岩溶地区桥梁桩基施工、监控及质量控制.ppt

<p>,*,岩溶地区桥梁桩基施工、监控及质量控制,主要内容,第一部分,岩溶,的形成及特征,岩溶又名喀斯特（,Karst,），是水对可溶性岩石（石灰岩、白云岩、,碳酸盐岩,、石膏,等,）进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生沟槽、裂隙、洞穴、地表陷穴等现象的总称。,1.1,岩溶的形成,岩溶形成与发育的条件有：可溶性岩层的存在、地下水活动、潮湿气候、地质构造与地形等，其中,可溶性岩层的存在和地下水活动是岩溶形成的最主要条件。,（,1,）,可溶性岩层的存在,可溶性岩层是岩溶形成的物质基础，而且本身要能透水（如存在裂隙），当受到地下水（岩溶水）的溶蚀时，形成岩溶现象。,（,2,）,地下水活动,第一部分,岩溶,的形成及特征,岩溶发育必须要具有侵蚀性的、处于不断流动状态的地下水活动，这样水增大溶解碳酸钙的能力，使岩溶发育较快。当富含,CO,2,的大气降水和地表水渗入地下后，不断替换原有水质，保持地下水侵蚀力，加速岩溶的发展。,（,3,）,潮湿气候,大气降水丰富，气候潮湿的地区，地下水经常得到地表水的补给，加速了岩溶的发育。,（,4,）,地质构造,具有裂隙的背斜顶部和向斜轴部、断层破碎带、岩层接触面以及构造裂隙分布等地带，由于地下水沿裂隙流动，使这些地带利于岩溶发生和发育。,（,5,）,地形,地形的起伏影响着地下水的补给量与流速，陡峻的坡地，地下水的补给量少，地表径流大，岩溶的地表形态较发育；平缓地带，地下水补给量多，流速稍缓，但侵蚀作用强烈，有利于岩溶的发育。,1.2,岩溶的特征,岩溶地区有地表形态和地下形态特征（图,1-1,）。,图,1-1,岩溶形态剖面示意,1-,石芽、石林；,2-,溶蚀洼地；,3-,漏斗；,4-,落水洞；,5-,溶沟、溶槽；,6-,溶洞；,7-,暗河；,8-,溶蚀裂隙；,9-,钟乳石,第一部分,岩溶,的形成及特征,第一部分,岩溶,的形成及特征,（,1,）地表形态,溶沟、溶槽和石芽、石林,地表水沿可溶性岩层表面的裂隙流动，进行溶蚀、冲蚀、使岩层表面形成一些大小不同的沟槽，分别称为,溶沟和溶槽,；溶沟、溶槽进一步发展后，沟槽间的石脊遭受切割破坏，残留着顶尖下粗的锥状柱体，称为,石芽,；石芽林立,则,称,石林,。,漏斗、落水洞、竖井,由于水侵蚀作用，岩层塌陷成碗碟状或倒锥状的地貌形态，称为,漏斗,；而在溶蚀作用和机械侵蚀作用下，形成地表水能流向地下暗河或溶洞的通道，称为,落水洞,；不起地表水流入地下的通道作用者称为,竖井,。,溶蚀洼地、坡立谷,由于溶蚀作用而形成的面积为数平立公里或数十平方公里的盆状洼地，,第一部分,岩溶,的形成及特征,称为,溶蚀洼地,；面积较大（数十或百余平方公里）四周边缘陡峭而谷底平坦的封闭洼地称为,坡立谷,。,（,2,）地下形态,溶蚀裂隙,水在岩层裂隙中运动被溶蚀作用所扩大的裂隙。,溶洞、暗河、石钟乳、石笋,地下水在流动过程中，对岩石以溶蚀作用为主，间有冲蚀、潜蚀和塌陷作用而造成的地下洞穴，称为,溶洞,。含有,CaCO,3,的水从洞顶滴下来时水分蒸发、二氧化碳逸出，使被溶解的钙质又变成固体，久而久之，在洞顶自上而下形成的长条形悬挂物，称为,钟乳石,；由于含,碳酸,的水不断滴到一处，碳酸钙发生沉淀，洞底自下而上形成的竹笋状突起，称为,石笋,；由于上下进一步沉淀的结果，石钟乳和石笋连接起来成为“顶天立地”的柱体，称为,石柱,。在溶洞中经常有流量较大的水流形成地下河，称为,暗河,。,第一部分,岩溶,的形成及特征,1.3,岩溶的发育分布规律,岩溶的发育及分布规律主要影响因素包括岩石类型、水流活动、节理裂隙及断裂带情况、地壳活动等。,（,1,）岩石类型,可溶性岩层由于成分、形成条件和组织结构等不同，岩溶的发育分布也不一致。一般情况下，,质纯层厚,的石灰岩中，岩溶发育形态齐全，规模较大；含泥质或其他杂质（镁、硅、铝等）及薄层的岩层，岩溶发育较弱。在,岩盐、石膏,中岩溶发育较快；石灰岩、白云岩、大理岩、泥灰岩中依次发育较慢。,（,2,）水流活动,在岩石裸露的分水岭和地形陡峻斜坡地带，地表径流大，水以表面侵蚀为主，溶沟、溶槽、石芽等发育。在地形平缓地带，地表水易下渗，地表、,第一部分,岩溶,的形成及特征,地下岩溶形态一般均较发育，多漏斗、竖井、落水洞、溶洞以及溶蚀洼地,；,当岩层层面,平行于水流流向时，岩溶易发育,；垂直于水流流向，不易发育。,（,3,）节理裂隙、断裂带,在节理裂隙的交叉处或密集带，以及沿断裂带岩溶显著发育。沿断裂带常分布的漏斗、竖井、落水洞以及溶洞、暗河等。一般情况下，,正断层处岩溶发育,，逆断层处较弱；,褶皱轴部一般岩溶较发育,。单斜地层，岩溶一般顺层面发育。在不对称褶曲中，,陡的一翼较发育,；产状陡倾的岩层，一般岩溶发育较强烈；缓倾的岩层，当上覆或下伏有非可溶性岩层时，岩溶发育较弱；岩层的接触面或不整合面岩溶发育。,（,4,）地壳活动,地壳强烈,上升地区,，侵蚀基准面相对下降，下切作用强烈，岩溶以,垂直方向发育,为主；处于下降地区，原来垂直发育的岩溶可能增加了水平发育，,使岩溶更加复杂；处于,相对稳定的地区,，岩溶以,水平发育,为主。,第二部分,岩溶,地基的稳定性评价,岩溶地基的稳定性评价，分,建设,场地的稳定性评价和建筑地基的稳定性评价两部分。,2.1,建设,场地的稳定性评价,这是指可行性研究和初勘阶段的地区性评价。着重研究,建设,场地形成岩溶的岩性和水的运动规律，并结合地区的地貌、地质构造、岩溶发育过程以及岩溶形态的分布等进行综合分析，在较大的拟建范围内，按岩溶发育程度在平面上划出对,建设,物稳定性不同影响的地段，用来作为选择,建设,场地、总图布置的依据。,下列地段属于,建设,不利的地段,：,（,1,）,有,浅层、处于极限平衡状态的洞体或溶洞群,，洞径大、顶板破碎且可见变形迹象，洞底有新近塌落物等。,（,2,）,地表水沿土中裂隙下渗或地下水自然升降变化使上覆土层被冲蚀，,形成,成片或成带土洞塌陷,。,第二部分,岩溶,地基的稳定性评价,（,3,）,有规模较大的,浅层隐伏岩溶,如漏斗、洼地、槽谷中充填软弱土体或地面出现明显变形现象。,（,4,）,有覆盖土地段内，降水工程的降落漏斗中,最低动水位高于基岩面的范围,。,（,5,）,岩溶通道排,水,不畅或上涌导致,暂时淹没,。,2.2,建设,地基的稳定性评价,这是在地基基础设计的详勘阶段，针对具体,建设,物下及其附近对稳定性有影响的个体岩溶形态进行评价。,天然溶洞稳定性分级表（表,2-1,）,可供评价洞体稳定性时参考。,第二部分,岩溶,地基的稳定性评价,天然溶洞稳定性分级表,表,2-1,注：评价时对各因素需综合考虑，如条件不完全符合某一等级或好坏交叉时，可按地层岩性、地质构造和洞体表面特征等三项主要因素来评定。,等 级,因素,地层岩性,地质构造,地下水及支洞、暗河,洞体表面特征,洞底堆积物,条,件,稳 定,厚层至巨厚层灰岩、无软弱夹层，层面胶结好,无褶皱、断层。裂隙不发育，仅有,1,2,组较明显裂隙，裂隙呈闭合状或胶结好。未形成临空不稳切割体,洞内很少滴水，四周支洞少，洞内无暗河通过,洞顶、侧壁均有钙壳、溶蚀窝状面，洞体表面较平整，无危岩和近斯崩塌痕迹,洞底平坦，表层堆积物为粘性土或钙质胶结层，不含块石,基本,稳定,厚层至中厚层灰岩，层面有一定程度的胶结,有小型断层、褶皱。一般有,2,3,组连接性差的裂隙，形成的临空切割体 少,断层中有季节性地下水活动。四周支洞较少，暗河易于查明、处理,洞顶有钙壳、溶蚀窝状面，有少量钟乳石、灰 华物、无近 期崩塌痕迹，有少量危岩,洞底平坦，表层堆积物中有少量块石，或有古崩塌体,稳定性差,中厚层夹薄层灰岩，层面胶结 差,断层发育。有,3,组以上的裂隙，且胶结差。形成较多的临空切割体,顶板、断层中常有地下活动。四周支洞较多，暗河分布较复杂，不易查明、处理,洞顶钙 壳 和窝状溶蚀面少，钟乳石多，侧壁有含泥质较多的灰 华物分布，局布地段有危岩和近斯崩塌痕迹,有近期崩塌堆积物，有大量块石,不稳定,薄层至中厚层灰岩，其较弱夹层。层面胶结 差,断层很发育。裂隙在,4,组以上，呈张开状，充水夹泥，形成大量的临空切割体,洞内、断层中漏水严重，四周大小支洞多，暗河分布复杂，难于查明、处理,危岩和近期崩塌痕迹多，钟乳石、石笋、石柱等林立丛生，灰 华物大面积分布,洞底为暗河或大量近期崩塌物,天然溶洞稳定性分级表,表,2-1,第三部分,岩溶,地区桥梁桩基础,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,3.1.1,适用条件,目前钻（冲）孔灌注桩在岩溶地区应用,最为广泛,，尽管其有费用高、对场地环境影响大等不足，但因其容许承载能力可达数千至数万,kN,以上，并能满足水平荷载要求等优点，在满足相对经济性、可靠性前提下大部分岩溶地区的桥梁均建议采用钻（冲）孔灌注桩，针对不同岩溶规模、地质情况等实际条件钻（冲）孔灌注桩可灵活选取相应的施工方法，溶洞高度在,03m,可以选用，溶洞高度,大于,10,m,时也可以选用。在,岩溶发育、有多层溶洞且每层溶洞顶板厚度不均匀的地基,，主要采用钻孔桩基础，使钻孔桩穿过多层溶洞，桩底置于基岩或有足够厚度的溶洞顶板上。,3.1.2,施工工艺,1,）逐桩核对设计地质资料,由于岩溶地区地质情况的不确定性，在收到施工图后，对每根桩的设计地质柱状图进行分析核对，确定溶洞、溶穴的发育规模和走势；对缺少地质资料或地质资料有疑问的桩位及时进行,补充钻探,，根据钻探芯样分析绘制地质柱状图后，报请现场地质监理工程师签认并上报设计单位；设计单位根据补充钻探结果对原设计桩长进行验证或修改。根据桩位处地质资料逐桩细化钻孔方案和工艺，准备必要的机具和材料，确保能够顺利穿越溶洞、溶穴。,2,）护筒埋设,（图,3-1,）,护筒垂直度以及中心位置严格按照规范和验收评定标准进行控制。,3,）冲击钻孔,（图,3-2,）,钻进过程中，一方面,及时捞取渣样并做好分析与记录,，与设计提供的地质资料或地质钻探资料进行对比，如果发现有较大,差异,，及时报请设计单位到场进行会商论证；另一方面经常对,孔位、孔径以及垂直度和孔底高程,进行,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,检查，保证钻孔质量。当冲击钻进至溶洞溶穴处时，按以下工艺进行钻进。,（,1,）在钻进至距溶洞、溶穴,0.8 m,处时，根据溶洞、溶穴的发育情况，对施工方案进行调整，对准备的材料或机具进行检查。当施工方案和准备的机具与材料能够满足溶洞、溶穴处理时，以,0.8 1.2 m,冲程,冲击开溶洞、溶穴顶盖。,（,2,）对充填物为,黏土,的溶洞、溶穴，将块径为,30 cm,左右的,坚硬片石投入钻孔,中，每次投入量以超过顶盖,0.6 m,为宜，然后利用,小冲程反复冲砸,；对充填物为,碎石,的溶洞、溶穴，投入,黏土块或水泥,，每次投入量以超过顶盖,0.4 m,为宜，以小冲程反复冲砸，必要时可重复回填,23,次，确保回填物挤入孔壁。,（,3,）对,无充填物且规模小于,0.8 m,的溶洞、溶穴，投入片石和袋装水泥，并掺加速凝剂，片石块径不大于,30 cm,，速凝剂掺量为水泥投入量的,6%,，,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,水泥与片石投入量比例为,1,：,0.4,（体积比）；,每次投入量以超过溶洞、溶穴顶盖,1.0 m,为宜，,以小冲程反复冲砸，保证溶洞、溶穴处孔壁坚固圆顺。,（,4,）对,无充填物且发育规模超过,0.8 m,的溶洞，将提前准备好的,钢护筒沉入钻孔,，护筒钢板厚度,8 mm,，护筒直径比设计桩径大,4 cm,，护筒的中心及垂直度应满足施工规范和验收标准的规定，护筒应穿过溶洞并嵌入其下部完整基岩面。冲击钻进通过溶洞、溶穴后，进行正常钻进，掏渣筒清渣，直至钻进至设计高程。,4,）钻孔检验,（图,3-3,）,钻进时除按常规对桩孔进行检验外，在钻孔达到设计高程后，应根据现场捞取的渣样与钻孔记录，绘制钻孔桩地质柱状图，报请设计单位和监理单位地质工程师，现场核对确认与设计相符后方可进行下道工序。,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,5,）混凝土浇筑与分析,（图,3-4,）,及时做好混凝土浇筑记录，特别是在浇筑至溶洞、溶穴部位时，要及时对混凝土用量进行分析，以确定溶洞、溶穴的处理情况，并为桩基检测分析提供必要的依据。混凝土浇筑完成后，在混凝土终凝前，应拔除内护筒。,6,）桩基检测,（图,3-5,）,桩基检测采用低应变法，对波形有疑问桩身部位的钻孔记录与混凝土浇筑记录进行分析，以便更好地分析扩径或缩径等现象，准确评价桩身质量。,综上所述，岩溶地区,钻孔灌注桩施工工艺流程,如图,3-6,所示,。,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,3.1.3,存在的问题,钻（冲）孔灌注桩存在的问题是孔底清渣困难，发育的溶洞给钻（冲）孔灌注桩施工带来困难，施工不当还容易诱发地面塌陷，施工时也会造成漏浆、塌孔、埋钻（锤）、偏孔、斜孔、卡钻（锤）、掉钻（锤）、沉渣超标、灌注混凝土超方等事故，造成施工成本高、质量差、效率低、工期长。,（,1,）漏浆,、,塌孔,（图,3-7,）,岩溶冲孔桩施工时，经常出现孔内泥浆迅速流失孔内水头迅速下降（几分钟之内水头下降可能超过,10m,）的现象，即为漏浆，原因一是当岩层中存在贯通裂隙、小型溶槽等，裂隙可能与溶洞或地下水连通；二是遇到溶洞、溶穴、土洞等，护壁泥浆会沿这些通道流失从而形成漏浆。,（,2,）,埋钻,当岩溶地区覆盖层较厚时，成孔过程中，因基岩附近覆盖土体多为疏松,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,多孔，岩溶地下水沿裂隙涌入桩孔形成孔壁坍塌，或者当桩基施工至贯通的裂隙或溶洞时，洞穴顶板被意外揭穿或揭穿裂隙通道后，孔内会突然失水造成泥浆水头急剧下降，如补浆不及时，覆盖层形成负压，地下水从孔壁渗出，破坏了护壁泥皮，上部覆盖层由于护壁失稳而造成孔壁坍塌，严重者造成大规模孔口地面塌陷，造成埋钻。,（,3,）,偏孔,偏孔指在施工钻孔过程中，孔位中心偏距超出“标准”允许范围。当桩侧或桩底发育有孤石、鹰嘴岩、半边岩、岩溶裂隙、起伏不平的岩溶面、倾斜岩层面、石笋等岩溶形态时，由于桩基横截面的不均匀性，钻头极易滑向较软的一边，从而造成偏孔。,（,4,）,斜孔、弯孔,通过溶洞时未及时抛填黏土片石，洞位测量不准确，以至钻头沿着软弱,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,部位往下滑，造成斜孔；隔层相向的探头石，在钻进时相互扩孔，使钻成的孔竖向成“,S,”型。,（,5,）,卡钻、掉钻,当桩身存在溶沟、溶槽、溶洞或有半边溶洞侧壁侵入桩身，钻孔桩穿过这些岩溶形态时，钻锤极易被卡住，特别是在,钻穿溶洞顶板后,，形成探头石或台阶，或溶洞内的孤石、落石，会卡住钻头。掉钻一般多与卡钻时强行提拉导致钢丝绳超负荷断裂造成，当溶洞较大时，如突然钻穿，因重力和惯性力作用拉断钢绳也会产生掉钻的情况，有时钻头会顺溶洞滑走，无法找到。,（,6,）,沉渣超标,岩溶地区桩基冲孔施工时，为了泥浆护壁的稳定性，往往,加大泥浆的浓度,，而在清孔时也不能轻易降低浓度，从而造成,清孔困难,，沉渣超标现象。当采用冲击钻机冲击成孔工艺，特别是桩径,2.5m,以上大桩基成孔后，怎样,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,清孔达到沉渣厚度及泥浆性能指标要求是非常关键的环节。有时，换浆达到规范要求时，由于泥浆比重降低、粘度下降，又重新发生渗漏、塌孔的事故，这在以往桥梁桩基施工中发生较多。,（,7,）,灌注混凝土泄漏、超方,对于洞高较大且填充物为流塑状的溶洞，由于洞高较高，在泥浆护壁作用下形成的临界平衡状态稳定性较差，灌注混凝土时，孔内侧压力增大可能导致,护壁破坏,而产生混凝土泄漏，或混凝土,涌入溶洞,，尤其是互相贯通的溶洞，混凝土严重流失必然造成灌注混凝土大量超方。,3.1.4,处理方法,（,1,）,漏浆、塌孔的处理方法,当穿越多层溶洞时，钻（冲）孔灌注桩施工过程中漏浆、塌孔现象极易发生，针对这种情况可以采用,全护筒跟进及内护筒处理,的方法，在护筒开口,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,与江水、水池等通连，采用清水钻进，可避免漏浆、塌孔事故。当不能采用全护筒时，泥浆池尽可能做大，保证有,50m3,以上贮浆量，同时准备足够的黄泥、粘土、块石等填充物，补水管网接至孔口。一旦发生漏浆，迅速补给泥浆、清水，同时大量填充。,对于特别难于处理的孔位，可采取,埋置深护筒,（,约,7,8m,到粘土层,）,的措施，防止上部反复塌孔。因裂隙或泥浆置换后而少量漏浆的，采用,抛填袋装水泥,，用冲锤,小冲程反复冲捣,的办法，处理效果较明显。,（,2,）,埋钻的处理方法,当埋钻上覆土体较少时，可用钻机硬拉，或者配合其他辅助设施进行硬拉；当硬拉不能解决问题时，可采用,高压水或空压机冲刷清渣,，把掩埋在钻具上的覆盖物经过导管冲刷出桩孔外，之后再拔出钻具；当覆盖物所剩无几时，仍无法拉动钻具，钻具很可能被石块卡死，可以采用,小包炸药,炸松钻具,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,周围，之后再拔出钻具；假若以上方法均不能解决问题，可在桩孔内安放钢护筒，进行人工挖掘。,（,3,）,偏孔的处理方法,首先向,孔内抛填,大量片石、泥块，理论上抛入量要比石质表面一般高出,0.3,0.5m,即可，抛填完成之后采取密击低锤的方式继续冲孔施工；若在多次抛填片石、泥块后，纠偏效果不明显则采用,混凝土浇筑,的方法纠偏，主要作用是在石质表面形成一个均匀紧密的,平整面,，如此可以把偏孔问题有效地解决，但此方法操作比较麻烦；假若是由于机械、人为原因导致的偏孔，且偏孔不严重时，可采用,冲锤修边,的方法，冲锤不能过猛且不能提锤过高，否则容易产生卡锤。,（,4,）,斜孔、弯孔的处理方法,回填片石、粘土重钻,，反复数次，逐渐截弯取直，该方法对于轻微的斜,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,孔是行之有效的；,灌注水下素混凝土至弯曲部分,以上一定高度，待强度合格后重新施钻。,（,5,）,卡钻、掉钻的处理方法,无论回转钻或冲击钻都应布置防掉钻、卡钻后的,打捞环,。打捞方法可采用,偏心钩、钢绳套及潜水员打捞,等常规方法。卡钻严重时，可采用,“振动爆破法”,处理。“振动爆破法”处理是将经过周密计算并结合经验所确定的一定药量的药卷用重铊或钢筋或请潜水员送至卡钻处，通过导线，接通电源起爆。在爆破振动力作用下，使钻具松动、扭转，可立即将钻头提起来。,（,6,）,沉碴超标的处理方法,第一次清孔应彻底清干净，其方法：成孔后用打碴筒尽量将孔底沉碴打尽，采用专门清孔的气举反循环设备第二次清孔,3,5h,，后静置,2,3h,，再清孔一次，下完钢筋笼，浇注混凝土前进行第二次清孔,。,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,（,7,）,灌注混凝土超方的处理方法,对于能预计的小溶洞，成孔后直接,灌注混凝土填充,，有少量超方是正常的；当溶洞高度较高，体积较大时，为防止浇注超方过多或发生事故，应准确计算溶洞高程后，在钢筋笼的相应位置用,薄铁板作包裹处理,或在整个施工过程中,钢护筒持续跟进,。,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,图,3-1,护筒埋设,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,图,3-2,冲击钻孔,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,图,3-3,钻孔检验,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,图,3-4,浇筑混凝土,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,图,3-5,超声基桩监测,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,图,3-6,岩溶地区钻孔灌注桩施工工艺流程,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,（,a,）坍孔引起附近公路裂缝 （,b,）桩位穿越溶洞漏浆、坍孔,图,3-7,漏浆、坍孔,第三部分,岩溶,地区桥梁钻（冲）孔灌注桩,第三部分,岩溶地区,桥梁人工挖孔桩,3.2.1,适用条件,人工挖孔灌注桩适用于,基岩埋深较浅且地下水不丰富,的地区。岩溶地区通常存在较丰富的地下水或软弱夹层，桩基开挖过程中易出现涌水、涌砂、掉入土洞等现象，所以人工挖孔桩在岩溶区的使用受到限制，一般仅在,基岩浅埋,的情况使用。在岩溶浅埋地区桥梁工程中，挖孔桩与钻（冲）孔桩相结合是较为常见的做法。,3.2.2,施工工艺,1,）,定位,开始挖孔前，布置好控制网，根据监理复核过的桩基位置，采用十字交叉法确定每一孔桩的位置，并在桩位处设置定位龙门桩。,2,）,护壁,根据桩身井口段土质情况将井口挖至,1.0 m,深时，即可立模浇筑壁厚,20cm30cm,的第一节钢筋混凝土护壁。此节护壁在井口,0.5 m1.0 m,高度范围内加厚至,50 cm,，这部分称为锁口，用来防止下节井壁开挖时井口沉陷。混凝土护壁施工采用两个半圆形钢模，用,U,形卡铰接。浇筑混凝土时拆上节，支下节，自上而下周转使用。,3,）,桩孔掘进,采取,边挖边护,的方法，一般每节挖深,1 m,左右后，沿井壁立模灌注一节钢筋混凝土护壁形成环形框架。,4,）,溶洞的确定与暴露,当挖孔进尺到岩层时，仔细研究地质超前钻探的结果，如无溶洞，则按正常爆破方法进行开挖。如有溶洞，必须先确定溶洞的埋置深度，根据溶洞埋深，确定开挖深度。挖至溶洞顶面,1 m,以上范围时，采用爆破法施工，,爆破必须洞穿溶洞顶部,（,离溶洞较近后,采用,浅眼松动爆破法,）,，将溶洞暴露。,第三部分,岩溶地区,桥梁人工挖孔桩,5,）,检测溶洞内空气和水位,在溶洞部位开始施工前，应对孔内有毒有害气体情况用专业仪器进行检查；或用吊篮放下敏感的小动物（鸽子或活鸡等）进行检测，确定可安全操作时方可下洞施工。溶洞部位施工，首先要送风,1 h,左右，并检查孔内氧气是否充足。施工人员身上安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固联系，然后下去查看溶洞内是否有承压水，若有，人员则应迅速撤到地面等其自然排除，水位稳定后再进行抽水，然后继续开挖。,6,）,溶洞的处理,（,1,）若为,空溶洞,，首先将积水抽干；其次将作业人员用钢筋吊笼放入空溶洞中，用,砖砌外围,，且其要有足够的壁厚、刚度，以防止灌注混凝土时护壁被挤垮；然后立模板浇筑钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后，继续向下挖进。,第三部分,岩溶地区,桥梁人工挖孔桩,（,2,）,溶洞内有填充物,，则根据填充物的种类分别采取不同的措施：填充物是,中粗砂、粉细砂,时，开挖应浅进尺，强支护，沿上层护壁外围每,20 cm,打入,20,的,钢钎,，然后钢钎上,绑扎草袋,作为防护。每节最大高度,0.5 m,。填充物为,软塑状黏土、含碎石粉质黏土,时，采用,短柄铁锹,进行开挖，每挖深,0.5 m,左右就及时护壁。挖孔穿越弱风化结晶岩和微风化结晶灰岩时须采用松,动爆破,的方式进行开挖。当进入爆破施工阶段，应让护壁混凝土有一定的强度后再进行另一个孔的爆破施工。,3.2.3,存在的问题,（,1,）人工挖孔灌注桩开挖过程中容易出现,涌水、涌砂、掉入土洞,等问题，轻则导致施工停顿，重则可能导致施工人员死亡；,（,2,）桩孔内,混凝土护壁开裂,、变形、下坠、塌落，造成,坍孔,现象；,第三部分,岩溶地区,桥梁人工挖孔桩,（,3,）若地下水较发育，且水位较高，岩溶水易与地面径流、湖、塘水连通，大量抽水，导致,地面大范围沉陷,或无法降低孔内水位，使施工难以进行下去；,（,4,）溶洞内可能存在,有害气体,，对施工人员人身安全造成威胁。,3.2.4,处理方法,（,1,）采用,注浆法,封堵暗流、溶洞，解决涌沙或排水困难的问题。,（,2,）为防止溶洞内发生坍孔事故，在混凝土护壁内增加,网状拉筋,。,（,3,）挖孔如遇到涌水量较大的潜水层承压水时，可采用,水泥砂浆压灌卵石环圈,将潜水层进行封闭处理。,（,4,）溶洞内存在有害气体或挖孔深度超过,10m,时，应采取,鼓风机,等机械通风将孔内空气排出置换。,第三部分,岩溶地区,桥梁人工挖孔桩,第三部分,岩溶地区,桥梁预应力管桩,3.3.1,适用条件,在岩溶地区采用预应力管桩，目前并不是常规方法，特殊情况下除外：,（,1,）岩溶,不发育,和地下有,淤泥、土洞、流砂、溶洞连通暗河,等情况；,（,2,）虽然基岩溶洞发育，微风化岩层埋深较深，但,上覆土层较厚,，能提供承载性能较好的持力层（,标贯值大于,25,击,），宜采用预应力管桩基础；,（,3,）在覆盖层较厚、,持力层为强风化,条件下，也适合采用预应力管桩。,在特定的条件下预应力管桩能实现较理想的效果，可避免钻孔桩施工时的漏浆塌孔等风险。一般采用,预制预应力高强混凝土管,桩（,PHC,桩）和,钢管桩,，通常设计为,群桩基础形式,，,如图,3-8,所示,。采用群桩可以缩短桩长，从而可避开溶洞，同时能增加基础抵抗水平力及弯矩的能力。施工中，应注意岩面是否倾斜等不利情况，倾斜岩面容易导致桩体倾斜甚至断裂。采用,PHC,桩时，,桩底不能直接打到基岩面,以避免桩体受损。,第三部分,岩溶地区,桥梁预应力管桩,3.3.2,存在的问题,（,1,）由于岩溶基岩面高低不平，预制桩或预应力管桩在施压过程中，桩下端碰到基岩面后，桩端岩土体软硬不均，导致,斜桩,；,（,2,）遇到较大溶洞，桩穿过溶洞顶板后，突然快速下滑导致突沉,滑桩,；,（,3,）碰到溶洞、溶槽、石笋等不规则层面，当施加较大压力值时，桩易陷入溶沟、溶槽内发生,断裂,。,（,4,）当溶洞上覆土层厚度较小、溶洞顶板厚度及强度不足等原因，存在,桩端承载力和桩侧承载力不足,的问题，从而严重影响预应力管桩承载性能。,3.3.3,处理方法,（,1,）发生断桩事故，一般按报废桩处理，采用加桩处理，,打入新桩,；,（,2,）严格按照地质勘查资料显示的基岩面深度确定预计桩长，施压时当,第三部分,岩溶地区,桥梁预应力管桩,桩入土深度接近预计桩长或压力表反应桩入土压力急剧增大时，要谨慎,控制入土速度,，避免桩端突然碰到倾斜岩面发生倾斜；,（,3,）,静力压桩机,宜控制管桩的承载力，通常情况下为,首选,，但相对笨重且费用高；动力打桩应根据溶洞埋深、顶板强度等控制贯入度，避免桩基打到基岩面出现倾斜、断桩或桩头破损等情况,，根据实际工程情况选择合适的施工机械。,（,4,）当管桩桩端持力层下伏溶洞顶离桩端较近，或持力层承载力不能满足设计要求，而持力层土质适合注浆加固时，宜对,桩底持力层注浆加固,，或注浆填充溶洞，以提高管桩的单桩承载能力；,（,5,）当管桩较长，桩端持力层承载力不能满足设计要求且持力层土质不适合注浆，或注浆后仍不能满足承载力要求时，需通过增加桩侧摩阻力以保证管桩达到设计承载能力，宜对管桩,桩侧注浆加固,。,第三部分,岩溶地区,桥梁预应力管桩,图,3-8,打入群桩,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,监测,内容,监测方法,监测控制指标,建筑物及公用设施,在施工开始前，在施工区域旁的房屋布置沉降测点，并读取初始值，后期根据地下水位变化情况，必要时进行动态监测。采用水准仪对建筑物进行沉降观测。,根据建筑物的型式结合建筑物重要等级参照,建筑变形测量规范（,JGJ8-2007,）,确定其允许值。,地下,水位,地下水位监测在岩溶发育地段利用地质钻孔设置地下水位观测孔，监测全线水位变化情况。,采用水位变化率与水位变化双指标控制。水位变化设为,3 m,，水位变化率根据汛期和非汛期分别设置为,1 m,/,天和,0.5 m,/,天。,路基,路基水平位移监测采用钻孔倾斜仪进行观测。,管顶水平位移量每昼夜,不大于,5 mm,。,坝体,坝体水平位移监测采用钻孔倾斜仪进行观测，采用水准仪对坝体进行沉降观测。,水平位移速率不超过,4 mm,/,天，垂直沉降速率不超过,10 mm,/,天。,高耸建筑物,在电塔、水塔、烟囱等底部布置沉降测点，采用水准仪对沉降进行观测。,根据建筑物形式结合建筑物重要等级参照,建筑变形测量规范,(JGJ8-2007),确定其允许值。,岩溶地区桥梁桩基施工监测内容如表,4-1,所示,岩溶地区桥梁桩基施工监测 表,4-1,如图,4-1,如图,4-2,如图,4-3,图,4-1,房屋沉降监测,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,图,4,-2,地下水位监测,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,图,4-3,坝体水平位移监测,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,4.1,护筒振设施工的监测,（,1,）,监测内容,护筒振设施工中需对周边的建筑物,、,地下水位、路基及水库进行监测。其中，建筑物进行沉降监测；地下水位进行水位变化监测；路基进行测斜监测；水库坝体进行沉降和水平位移监测。,（,2,）,监测范围,监测范围按照不同情况（正常情况、异常情况、危险情况）进行分类。在钢护筒振设施工过程中，,正常情况下,应对其周边,100 m,范围内的监测点（包括建筑物沉降点、路基测斜点、地下水位监测点等）进行监测。,异常情况,下，（如遇到土洞）则对,150 m,范围内的监测点进行测试，并适当提高监测频率。当出现,危险情况时,，则应对各监测点进行,24,小时实时监测,，监测范围,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,扩大到,200 m,范围，地下水位监测点的范围应加大至,300 m,范围，同时应对,200 m,范围内的建筑物进行沉降监测。直至各监测点沉降、水位变化逐渐趋于稳定后，监测频率、监测范围恢复至正常监测范围、频率。,4.2,覆盖层成孔施工监测,（,1,）,监测内容,对周边的路基,、,建筑物及地下水进行监测。,路基,对测斜点进行监测，并配合人工巡查；,建筑物,沉降测点进行监测；地下水位变化进行监测；,水库坝体,沉降及水平位移测点进行监测。,（,2,）,监测范围,监测范围按不同情况（正常情况、异常情况、危险情况）进行分类。正常情况下对,100 m,范围内监测点进行测试。异常情况下（如出现漏浆现象）,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,对,150 m,范围内的监测点进行测试，并适当提高监测频率。当覆盖层流动变化过快，测斜管测试水平位移每昼夜,大于,5 mm,时，则应对各监测点进行,24,小时实时监测,，监测范围扩大到,200 m,范围，地下水位监测点的范围应加大至,300 m,范围，同时应对,200 m,范围内的建筑物进行沉降监测。直至各监测点沉降、水位变化逐渐趋于稳定后，监测频率、监测范围恢复至正常监测范围、频率。,4.3,岩层成孔施工监测,（,1,）,监测内容,对桩基周边的,地下水位,、,建筑物及路基,进行监测，建筑物在有必要的情况下（如出现漏浆现象）进行沉降监测。地下水位变化进行监测；建筑物对沉降进行监测；路基监测以人工巡查为主。,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,（,2,）,监测范围,监测范围按照不同情况（正常情况、异常情况、危险情况）进行分类。,正常情况,下对,100 m,范围内监测点进行测试。,异常情况,下（如出现漏浆时）对,150 m,范围内的监测点进行测试，并适当提高监测频率。当施工桩基周围的水位出现较大变化时，则应对各监测点进行,24,小时实时监测，监测范围扩大到,200 m,范围，地下水位监测点的范围应加大至,300 m,范围，同时应对,200 m,范围内的建筑物进行沉降监测。直至各监测点沉降、水位变化逐渐趋于稳定后，监测频率、监测范围恢复至正常监测范围、频率。,4.4,清孔过程中监测,（,1,）,监测内容,清孔过程中需对桩基周边的地下水位,、,建筑物及路基进行监测。,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,（,2,）,监测范围,正常情况下，对其周边,100 m,范围内监测点进行测试。异常情况，（如出现塌孔现象）对,150 m,范围内的监测点进行测试，并适当提高监测频率。,4.5,桩基施工完成后监测,（,1,）,监测内容,桩基施工完成后需对桩基周边的地下水位,、,建筑物及路基进行监测。,（,2,）,监测范围,对其周边,100 m,范围内监测点进行测试。,综上所述，形成了,岩溶塌陷评价体系如图,4-4,所示。,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,第四部分,岩溶地区桥梁桩基施工监测,图,4-4,岩溶塌陷评级系统,别,型,5.1,岩溶地区桥梁桩基成孔质量控制技术,由于岩溶地区的地质情况的特殊性，桩基础因其独特的特点在岩溶地区被广泛采用，但由于施工技术还不尽完善、适用，在施工过程应严格控制施工质量，避免出现塌孔、漏浆等问题。,（,1,）,为保证钻机不因塌孔、扩孔、漏浆等因素而倾斜。,钻机纵横向支撑应加长,，超出预计的塌孔范围，一般采用,型钢或钢管,，同时钻机应用,揽风绳,进行拴拉。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。,（,2,）,采用,逐桩钻探,的方法，充分发现溶洞的发育情况。当钻至溶洞顶,1 m,左右时，应准备足够的片石和粘土。用冲击钻冲孔时，要轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过,50 cm,。所有卡扣及钢丝绳必须预先进行测试检查，逐渐将,其,击穿，以防止卡钻。,第五部分,岩溶地区桥梁桩基施工质量控制技术,（,3,）,泥浆必须采用膨润土，容重达,1.2 g/cm3,以上,，减少孔壁内外的压力差，有效护壁，防止塌孔。另外为防止泥浆沉淀，易在泥浆中掺入,0.1%,0.4%,的纯碱。,（,4,）,对于,上层砂层较厚时,，为防止钻进过程中发生坍孔现象，应增大泥浆比重，使,相对密度不小于,1.4,，以增强护壁。坍孔严重时可将护筒增长至穿过砂层厚度，然后继续钻进。,（,5,）,采用,间断式循环排渣,。一方面保证孔底有一定厚度的沉渣，遇小裂隙或小溶洞可随时封堵；另一方面可保证泥浆浓度，防止塌孔。,（,6,）,根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要安排专人观测,护筒内泥浆面的变化,，或制作漂浮标志物，随时进行观察，一旦泥浆面下降，应迅速补浆、补水。击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，采取不同的钻进方法。当填充物为软弱粘土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石,第五部分,岩溶地区桥梁桩基施工质量控制技术,混合（比例,1,：,1,），冲砸固壁；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度；当为空腹溶洞时，在击穿后，应迅速将钻头提出孔外，同时大规模填筑粘土和片石，并同时注入泥浆和水，待稳定后，在重新进行冲孔。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。,（,7,）,溶洞顶板的击穿采用小冲程,，一般,80 cm,以下，溶洞内进尺采用轻压钻进，每进尺,2.0 m,回填,2.0 m,，循环至桩底，使孔壁充分积压密实，防止扩孔。,（,8,）,钻进过程中,发现漏浆时，应迅速提锤，操作手离开钻机,，避免安全事故的发生，同时采用多个大泥浆泵补浆，并用装载机投入事先准备好的粘土包、水泥包、片石强行堵漏，防止塌孔，直至泥浆面稳定为止。,（,9,）,根据地质勘测资料，对大型溶洞或半充填的溶洞或上方有较厚砂砾层,的溶洞,，为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取,护筒跟进法,施工。,第五部分,岩溶地区桥梁桩基施工质量控制技术,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，冲锤不明显受障碍，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筒，用冲击钻把内护筒防入外护筒内至孔底。然后回填粘土片石混合物（比例,1,：,1,），采用,11.5 m,的冲程将冲砸密实，再转入正常钻进。,（,10,）,对小型或多层溶洞，为防止其与相邻孔,窜孔,或成孔后孔型呈葫芦状，必要时可,灌注低标号混凝土,进行填充，等强度提高后再钻进。,（,11,）,如果发生,卡钻,等情况，可采用,小爆破,的方法，冲击岩石松动，提出钻头。,（,12,）,钻孔达到设计标高并且嵌入完整基岩后，对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合。符合之后进行成孔。,（,13,）,第一次清孔采用掏渣法进行清孔,，最好安排在白天进行，要求用手摸泥浆无,23 mm,大的颗粒为止，并使泥浆的相对密度减小到,1.11.2,。降,第五部分,岩溶地区桥梁桩基施工质量控制技术,低,相对密度的方法是在掏渣后有一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度逐渐降低达到所要求的清孔标准后，即可停止清孔。,（,14,）,钢筋笼的就位及混凝土的灌注要,迅速、及时,。灌注混凝土时，应派专人观察混凝土面上升情况和出浆量的变化。混凝土上升高度和出浆量与混凝土的灌入量成正比，若有异常，应分析原因并采取相应对策。,5.2,岩溶地区桥梁桩基施工地面沉陷控制技术,（,1,）,施工前的预防技术,施工前可采取,疏导岩溶承压水,的办法，使承压水在公路线位两侧处于平衡</p>