溶洞群桩基钢护筒跟进法施工方案

溶洞区桩基钢护筒跟进施工方案

一、编制依据

1、古武高速公路武平十方至东留段A1合同段施工设计图；

2、桩基地质勘察资料；

3、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）；

4、公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）；

5、本工程的施工特殊性；

二、工程概况

2.1 设计概况

十方枢纽互通位于龙岩武平县十方镇西侧，中心桩号为TK3221+841.090，设计起始段落为TK3220+500～TK3222+630，互通主线交叉桩号为K0+000，交角为130度，被交路为永武高速公路，该互通为半定向T型互通式立体交叉，采用A匝道上跨、D匝道下穿永武高速公路形式；互通区域主线设计起点为K0+000，设计终点为K0+600；互通区内主线全长为600m，匝道全长为2611.351m；主线设计车速80Km/h，A、B匝道设计车速60Km/h，C、D匝道设计车速50Km/h；匝道桥2座长323米。

表2-1 桥梁桩基设计参数表

2.2 工程地质

该互通位于十方盆地，地形平坦，互通范围属石炭系下统老虎洞组（D2l）可溶性岩区，由于岩性条件及受构造影响，节理裂隙极发育，岩体破碎～较完整，互通内边坡条件及桥梁桩基条件相对较差，区内软土等特殊性岩土不发育。在地层标高237～268m段发育有0.3～3.9m垂直高度的溶洞，呈无填充或半填充状串珠状发育。（如图2.2）

图2.2 A 匝道溶洞分布情况示意图

三、钢护筒跟进施工方案

3.1 工艺流程

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

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

3. 2 施工工艺

钢护筒采用壁厚δ=10㎜的钢板，集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为2-4m，制作钢护筒的内径D=d+40cm（d为设计桩径）。

本工程下置钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层的塌孔，通过下置护筒，即可顺利穿越溶洞层至设计桩底标高，达到顺利终孔的要求；同时避免砼超灌甚至无法灌注至设计桩顶标高等情况。

将φ1.5m的钻头扩大至φ1.95m，正常钻进至溶洞上方约1m处，采用70T 履带吊辅助振动锤，先将钢护筒分节打入土层中至岩面，再进行回钻成孔。在下沉钢护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，牢固的焊在钢护筒顶部，并在护筒顶面的平面位置一定要居中，尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜。同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200，力求钢护筒垂直入土。若一旦发现有偏斜的趋势，马上进行纠正，将可能发生偏斜的不利因素消除在萌芽状态中。

护筒沉入岩面后，先采用冲锤进行成孔一定深度后（注：进尺为1.5～2m），及时采用70T履带吊辅助振动锤将护筒下沉至进尺岩面标高处；然后再进行冲孔、下沉钢护筒；与之循环反复进行至桩底设计标高处；同样，在施工过程中严格测量、控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200。

各节钢护筒的连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽、δ=10㎜的加强钢带。以保证其尺寸准确，使护筒体顺直度达到要求，整个护筒的竖向壁成一直线。对其控制好质量的环节上起到关键的作用。

3.3 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。

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。

四、施工应急处理措施

4.1 突发事件安全风险分析

根据岩溶处理的施工特点及本工程地质情况，充分考虑到施工技术难度和困难、不利条件等，经多方讨论和分析，确定在冲孔时可能发生的突发事件、安全风险分析如下：

1、成孔过程中遇到厚砂层时泥浆物理指标不合适，造成孔壁坍塌；

2、冲孔桩施工中遇到未探知的土洞溶洞或是过串珠状溶洞时，孔壁坍塌，严重时引起地面塌陷。

3、临时用电防护不到位或违章操作造成的触电事故。

4、机械设备因维修保养不到位或违章操作造成的机械事故。

4.2 各种突发事件的处理措施

4.2.1 施工中遇到溶土洞应急措施

在施工中可能遇到未知的溶土洞，当冲锤穿破溶、土洞顶板，孔内的泥浆速度流失，造成砂层段孔壁内外压力失稳而溜坍，严重时可引起地面塌陷。

技术人员及钻机充分掌握地质情况，每个孔的地质资料都发给相关人员，让其充分了解溶洞的位置，大小等，做到冲孔时心中有数。

在现场应准备足够的小片石或狗头石（直径10-20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15-20cm），同时组织足够的水源。在施工过程中配备一台ZL50C型装载机，司机随时候命。根据冲孔进尺和冲绳拌动的情况，结合孔桩所处的地质描述图、判断出孔底位置是否是进入灰岩，在1-1.5m范围内变换为小冲程，逐渐将以防止卡锤。

在入岩后要有专人观测护筒内泥浆面的变化，根据冲孔的进尺情况，如果进尺由慢突然变快，或泥浆面突然下降，这时说明击穿了未知溶洞，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水。应迅速补水和改变冲程以防止斜孔和卡锤。如果此时出现斜孔，则采用块石和粘土对斜孔部位全部回填，重新冲击成孔。

在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲砸固