粘土→灌填水泥、混凝土→成孔灌注。
5.2材料准备
片石、粘土比例为1:
1,数量为设计数量的2倍,混合堆放于距离桩孔较近易取的地方,水泥若干袋备用,装载机及混凝土运输车随时待命。
配备不小于80m³的泥浆池及相应的抽浆设备,以便发现漏浆的时及时补浆。
用Q235钢板制作钢护筒备用,深度在10m以内段护筒厚度取10mm,深度10~30m段厚度取12mm,护筒直径1.1m。
每节护筒长度根据孔深及现场设备要求制作,尽量减少焊接次数,分段接长、分段振沉。
每节护筒接长均应于外圈加焊一层宽20cm的加强板(厚8mm),底节刃脚40cm,以防护筒震裂。
5.3钢护筒跟进
为防止泥浆流失后发生塌孔,对于穿越溶洞高度大于2m的桩基,在击穿溶洞顶板前钢护筒跟进至岩石表面。
根据地质资料柱状图确定护筒下孔深,确保即使突发溶洞严重漏浆,也能保证地表不发生沉陷,保证人机安全。
用吊车把护筒放入孔中,钢护筒套入接长,连接振动锤,振沉钢护筒。
振沉时注意护筒的垂直度,可采用手拉葫芦或支撑的方法,确保轴线一致。
为保证护筒振沉时的垂直度符合要求,防止由于护筒下沉深度较深而产生较大倾斜,避免护筒底部卡钻甚至无法钻进。
分段接长时,必须采用导向架进行垂直度控制,上下节对焊时,下节应露出施工护筒面不小于2m,以便观测其与上节的垂直度。
对焊接口应水平,并经检查水平和垂直度符合要求后才能施焊。
护筒接长完毕后,再次检查和校正中点符合后才能振沉。
5.4溶洞顶部冲孔
冲击钻冲孔至溶洞顶板1m左右,加大泥浆比重,同时采用低冲程(高度控制在1m内),慢速冲进逐渐击穿顶盖并及时抛填混合料及补浆。
冲进过程中,护筒内泥浆面设浮标,以便操作人员随时观测泥浆面的稳定情况。
5.5抛填片石、粘土
冲击钻击穿溶洞顶板后,护筒内水头高度不能保持,泥浆流失严重,应迅速使用装载机抛填片石加粘土制止泥浆下降,并补充泥浆。
片石粘土体积比1:
1,反复多次回填冲击,直至形成泥浆护壁不再漏浆为止。
黏土可做成球状,便于迅速沉底封堵漏浆。
5.6灌填水泥、混凝土
在抛填片石、粘土止漏效果不佳时可采用灌填水泥、混凝土。
一般将水泥成袋投放,必要时填筑混凝土,混凝土内可掺加速凝剂。
5.7成孔灌注
成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前,均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。
孔径检测是在桩孔成孔后,下入钢筋笼前进行的,是根据桩径制做笼式井径器入孔检测,笼式井径器用Φ20的钢筋制作,其外径等于钢筋笼直径加100mm,但不得大于钻孔的设计孔径,长度为4~6m。
其长度与孔径的比值选择,可根据钻机的性能及土层的具体情况而定。
检测时,将探笼吊起,孔的中心与起吊钢绳保持一致,慢慢放入孔内,上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。
孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。
测锤一般采用锥形锤,锤底直径13cm~15cm,高20~22cm,质量4kg~6kg。
测绳必须经检校过的钢尺进行校核。
成孔竖直度检测采用探笼。
钻孔检查合格后,将提前加工好的钢筋笼吊装入孔,钢筋笼中心与桩的设计中心位置对正,反复核对无误后再焊接定位于钢护筒上,完成钢筋笼的安装。
钢筋笼定位后,在4h内浇注混凝土,防止坍孔。
六、人员及机械配置
6.1机械配置
溶洞处理施工机械设备配备表
名称
数量
单位
备注
砼运输车
1
辆
运输砼
装载机
1
台
装运片石、粘土
挖掘机
1
台
装运片石、粘土
吊车
1
台
吊装钢护筒
电焊机
2
台
加工钢护筒
切割机
1
台
加工钢护筒
导向架
1
个
安装护筒
振动锤
1
台
振沉护筒
钻机
2
台
钻孔施工
6.2人员配置
配置一个架子队负责文家沟大桥桩基溶洞处理施工,共配备人员26人,各工种人数及工作内容见下表。
溶洞处理施工人员配置表
工种
人数
工作内容
架子队队长
1人
施工总体安排
技术负责人
1人
施工技术负责
技术员
2人
现场技术管控(轮班作业)
材料员
1人
机械材料组织
安全员
1人
施工安全
质量员
1人
施工质量
试验员
1人
施工试验
领工员
1人
现场组织
工班长
1人
作业班组安排
钻孔工
4人
钻机操作
司机
4人
装载机、挖掘机、砼运输车、吊车操作
钢筋工
4人
制作组装钢护筒
杂工
4人
其他
七、施工注意事项
7.1坍孔
冲击到溶洞后由于突然漏浆造成水头高度急剧下降,透水失稳,形成漏斗状坍孔。
处理方法:
当成孔沈丹不大时,可全孔回填粘土,暂停一段时间后再埋钢护筒到不透水层,重新钻孔。
成孔深度较大时,可将钢护筒一直坐落在坍孔的喇叭口下缘的岩层顶面,护筒周围回填粘土,挤实,重新钻孔。
7.2卡钻
冲击钻钻牙磨损、孔径变小造成卡钻,应经常对钻头钻径量测,小于桩径时及时补焊。
探头石、落石等物卡钻,或钻头卡在溶洞内,上下提动无效时,用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击,将障碍物击破或挤走,提出钻头。
钻头在冲击填充的片石时,冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住,钻头不能上下,可用小冲击钻冲动,或用冲吸的方法将卡在钻头上的石渣松动再提出。
钻头被溶洞顶板卡住时,可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至锤头顶,导出钻头。
钻头提出后用小冲程慢慢修孔,必要时回填片石、黏土重钻。
钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞,钻头倾斜,提不出来,应放小炮炸掉顶板岩,一般用药量为300~500g,一次不行可反复几次,在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。
发生卡钻事故后,不宜强提钻头,免得拉坏机械,拉断钢丝绳,掉钻头。
当钻头可以上下活动时,利用钻机上下提动钻头,并用撬棍拔动大绳使钻头旋转,反复多次,提出锤头。
7.3斜孔
由于溶洞面倾斜或出现探头石,致使钻头沿软的低的部位下滑造成斜孔。
解决办法是回填片石,三次以上无法调正就上报监理及业主,在取得同意后灌注水下砼,待强度形成后用小冲程打紧锤反复冲击,直至调正过来为止。
但过大的冲程会导致成孔不圆,造成斜孔,一般以2~4m为宜。
7.4漏浆在冲击成孔中,由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通,泥浆迅速流
走,水头高度急剧下降,造成漏浆。
施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,要及时回填片石、粘土冲击造壁,并马上补水,防止水头高度继续下降。
意外跑浆:
地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞,但突然发生跑浆,估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁,或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。
采取投放片石、粘土,整袋水泥堵塞起到护壁作用,使钻孔顺利通过岩溶区。
7.5埋钻
埋钻是由坍孔造成的。
施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外,如果未及时提钻,漏浆后坍孔,锤头便被埋在孔中。
处理方法:
①人工挖土钢护筒跟进法。
桩孔进尺10m以内,地下水易于控制,没有大的承压力,人可以下到桩孔中去边挖坍落的泥石,边护筒跟进,一直挖到锤头位置,护筒也跟进到锤头位置。
②真空吸渣法。
将导管置于坍孔的底部,用9m3空压机通过50~66mm钢管压入空气吸出沉渣。
适用于坍孔石头的粒径不大于25mm的情况。
7.6其它注意问题
①遇到较大的土洞、空溶洞时,或连体薄层深洞迅速跨塌,出现掉钻现象,在快到溶洞顶板1m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击,减少溶洞大面积跨塌掉锤现象。
②混凝土坍落度以18~20cm为宜;浇筑导管必须密闭良好,浇筑时先放置隔水塞,浇注混凝土必须连续、快速;混凝土灌注比理论计算偏大是孔中有浆浸入溶洞,在溶洞地区浇筑桩基混凝土应增加,备料应充足。
八、安全文明施工技术措施
8.1严格贯彻“安全生产,预防为主,综合治理”的安全方针。
坚持安全第一,文明施工,严禁盲目冒险施工。
8.2加强对职工安全知识教育,提高职工安全生产意识,提升职工安全防护技能。
8.3施工前由工地专职安全员对所有参建工人进行专项安全培训,提高职工遵章守纪的素质。
8.4溶洞桩基施工时,每班作业人员不少于两人,一人开机,一人负责及时丈量冲孔进程,观察筒内泥浆变化,接近溶洞顶时做到“慢进程、勤量测、多观察”。
8.5特殊溶洞施工时,各类配合机械须停放可及时调度范围内,机械操作人员须随时待命,严格听从现场管理人员调度。
8.6现场人员必须佩戴安全帽,电焊工工作时必须佩戴眼镜。
8.7钢筋笼加工过程中,不得出现随意抛掷钢筋现象,制作完成的节段钢筋笼滚动前检查滚动方向上是否有人,防止人员被砸伤。
氧气瓶与乙炔瓶在室外的安全距离为5m。
8.8钻孔过程中,非相关人员距离钻机不得太近,防止机械伤人。
8.9钢筋笼安装过程中必须注意:
焊接或者机械连接完毕,必须检查脚是否缩回,防止钢筋笼下放时将脚扭伤甚至将人带入孔中的事故发生。
8.10导管安装及砼浇注前,井口必须设有导管卡,搭设工作平台(留出导管位置),并且要求能保证人员的安全。
8.11导管安装注意:
导管对接必须注意手的位置,防止手被导管夹伤。
8.12砼浇注过程中,砼搅拌运输车倒车时,指挥员必须站在司机能够
看到的固定位置,防止指挥员走动过程中栽倒而发生机械伤人事故。
轮胎下必须垫有枕木。
倒车过程中,车后不得有人。
同时,吊车提升拆除导管过程中,各现场人员必须注意吊钩位置,以免将头砸伤。
8.13挖掘机工作时,必须有专人指挥,并且在其工作范围内不得站人。
8.14泥浆池周围必须设有防护设施。
成孔后,暂时不进行下道工序的孔必须设有安全防护设施,并有人看守。
8.15配电箱以及其它供电设备不得置于水中或者泥浆中,电线接头要牢固,并且要绝缘,输电线路必须设有漏电开关。
8.16钻机工作之前必须进行机械安全检查。
8.17施工作业平台必须规整平顺,杂物必须清除干净,防止拆除导管时将工作人员绊倒造成事故。
8.18夜间施工时,开启两台镝灯,在现场另布置若干碘钨灯,做到所有施工区域照明良好,视野清晰。
8.19钻孔桩钻孔施工尽量放在夜间以避开高温,混凝土浇筑安排在上午10:
30以前结束,尽量不在夜间9:
00以后浇筑,以防噪音扰民。
8.20混凝土施工时,采取道路洒水的方法抑制扬尘。
8.21废弃泥浆严禁直接排入河道,拟用泥浆泵排至泥浆池中堆放。
8.22凡施工现场因技术、经济条件限制,环境污染不能控制在规定范围内的,应事先报相关部门审批,如夜间施工许可证等,坚持做到文明施工。
九、环境保护措施9.1建立健全文明施工和环境保护领导小组和管理组织结构,由项目经
理担任组长,安保部为常设机构,全面负责全标段文明施工和环保工作,并建立各项规章制度,以制度化贯彻于各职能部门和操作层。
9.2每周由安质部牵头对桩基施工工点环保执行情况进行一次检查,工区每月进行一次大检查,对发现的问题及时纠正和处理。
9.3加强宣传教育工作,提高全体员工的文明施工和环保意识,合理布置施工场地,合理规划弃渣场,不破坏自然环境,保证水土不流失,减少施工噪音和振动,施工不扰民,对施工便道经常洒水,减少灰尘污染,保持河水不受污染,施工车辆和施工设备停放整齐有序,不损坏村民利益,不占道。
9.4合理布置各种施工设施,符合环保要求,少占耕地,不污染水源,抓好生活区环境卫生,搞好群众关系。
9.5施工期间噪声的防治措施
现场施工噪声主要来自施工机械,为了能有效地降低施工噪声,应从以下几点着手:
A.必须采取相应措施以使施工噪声符合国家环保局颁发的《建筑施工场界噪声限值》(GB12523)要求。
土石方施工阶段的噪声限值为:
昼间75dB,夜间55dB。
B.在可供选择的施工方案中尽可能选用噪音小的施工工艺和施工机械。
C.将噪音较大的机械设备布置在远离施工红线的位置,减少噪音对施工红线外的影响。
D.对噪音较大的机械,在中午(12时至14时)及夜间((20时至次日7时)休息时间内停机,以免影响附近居民休息。
9.6施工期间振动污染的防治措施
A.在可供选择的施工方案中尽量选用振动小的施工工艺及施工机械。
B.将振动较大的机械设备布置在运离施工红线的位置,减少对施工红线外振动的影响。
C.对振动较大的施工机械,在中午(12时~14时)及夜间(20时~次日7时)休息时间内停机,以免影响附近居民休息。
9.7施工期间水污染(废水)的防治措施
A.加强对施工机械的维修保养,防止机械使用的油类渗漏进入地下水中或河流、沟渠中。
B.施工人员集中居住点的生活污水、生活垃圾(特别是粪便)要集中处理防治污染水源,厕所需设化粪池。
C.现场施工用泥浆严禁倒入河流及沟渠,必须弃往废土堆放区集中存放,并做好警示标志。
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