兔子坪分离桩基溶洞处理方案.doc

安化（梅城）至邵阳高速公路TJ5标段
（K193+700～K224+477.748）

K205+713.529兔子坪分离
桩基溶洞解决方案

中铁二十三局集团有限公司安邵高速公路TJ5标项目经理部
二○一一年八月
兔子坪分离桩基溶洞解决方案
由我单位负责施工的兔子坪分离（K205+713.529）位于邵阳服务区与资江大桥之间，上跨X035县道，与X035县道交角45°，X035县道远景规划为城市道路，规划路宽42m，全长134.25m，下部桥墩为柱式墩、桩基础，柱径分别为2φ1.5m、φ2.0m，桩径分别为2φ1.8m，桥台均采用肋板台，桩径为4φ1.2m，上部结构为预应力混凝土连续箱梁，左幅跨径为17+23+35+28+25.5m，右幅跨径为25.25+28+35+2+17m。
兔子坪分离设计院初步设计为3-16m预应力混凝土空心板，其所有外业钻勘资料按照3-16m进行的逐桩布设，在2023年9月4日的施工图外业验收会上，新邵县提出该桥需按照城市道路的规定进行桥跨布置，根据专家和地方政府的规定，设计院将该桥桥型调整为左幅（17+23+35+28+25.5）m，右幅（25.25+28+35+2+17）m预应力砼现浇箱梁，交角90°。设计方案调整后，设计单位未再对桩基进行逐桩钻探，设计图中也未标明每个桩的地质情况。兔子坪分离立交桥2023年9月初开始桩基施工，桩基采用6台冲击钻成孔，但在施工过程中发现斜岩、串珠状溶洞比比皆是，桩基施工至设计标高后还在溶洞内，无法终孔成桩。我部将该情况上报业主后， 2023年10月下旬，业主组织补勘队伍对兔子坪分离的全桥桩基重新补充进行了地质勘探，补勘后发现全桥32根桩中有27根桩存在较大溶洞，其余桩基也存在溶蚀裂隙发育段，地质补勘后设计院根据岩溶情况对桩基进行了调整，桩基长度由本来的600m/32根变更为928.21m/32根。
由于该桥桩基处岩溶发育，部分桩基的溶洞在桩身处钻勘显示不大，但从前期的施工来看，溶洞之间是互相贯通的，在补勘后我项目部又组织了一个挖孔队伍上场施工，采用挖钻结合的方式成孔，但从目前施工的情况来看，由于串珠状溶洞、暗河、硬岩、斜岩等影响，施工效果极其不抱负，施工进度极其缓慢，且多次出现地面塌陷等情况，人工挖孔难以下挖，钻孔采用片石加粘土难以穿越溶洞段，工期、安全、质量均得不到保障。
由于桩基施工穿越岩溶、裂隙时，易发生漏浆而导致塌孔，或成孔施工在溶洞区域的人工造壁在砼浇注时被挤穿，砼流向溶洞而砼面无法上升导致浇注失败。因此，为保证成孔、成桩的质量、安全和工期，通过度析，我部拟在有溶洞或岩溶裂隙高度发育的桩基采用下放长钢护筒隔离溶洞，在普通岩溶裂隙发育段采用片石加粘土回填冲孔护壁钻进，必须时采用导管灌注混凝土冲填护壁。现根据安邵监字【2023】076号文，将兔子坪分离桩基溶洞解决方案上报审批。
一、下放钢护筒施工方案
（一）、 下岩面护筒
成孔施工时，穿越溶洞或岩溶裂隙时漏浆塌孔重要是孔内水头急剧下降，无法及时补充水或孔内回填，覆盖层中地下水流向孔内，在负压作用下，覆盖层发生塌陷。因此隔离孔内泥浆和覆盖层地下水是防止该类塌孔的关键。在有溶洞或岩溶裂隙高度发育的桩位成孔施工时，我们采用下护筒隔离的方法。
1、  护筒的选定：
1．1、   拟定需下岩面护筒的桩位（有溶洞或岩溶裂隙高度发育的基桩）；
1．2、   根据地勘资料确认覆盖层厚度，从而拟定岩面护筒的长度L(L=覆盖层厚度+地面以上20cm+入岩50cm)；
1．3、   根据是否下内护筒、下几层，以及该孔设计桩径，再拟定岩面护筒直径（内护筒外径+30cm∕层或设计桩径+20cm）。
2、  护筒的下放：
2．1、 定钻头直径（与岩面护筒外径相同）；
2．2、 埋好孔口护筒后，用钻机打护筒眼。护筒眼规定穿越覆盖层并进入岩层50cm；
2．3、 逐节下放岩面护筒，护筒应下放到护筒眼底部，并高出地面20cm（不低于孔口护筒）。护筒每节间的连接采用孔口焊接方式，焊缝无空洞；
2．4、 岩面护筒与孔口护筒间填充密实并固定，岩面护筒底部投入1m的粘土，用钻头捣实，使之密封。
3、 下一步成孔施工。
（二）、下岩内护筒
由于该桥溶洞发育、互相贯通，假如仅回填片石和粘土，则很难形成稳定的人工造壁。进行该溶洞底板以下冲孔施工时的扰动易引起上部人造孔壁塌陷导致孔内事故，并且在砼浇注时，随砼面的上升，孔内压力加大，容易冲跨人工造壁，导致砼流入溶洞而导致断桩事故。所以该桥溶洞桩基施工时不仅要下岩面护筒，并且该溶洞部位必须下内护筒 。根据地质补勘报告，该桥的桩基一般按下一层内护筒计划，个别溶洞极其发育的下二层内护筒，待现场施工情况发生变化时，根据情况适当增长内护筒层数。
1、  护筒的选定：
1．1、 拟定需下内护筒的桩位；
1．2、 根据地勘资料确认溶洞厚度，从而拟定内护筒的长度L(L=岩面至进入溶洞底板下50cm的高度)；
1．3、 根据该孔设计桩径，再拟定内护筒直径（内护筒内径为设计桩径+10cm）；
2、  护筒的下放：
2．1、 选定钻头直径（内护筒内径+13 cm）；
2．2、 从岩面护筒底部施工，直至穿越需下内护筒的溶洞底板下50cm；在岩面护筒安装后，虽然能防止覆盖层塌陷，但在冲孔穿越溶洞时，仍然会漏浆，此时采用片石加粘土回填，然后反复冲孔至穿越需下内护筒的溶洞底板下50cm；片石加粘土回填无法封闭溶洞时，采用导管法灌注砼封闭溶洞。
2．3、 逐节下放内护筒，护筒应下放到溶洞底板以下50cm处，护筒每节间的连接采用孔口焊接方式，焊缝无空洞；用钢筋作为吊筋下放；
2．4、 内护筒底部投入1m的粘土，用钻头捣实，使之密封；
2．5、 选用与设计桩径相同的钻头施工直至终孔。
二、片石加粘土回填施工方案
当冲击成孔至溶洞或岩溶裂隙范围发生漏浆时，立即采用挖掘机将片石加粘土回填，以封闭溶洞或岩溶裂隙，然后再采用小冲程冲孔，反复冲孔至穿越过溶洞或岩溶裂隙发育段；当片石加粘土回填无法封闭溶洞或岩溶裂隙时，采用导管法灌注砼封闭溶洞或岩溶裂隙。
三、溶洞处治工程量
兔子坪分离立交桥各桩基溶洞处置工程量详见《兔子坪分离立交桥各桩基溶洞处置工程量计算表》