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桩基溶洞和塌孔处理方案
##立交桥Z4、Z5桥墩桩基旋挖钻钻孔溶洞和塌孔
处理专项施工方案
一、背景资料
1.1设计简介
本项目为##市##区##隧道至##大道和##的桥梁工程，共分A、B、D、Z线桥，其中A线预留接口，暂不实施。
Z线跨越##大道至##河南岸后下地，B线桥从隧道出口右转弯进入##大道，D线桥为##右转跨##河进入##大道匝道。
Z线桥从隧道出口至##，桥面宽16.0米，全长226.68米，分为四联。
第一联为20米钢筋混凝土简支梁，第二联为16米钢筋混凝土简支梁，第三联为33米+47米+35米钢箱梁，第四联为33.5米+37米预应力钢筋混凝土箱梁。
在主线KZ0+533.9～KZ0+626.1段内，有Z4-1、Z4-2、Z5-1、Z5-2共4根桩基，桩径2m，设计桩长22～33m，计算孔深25～36m。
1.2自然条件
1.2.1地域条件
场地正北面为贵惠路，西侧为##小区和黔光铝制品厂，东侧为待拆住宅楼，南临##河。
整体相对平整。
见附图。
1.2.2地质条件
（一）岩性
根据现场地质勘探成果，区内地层为：
⑴杂填土，杂色，含植物根系及少量有机质，结构松散，厚0.5～3.01m不等，厚薄不均匀，分布广泛，平均厚度为2.07m。
⑵粘土层，褐黄，可塑，粘性较好，局部夹少量风化碎屑。
广泛分布在场地内，但分布厚度极不均匀，局部溶槽或溶隙内厚度较大，厚度3.85～9.3m不等，厚薄不均，平均厚度为6.65m。
⑶中风化白云岩，灰白，深灰色，薄层状构造，埋深9.36～16.17不等，厚薄不均，平均埋深为12.13m，偶夹泥岩，局部见少量方解石脉，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩心多呈沙状，碎块状，柱状。
详见附钻孔柱状图。
（二）地下水
该场地裂隙纵横、岩体破碎、岩溶发育、地下水丰富。
桩孔开挖之初，地下水即通过基岩构造裂隙、风化裂隙、溶蚀裂隙、溶洞集积于此。
施工部位濒临##河，场地高程1060.1m，##河高程1051.3，水深以1m计，桩孔下挖7.8m即与##河面持平。
当下挖到约7.8m深以后，即处于##河面以下，##河水将通过基岩的溶洞、裂隙通道涌入桩孔。
（三）岩溶发育特征
岩体中岩溶发育，其岩溶形态以溶沟、溶槽、裂隙为主。
溶蚀裂隙发育极不均匀，无明显的规律性。
场地岩溶中等发育，场地有遭受岩溶塌陷的可能性。
综上所述，本项目区工程地质条件为中等复杂类型。
二、地层状况分析
⑴地勘单位对Z4桩基岩做了10个勘探孔，Z5基岩做了10个勘探孔。
由勘探资料，杂填土厚度0.4～3.01m，平均2.07m。
粘土厚度4.75～9.3m，平均6.65m；粘土埋深6.5～10.4m，平均8.11m。
风化岩埋深9.36～16.17m，平均12.13m。
如下表：
表1杂填土、粘土埋深表（m）
孔号
杂填土厚度
粘土埋深
粘土厚度
风化岩埋深
Z4-1
1.1
10.4
9.3
12.6
Z4-1+1
0.5
6.5
6
11
Z4-1+2
1.5
8
6.5
11.17
Z4-1+3
1.8
10.2
8.4
11.6
Z4-1+4
2
8.5
6.5
10.3
Z4-2
2
6.72
4.72
13.8
Z4-2+1
3
6.83
3.83
16.17
Z4-2+2
2.8
8.38
5.58
10.71
Z4-2+3
3
7.75
4.75
14.58
Z4-2+4
3.01
7.86
4.85
9.36
平均
2.07
8.11
6.65
12.13
⑵Z4桩基岩溶洞6处，层厚0.3～3.36m，平均1.08m；层底深10.29～33.5m。
裂隙3处，宽度0.17～0.33m，层底深10.6～36.92m。
如下表：
表2Z4桩孔溶洞统计分析表
孔号
Z4-1
孔口高程m
1060.06
孔号
Z4-2
孔口高程m
1060.19
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
1
1047.96
12.1
0.5
1
1044.89
15.3
1.5
2
1047.16
12.9
0.3
2
1044.05
16.14
0.42
3
1044.56
15.5
2.2
3
1042.89
17.3
0.75
4
1042.16
17.9
1.3
4
1040.89
19.3
1.33
5
1041.56
18.5
0.3
5
1039.47
20.72
0.25
6
1036.26
23.8
2.8
6
1038.14
22.05
0.92
孔号
Z4-1+1
孔口高程m
1060.11
孔号
Z4-2+1
孔口高程m
1060.18
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
1
1048.31
11.8
0.8
1
1044.01
16.17
0.25
2
1045.01
15.1
0.5
2
1039.51
20.67
1.58
3
1042.11
18
2.4
3
1032.51
27.67
0.92
4
1040.31
19.8
0.2
4
1031.01
29.17
0.67
5
1037.31
22.8
0.8
5
1026.68
33.5
0.17
6
1036.11
24
0.8
孔号
Z4-1+2
孔口高程m
1060.06
孔号
Z4-2+2
孔口高程m
1060.16
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
1
1046.89
13.17
2
1
1049.11
11.05
0.33
2
1044.81
15.25
0.92
2
1047.03
13.13
0.25
3
1040.06
20
1.92
3
1045.7
14.46
0.25
4
1038.61
21.55
0.25
5
1036.45
23.71
0.67
6
1031.61
28.55
0.58
孔号
Z4-1+3
孔口高程m
1060.06
孔号
Z4-2+3
孔口高程m
1060.16
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
1
1047.26
12.8
1.2
1
1045.24
14.92
0.33
2
1044.36
15.7
2
2
1041.16
19
1.08
3
1042.46
17.6
1.6
3
1025.16
35
0.33
4
1040.46
19.6
0.3
4
1023.24
36.92
0.17
5
1037.96
22.1
0.7
6
1033.66
26.4
0.3
孔号
Z4-1+4
孔口高程m
1060.06
孔号
Z4-2+4
孔口高程m
1060.18
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
编号
层底高程m
层底深m
层厚m
1
1049.46
10.6
0.3
1
1049.89
10.29
0.93
2
1046.66
13.4
0.3
2
1048.82
11.36
0.57
3
1044.86
15.2
1.1
3
1047.53
12.65
0.57
4
1043.86
16.2
0.3
4
1046.96
13.22
0.21
5
1037.16
22.9
1.5
5
1042.17
18.01
3.36
6
1035.96
24.1
0.9
6
1040.03
20.15
1.29
7
1029.53
30.65
1.57
说明：
上表有下划线和底纹者为裂隙。
⑶Z5基岩杂填土、粘土厚度，第一层中风化岩埋深，以及溶洞状态，见柱状图。
三、溶洞处理方案
3.1旋挖钻机施工方案
本项目采用旋挖钻机钻孔，水下混凝土灌注方案。
旋挖钻机型号选用徐工XRS1050，参数如下：
表3徐工XRS1050旋挖钻机参数表
项目
单位
参数
额定功率
kW
298
动力头
最大输出扭矩
kN·m
390
转速
r/min
7～18
最大钻孔直径
mm
φ2500
最大钻孔深度
m
105
加压油缸
最大压力
kN
240
最大提升力
kN
250
最大行程
m
6
加压卷扬
最大加压力
kN
-
主卷扬
最大卷扬速度
m/min
60
钻桅倾度侧向/前倾/后倾
±4°/5°/15°
整机工作质量
t
114
外形尺寸
工作状态
mm
10265×4800×27520
运输状态
mm
17615×3500×3535
钻孔工艺
（1）钻机就位
钻孔前施放桩位点，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5mm以内。
进一步确定是否有障碍物，必须待甲方或监理验收合格后方可进行成孔施工
钻机就位应保持平稳，不发生倾斜、位移，钻头对准孔位开启电机进行开孔。
旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。
钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。
液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，钻机平台处必需碾压密实。
进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，钻头中心与钢护筒十字线中心偏差不大于10mm，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。
钻机就位后，在泥浆池进行泥浆制造，泥浆主要采用粘土、膨润土等进行造浆，新制泥浆数量最少满足一根桩的使用量。
（2）设置护筒
根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径200mm，护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%，护筒与坑壁之间应用粘土填实。
施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。
首先正确就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中。
护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。
护筒的埋设深度：
回填土区域护筒埋设深度应超出回填土深度0.5m，原土状态：
在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m，护筒应高出地面20～30cm。
（3）钻进
当钻机就位准确，泥浆制备合格后即开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正。
操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。
当旋挖斗钻头顺时针旋进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。
钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后提升钻头到地面卸土。
开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳
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