穿越尾矿库溶洞带桩基施工预案

'红河州新安所至鸡街高速公路建设项目(K12+360〜K16+130)子福尾矿库地质钻探、桩基施工可能造成渗漏专项预案YNJG编制:审核:批准:云南建工集团有限公司红河州新安所至鸡街高速公路项目经理部年月 112233366678目录一、工程概述1、工程概况2、平面布置图3、现场原地貌图二、编制的目的三、防渗预案1、地勘钻孔遇溶洞的处理措施2、桥梁桩基施工中溶洞处理措施3、混凝土灌注四、安全、质量保证措施1、安全保证扌昔施2、质量保证措施五、环保水保措施 子福尾矿库地质钻探、桩基施工可能造成渗漏专项预案一、工程概述1、工程概况甲介山1#特大桥位于红河州新安所至鸡街高速公路K14+433〜K16+083（左幅），孔跨布置41x40m跨;2#特大桥位于K14+433〜K16+125（右幅），孔跨布置42x40m跨。桥台结构0#台采用桩基轻型桥台，终点桥台采用U型桥台。甲介山特大桥34#〜39#墩经过子福尾矿库,34#~36#处浅水区，37#〜39#处深水区，水深3-6*目前水深3.5ni）o经现场调杳该地段岩溶发育，地勘、桩基施工极可能遇到溶洞，产生渗漏，对地下水造成污染。我项口部2015年12月29日对尾矿库水取样委托“云南交通土木工程检测研究中心”检测，结论：该水各项指标均满足《混凝土用水标准》。2、平面布置图 3、现场原地貌图二、编制的目的地勘、桩基施工过程中，一旦钻穿溶洞发生渗漏，控制渗流携带的污染物对地下水的影响，有效的启动针对性的预案施工措施，以免造成渗漏事故。 三.防渗预案1、地勘钻孔遇溶洞的处理措施(1)、首先分析一下孔壁是否稳定，会不会出现卡钻、埋钻情况。如果肯定不会，就进一步看看冲洗液漏失情况。如果冲洗液漏失不严重，可以采用降压钻进方法，在溶洞的底部慢慢磨出一个小孔，当小孔的深度达到0.5m左右时，就可以恢复正常钻进。(2)、如果孔壁稳定、冲洗液漏失严重，可釆用投粘土或粘土球的方法堵水。当孔深大于15m时，粘土或粘土球是不容易到底的，可以用钻具往下压送。(3)、如果孔壁虽不稳定，但溶洞高度不大、不会出现严重坍塌时，也可用投粘土或粘土球方法进行护壁。(4)、如果孔壁很不稳定、溶洞高度大，可能出现严重坍塌和甚至报废时，先研究一下溶洞的深度位置。如果深度不大，例如在孔深15m处，就可采用套管护壁，变径钻进的方法。原来是110孔径，可下108套管，再改用89钻具钻进。为了预防孔内事故，在开孔口径就留一级、甚至两级的余地。(5)、如果孔壁不稳定且溶洞深度较大，如用套管护壁，变径钻进方法。可能会因无法冋收套管造成成本过高时，可以采用水泥浆固结后，重新钻进的方法。为了节约时间,固孔水泥浆可以添加速凝剂，一时没有速凝剂时，可以用食盐。(6)、地勘完成后，为了防止尾矿水从探孔溶洞中渗漏到地层，污染水源，在溶洞顶以上2米孔长范围内采取粘土球封堵，剩下孔长采用防渗水泥浆灌注，达到防渗目的。2、桥梁桩基施工中溶洞处理措施该尾矿库施工过程中，遇到了较大溶洞，该段桩基施工遇到溶洞的可能性很大，作为地下隐蔽工程，给施工带来很大困难。如处理方法不当，往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁桥梁运营安全。因而充分了解桥区桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等，采取稳妥的措施，保证施工的顺利进行，十分重耍。如钻孔施工过程中发生过漏浆、地面塌陷等事故，增加难度且影响进度。因此，在施工首根桩时发现地质情况与设计资料出入较大后，选择逐桩超前钻探，并按设计桩尖标高在完整基岩内加深5m，确保桥梁的安全可靠性。溶洞按其填充状态可分为空的、半填充的和完全填充的三类；按其填充物的性质叮分为粘性土、砂砾和稀土三类；按其漏水情况可分为漏水和不漏水两类。根据具体的地质条件，从技术、经济等方面经过比较，可以采用静压化学灌浆法、加片石和粘土冲击法、套内护筒法等施工技术配合使用处理溶洞。 （1）桩基对溶洞的处理：桥桩基精确放样后，在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻，必要时增加钻位。根据超前钻的结果，确定护筒的打入深度。根据溶洞的不同类型，最后决定采用三种不同的施工方案。方案1:当溶洞内有填充物填满或有流砂的，或当溶洞为空洞或填充物不满（水洞）且深度在3m以内的，在钻孔桩施工前先进行预处理，釆用静压化学灌浆法同填充物和流砂，或用此法填满溶洞，在固结体达到一定强度以后再钻孔施工。方案2：在现场应准备足够的小片右或狗头右（直径10-20cm）和粘十.，粘土要做成泥球（4>15・20cm）,遇到漏浆时，填入片石、粘土、水，多次、反复冲击，使孔位的孔壁周围形成结实的护壁成孔，穿过溶洞。方案3：当溶洞为空洞，冃深度在3m以上的，拟用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的施工方案。（2）施工方法：1）静压化学灌浆法：溶洞预处理的口的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度（20mpa以上），防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工，在钻孔桩施工Z前进行，相当于在桩基础施工过程中，于钻孔桩施工工序Z前加入一道预处理工序，与桩基施工的各工序一起形成流水作业。①处理方法选择由于溶洞埋藏较深，不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理，有效的处理方法是灌浆法。而在众多的灌浆法中，因溶洞的不规则性，决定了其处理的最有效和比较经济的方法是静压化学灌浆法。因此，釆用静压化学灌浆法，同时也可兼用喷射灌浆法，促进填充物强度的加强。②静压化学灌浆的加固特点浆材可在几秒或在几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材料的利用率高，比较经济。浆材的结石率为100%,即1013体积浆材可得lni3结石体。对溶洞中的砂、砾等土体，浆液是通过渗透作用板结砂和砾的；对丁溶洞中的稀土、亚粘土等土体，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的；对丁无填充物和半填充溶洞的空间，浆液是通过充填作用填满溶洞的。浆液在土体中的渗透扩散方向是往小主应力面方向，浆液固化后，小主应力面得到加固，而原次小主应力面变成小主应力面。这样，通过对小主应力面反复不断的加固，一方面渗透、挤密溶洞屮的土体的空隙,充填溶洞的空间，在桩体周围形成防水帷幕，防止流砂和保证护壁泥浆不流失；另一方面，捉高溶洞屮土体的承载力和抗剪力形成挡土墙，防止坍孔。静压化学灌浆的关键在丁•浆材的配方和工艺。 ①工艺设计布孔：在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔。钻孔：孔径80mm,孔深要求达到最深溶洞的底部。材料：普硅425#水泥（新标准为普硅32.5mpa水泥）与化学浆。工艺：采用双液灌浆系统进行全孔灌浆，要求少量多次、反复灌浆。主要施工机械设备主要机械设备有：bw250泥浆泵，bwl50泥浆泵，100型钻机，泥浆搅拌机和贮浆槽，高压灌浆管及其配件。2）加片石和粘土冲击法在施工过程中配备一台挖机，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岩层，在l・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而的变化，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，迅速挖起片石和粘土填孔，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冋填，重新冲击成孔。3）套内护筒）施工方法①内护筒长度的确定护筒长度l=h+3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度）②内护筒内径的确定内护筒内径应大于0190cm,同时外径应小于外护筒内径5cm左右，如果只下一次内护筒（一层溶洞），内护筒内径选用0200cm,壁厚为lcm,则外径为205cmo当遇到第二层溶洞吋，第二层溶洞的内护筒（即第三次护筒）选用195cm内径。③溶洞顶部冲孔根据超前钻的资料，冲击钻机接近溶洞以上桩长采用钻径200cm的钻头；当钻孔施工接近溶洞顶部时，冲孔钻头外径195cm。用冲击钻冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁I员I滑坚固，提升高度一般不超过50cm。所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检杳,其它施工工艺及注意事项与常规相同。④内护筒的沉放方法a当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护管，用吊机（或冲机门吊）把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后，内护筒不会靠口重沉到溶洞底部（因溶洞底冇沉渣、沉淀物等）。b护筒沉设利用钻机进行，利用钻头的重量，使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部。⑤内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理a在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，屮部回填屮砂。b用高压喷射灌浆法(施喷法)对回填体进行灌浆处理。灌浆后，内护筒上下两端空 隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度要求达到30mpa,其抗渗系数可达10-7m/so灌浆处理后，即可重新冲孔。c在内护筒顶部及底部100cm范围内冋填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部冋填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。d对于需要处理多层溶洞的桩基，一般仍采用上述灌浆法填充固结空隙进行施工。目的是为了增加溶洞底部(同时冇可能是下层溶洞的顶部)附近填充物的密度和强度，并且增加内、外护筒间的胶合力。e重新冲钻，直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时，经监理工程师同意即可终孔，此桩即成孔。成孔后的工序工艺与常规相同。3、混凝土灌注桩基成孔后，为了保证桩基不渗漏尾矿水，采用P8防渗混凝土灌注。总结：在施工中可能出现方案中没有遇见的问题，在施工中要分析清楚原因，再采起针对性的方法，及时向业主、设计、监理、专家的沟通，共同研究解决的办法。四、安全、质量保证措施1、安全保证措施(1)冲孔桩施工时，应查明土洞、溶洞分布范围和类型，确定处理方案；技术人员及冲孔作业人员应充分掌握地质情况，每个施工段的地质资料都发给相关人员，让具充分了解施工作业点地质情况，做到施工时心小有数；施工屮如遇到溶洞，发生坍孔，则操作手先提起冲锤，人离开钻机，挖掘机迅速铲起片石和粘土(不要时加水泥)填孔，同时集中水泵往孔内大量补水，以防止斜孔和卡锤。待处理完成后，再进行重新冲孔作业。(2)冲孔过程中，非和关人员距离钻机不得太近，防止机械伤人、挖掘机处理地面塌陷时，现场应有警戒人员，无关人员不得进入挖掘机旋转范围内。(3)钻孔接近溶洞时，必须严格掌握松绳量，要勤松、少松，防止击穿岩壳卡住钻头。(4)钢筋笼吊装过程中必须注意：对接完毕，必须检查作业人员的脚是否缩冋，防止钢筋笼下放时将脚刮伤其至将人带入孔中的事故发生；吊装前应检查钢筋笼中是否有余料未清除，吊装过程中无关人员禁止进入警戒区内。(5)钻机提升拆除导管过程屮，各现场人员必须注意吊钩位置，以免将头砸伤。导管安装须注意：导管对接必须注意手的位置，防止手被导管夹伤。(6)俭浇注过程屮，栓搅拌运输车倒车时，指挥员必须站在司机能够看到的同定位置，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。(1)钢护筒接长安设时，操作人员不得在吊锤下作业。(2)施工时的高压泥浆泵应做好以下安全检查工作：泵体内不得留有残渣和铁屑，各类密封套完整良好，无泄漏现彖；安全阀屮的安全销要进行试压检验，必须确保在规定达到最高压力时，能断销卸压，决不可安装未经试压检验的或口制的安全销；指定专人管理，压力表定期检修，保证正常使用。(1)施工组织管理方面的措施1)邀请设计、监理、科研和大专院校等单位专家参加技术攻关研讨会，制订切实可行的施工方案。2)对施工人员进行技术培训，制定相应的规章制度，使施工人员有章可循，强化组织指挥，建立必要的奖惩制度。3)组织技术革新、质量管理和科技攻关组。(2)施工技术措施溶洞地质同一般地质相比较，其特点表现在它的非均质性和菲密实性，反映在钻孔施工屮的形式为：a.空隙漏浆造成塌孔；b.难以形成符合设计桩径的标准圆孔；c.水下瞪灌注流失无法估量，容易造成断桩。1)漏浆、坍孔的技术对策①要求钻机操作人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度、泥浆稠度和钻头负荷是否正常。②长护筒跟进。③进行散抛填。将坚硕片石、粘土及水泥作成混合物，视漏浆程度反复抛填冲击。2)偏孔的技术对策①溶沟、溶槽、岩面起伏不平。在钻孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时，钻孔速度会明显降低，主绳摆动大，遇此情况应马上提出钻头，抛入坚硕片石、碎石和块状黄土，以小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛入相同配备的混合物以大冲程冲击，反复进行，直到不偏孔为止。②溶洞侧壁侵入孔径。以加入人块片右为主，并适当降低泥浆比重，回填后以小冲程钻进，钻头平稳后再加大冲程造孔。3）卡钻的技术对策 ①钻机操作人员随时观察钻机负荷和主绳摆动情况，发现卡钻征兆及吋提起钻头进行抛填处理。②在距溶洞顶板以上30-50cm处改变钻孔冲程和冲击次数，采用慢打轻击，进入溶洞后反复抛填片石、黄土及水泥。③改变钻头形式。在原十字形钻头上焊圈，把十字形连接起來，使Z减慢钻进速度,一次成孔并圆顺。4）掉钻的技术对策①钻头龙门与钻体区段间加工成圆弧过渡，防止断面尺寸突变，形成薄弱部位引起应力集中而断裂。②在钻孔过程中要经常检杳钻具、钢丝绳、钻头直径磨损程度，发现超限应及时更换。（5）桩底嵌入岩层深度的保证措施①钻头应用优质45号铸钢制造，几何形状要能避免铸造吋产生热拉应力和使用吋应力集中现象，现场补焊以履带板、钢轨头做补焊材料，用铸钢焊条堆焊，施焊部位先预热，由技术娴熟的电焊工施焊，确保补焊质量。②钻孔各阶段应采用不同的泥浆比重及粘度。③清孔前将水泥、锯末、烧碱、黄土混合物抛入孔内冲击60分钟，使泥浆比重达到1.6以上，这对减少更换钻头、补焊次数，提高成孔速度极为有利。五.环保水保措施（1）生产用油料必须严格保管，防止泄漏，污染水质。（2）施工机械运转屮产生的油污水，采取隔油池等措施处理，不得超标排放。（3）施工产生污水，须进行过滤沉淀后排放，不得直接排放入水中。（4）生活垃圾分类集屮收集，对可降解废弃物集屮掩埋在指定地点；对不可降解的废弃物如塑料袋等集中收集，运往指定垃圾场统一妥善处理；确保垃圾无人为随地抛洒的现象发生。（5）钻孔施工排出的泥浆，清洗骨料的水和其它施工废水，采取过滤、沉淀或其它方法处理后方可排放，避免污染周围环境。'