廣和大橋主橋基礎(chǔ)溶洞處理施工組織設(shè)計(jì)

1、 HYPERLINK / 監(jiān)理工程師論壇廣和大橋主橋基礎(chǔ)溶洞處理施工組織設(shè)計(jì)廣和大橋位于廣州市白云區(qū)石井鎮(zhèn)鴉崗村的白坭河水道上大橋全長791m橋?qū)?6m最大跨徑120m.其基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁其中150cm64根200cm44根共108根。施工總工期22個(gè)月。本橋位地質(zhì)屬于第四紀(jì)沉積層覆蓋之下基巖主要為石灰統(tǒng)壺天灰?guī)r。這些石灰紀(jì)地層沉積成巖以后經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)年代和多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成北東向褶皺并有大致平行于褶皺軸向的縱斷層和大致與之垂直的橫斷面層。后來經(jīng)歷了侵蝕和剝蝕作用并在地下水的化學(xué)和機(jī)械作用下形成一系列巖溶地貌最后在第四紀(jì)全新世珠江三角洲最后一次海侵中形成以沖積相為主的第四紀(jì)松軟沉積層。從地

2、質(zhì)資料分析溶洞分布較廣。主橋位溶洞分布廣而多。在橋位方案論證中第一方案28個(gè)鉆孔有12個(gè)發(fā)現(xiàn)了溶洞第二方案28個(gè)鉆孔有17個(gè)發(fā)現(xiàn)溶洞第三方案28個(gè)鉆孔有11個(gè)發(fā)現(xiàn)溶洞最大的溶洞約16m.溶洞按其填充狀態(tài)可分為空的、半填充的和完全填充的三類按其填充物的性質(zhì)可分為粘性土、砂礫和稀土三類按其漏水情況可分為漏水和不漏水兩類。溶洞的走向與河流的流向相同。 根據(jù)上述地質(zhì)條件從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面經(jīng)過比較選擇了靜壓化學(xué)灌漿法、套內(nèi)護(hù)筒法等施工技術(shù)配合使用處理溶洞取得預(yù)期的效果推介如下。主橋樁基對溶洞的處理 主橋樁基精確放樣后在樁基施工平臺(tái)上用地質(zhì)鉆于樁中心進(jìn)行超前鉆必要時(shí)增加鉆位。根據(jù)超前鉆的結(jié)果確定護(hù)筒的打入

3、深度。有溶洞的樁位護(hù)筒沉至風(fēng)化巖層置于強(qiáng)風(fēng)化巖面上這樣可穿過土洞。護(hù)筒的底部即為巖層或溶洞的頂部。沒有溶洞的樁護(hù)筒沉放要穿過淤泥質(zhì)亞粘土、砂礫層置于砂礫質(zhì)亞粘土層至少2m深。 根據(jù)溶洞的不同類型最后決定兼用兩種不同的施工方案。圖1布孔平面及剖面示意方案A當(dāng)溶洞內(nèi)有填充物填滿或有流砂的或當(dāng)溶洞為空洞或填充物不滿水洞且深度在3m以內(nèi)的在鉆孔樁施工前先進(jìn)行預(yù)處理采用靜壓化學(xué)灌漿法固結(jié)填充物和流砂或用此法填滿溶洞在固結(jié)體達(dá)到一定強(qiáng)度以后再鉆孔施工。 方案B當(dāng)溶洞為空洞且深度在3m以上的擬用套內(nèi)護(hù)筒法施工即用內(nèi)護(hù)筒穿過溶洞的施工方案。 2、 方案A方案B施工方法 2.1方案A靜壓化學(xué)灌漿法施工方法 2.

4、1.1技術(shù)要求 溶洞預(yù)處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿溶洞空間并達(dá)到一定的強(qiáng)度20MPa以上防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生保障成孔及水下混凝土澆注等一系列施工工序的順利完成。溶洞預(yù)處理施工在鉆孔樁施工之前進(jìn)行相當(dāng)于在樁基礎(chǔ)施工過程中于鉆孔樁施工工序之前加入一道預(yù)處理工序與樁基施工的各工序一起形成流水作業(yè)。 2.1.2施工方案 1處理方法選擇由于溶洞埋藏較深不能用爆破或填充混凝土等一般方法處理有效的處理方法是灌漿法。而在眾多的灌漿法中因溶洞的不規(guī)則性決定了其處理的最有效和比較經(jīng)濟(jì)的方法是靜壓化學(xué)灌漿法。因此采用靜壓化學(xué)灌漿法同時(shí)也可兼用噴射灌漿法促進(jìn)填充物強(qiáng)度的加強(qiáng)。 2靜

5、壓化學(xué)灌漿的加固特點(diǎn)漿材可在幾秒或在幾十秒內(nèi)瞬間凝固可控制漿液灌注在一定范圍內(nèi)且不流失材料的利用率高比較經(jīng)濟(jì)。 漿材的結(jié)石率為100即1m3體積漿材可得1m3結(jié)石體。 對溶洞中的砂、礫等土體漿液是通過滲透作用板結(jié)砂和礫的對于溶洞中的稀土、亞粘土等土體漿液是通過劈裂、擠密作用加固土體的對于無填充物和半填充溶洞的空間漿液是通過充填作用填滿溶洞的。 漿液在土體中的滲透擴(kuò)散方向是往小主應(yīng)力面方向漿液固化后小主應(yīng)力面得到加固而原次小主應(yīng)力面變成小主應(yīng)力面。這樣通過對小主應(yīng)力面反復(fù)不斷的加固一方面滲透、擠密溶洞中的土體的空隙充填溶洞的空間在樁體周圍形成防水帷幕防止流砂和保證護(hù)壁泥漿不流失另一方面提高溶洞中

6、土體的承載力和抗剪力形成擋土墻防止坍孔。 靜壓化學(xué)灌漿的關(guān)鍵在于漿材的配方和工藝。 鉆孔孔徑80mm孔深要求達(dá)到最深溶洞的底部。 材料普硅425水泥新標(biāo)準(zhǔn)為普硅32.5MPa水泥與化學(xué)漿。 工藝采用雙液灌漿系統(tǒng)進(jìn)行全孔灌漿要求少量多次、反復(fù)灌漿。 2.1.3主要施工機(jī)械設(shè)備 主要機(jī)械設(shè)備有BW250泥漿泵BW150泥漿泵100型鉆機(jī)泥漿攪拌機(jī)和貯漿槽高壓灌漿管及其配件。 2.2方案B套內(nèi)護(hù)筒施工方法 2.2.1內(nèi)護(hù)筒長度的確定護(hù)筒長度Lh3mh為地質(zhì)超前鉆確定的溶洞高度 2.2.2內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑的確定 內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于220cm同時(shí)外徑應(yīng)小于外護(hù)筒內(nèi)徑5cm左右如果只下一次內(nèi)護(hù)筒一層溶洞內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑

7、選用233cm壁厚為1cm則外徑為235cm主橋外護(hù)筒內(nèi)徑為240cm、當(dāng)遇到第二層溶洞時(shí)第二層溶洞的內(nèi)護(hù)筒即第三次護(hù)筒選用220cm內(nèi)徑。 2.2.3溶洞頂部沖孔 根據(jù)超前鉆的資料當(dāng)鉆孔施工接近溶洞頂部時(shí)提起鉆頭、鉆桿移開鉆機(jī)GPS30采用沖擊鉆機(jī)YKC30沖孔沖孔鉆頭外徑235cm.用沖擊鉆沖孔時(shí)要求輕錘慢打使孔壁圓滑堅(jiān)固提升高度一般不超過50cm.所有卡扣及鋼絲繩必須先經(jīng)測試檢查其它施工工藝及注意事項(xiàng)與常規(guī)相同。 2.2.4內(nèi)護(hù)筒的沉放方法 1當(dāng)沖擊穿過溶洞頂部時(shí)要反復(fù)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此時(shí)用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護(hù)管用吊機(jī)或沖機(jī)自

8、吊把內(nèi)護(hù)筒放入外護(hù)筒內(nèi)至孔底。到孔底后內(nèi)護(hù)筒不會(huì)靠自重沉到溶洞底部因溶洞底有沉渣、沉淀物等、此時(shí)GPS30鉆機(jī)重新就位。 2護(hù)筒沉設(shè)利用GPS30鉆機(jī)進(jìn)行在鉆機(jī)的鉆桿上附加壓架利用鉆機(jī)的鉆進(jìn)壓力和鉆桿、鉆頭的重量使內(nèi)護(hù)筒隨鉆頭的鉆進(jìn)而下沉直到溶洞的底部。 2.2.5內(nèi)、外護(hù)筒間空隙及內(nèi)護(hù)筒與溶洞底部間空隙的處理 1在內(nèi)護(hù)筒底部及頂部100cm范圍內(nèi)回填砂、碎石中部回填中砂。 2用高壓噴射灌漿法施噴法對回填體進(jìn)行灌漿處理。灌漿后內(nèi)護(hù)筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結(jié)固結(jié)強(qiáng)度要求達(dá)到30MPa其抗?jié)B系數(shù)可達(dá)107ms.灌漿處理后即可重新沖孔。 3在內(nèi)護(hù)筒頂部及底部100cm范圍內(nèi)回填小碎石素水泥混凝土內(nèi)護(hù)筒中部回填砂同樣能起到堵塞空隙的目的。 4對于需要處理多層溶洞的樁基一般仍采用上述灌漿法填充固結(jié)空隙進(jìn)行施工。目的是為了增加溶洞底部同時(shí)有可能是下層溶洞的頂部附近填充物的密度和強(qiáng)度并且增加內(nèi)、外護(hù)筒間的膠合力。 5重新沖鉆直至嵌入完整基巖。當(dāng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求時(shí)經(jīng)監(jiān)理工程師同意即可終孔此樁即成孔。成孔后的工序工藝與常規(guī)相同并不贅述。 3、 結(jié)語 3.1根據(jù)溶洞的不同類型用方案A、方案B進(jìn)行分類處理處理方法可靠各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。 3.2化學(xué)灌漿法對溶洞的預(yù)處理達(dá)到預(yù)期目的有效防止了鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔現(xiàn)象可保證成孔及水下水泥