新建长沙至昆明铁路客运专线湖南段CKTJ-3标
海角石大桥桩基础施工 岩溶处理专项方案
编 制 人: 审 核 人: 审 批 人:
中铁十一局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部
2010年11月22日
目 录
第一章 编制依据 .................................................... - 2 - 第二章 工程概况 .................................................... - 2 -
一、工程概况............................................................................................................. - 2 - 二、工程地质及水文地质......................................................................................... - 2 - 1、主要地质特征.............................................................................................................. - 2 - 2、岩溶分布情况.............................................................................................................. - 2 - 三、工期安排............................................................................................................. - 3 - 四、施工难点............................................................................................................. - 4 - 第三章 钻进成孔工艺 ................................................ - 4 -
一、钻机就位前准备工作......................................................................................... - 5 - 二、钻机就位............................................................................................................. - 5 - 三、冲孔..................................................................................................................... - 5 - 四、终孔..................................................................................................................... - 6 - 五、成孔检测及清孔................................................................................................. - 6 - 六、钻渣的处理......................................................................................................... - 7 - 七、钢筋笼制作与安装............................................................................................. - 7 - 八、导管安装............................................................................................................. - 8 - 九、水下砼浇注......................................................................................................... - 8 - 1、准备工作...................................................................................................................... - 8 - 2、砼制备及运输.............................................................................................................. - 9 - 3、砼灌注.......................................................................................................................... - 9 - 第四章 岩溶处理专项方案 ........................................... - 11 -
一、岩溶处理总体施工方案................................................................................... - 11 - 二、岩溶处理专项方案........................................................................................... - 11 - 1、溶洞的性质分类........................................................................................................ - 11 - 2、桩基溶洞处理方案.................................................................................................... - 11 - 3、岩溶处理方案及工程数量汇总................................................................................ - 23 - 4、岩溶处理应急预案.................................................................................................... - 26 - 第五章 质量控制要点与具体要求 ..................................... - 27 - 第六章 安全控制要点与具体要求 ..................................... - 28 -
一、安全因素及要求............................................................................................... - 28 - 二、安全控制措施................................................................................................... - 29 - 第七章 环保措施 ................................................... - 29 -
一、环保影响因素分析及环保要求....................................................................... - 29 - 二、环保控制措施................................................................................................... - 29 -
第一章 编制依据
1、新建铁路长沙至昆明铁路客运专线海角石大桥施工图。 2、国家及铁道部现行桥涵施工技术规范及验收标准等。 3、我项目部在类似工程的施工经验
第二章 工程概况
一、工程概况
新建沪昆铁路客运专线铁路海角石大桥，位于涟源市田心村、三甲村，起至里程桩号为DK165+107.95～DK165+326,全长约218.05m 。桥梁上部结构形式主要有：2孔-24m 、5孔-32m 双线简支箱。
本桥梁基础均采用钻孔灌注桩基础，桩径分别为φ1.0m 和φ1.25m 两种，桩基配筋采用φHPB235和φHRB335钢筋。本桥桥台采用一字形桥台，台顶平置，简支梁桥墩均采用双线圆端形实体墩；本桥3#、5#桥墩为不等跨桥墩，墩身设置纵向预偏心，简支梁间的桥墩墩中心偏向大跨侧。简支箱梁均采用预制架设法施工。
二、工程地质及水文地质
1、主要地质特征
桥址区地层上覆素填土、粉质粘土、粉土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾土、细角砾土、粗圆砾土、粗角砾土，下伏灰岩、角砾状灰岩。岩溶裂隙水较发育。
不良地质和特殊地质根据既有资料和钻探结果分析，，该桥址区为中等发育区。溶洞形式多，存在小溶洞、大溶洞、无填充、串珠形溶洞等。
2、岩溶分布情况
根据到位设计文件揭示，海角石大桥全桥下伏基岩溶洞发育， 6#墩岩溶发育比较强烈。溶腔分布情况详见下表：
三、工期安排
海角石大桥工期安排计划如下：
1、简支梁桩基础施工：2010年12月～2011年12月（考虑部分图纸未到位） 2、墩台身施工：2011年2月～2012年2月
根据工期安排及图纸到位情况，机械设备组织考虑已到图纸墩台每个墩台1～2台冲击钻机。
四、施工难点
1、由于岩溶裂隙发育，溶腔层数较多，腔体大，连通性好，当钻孔进尺至岩溶裂隙或溶腔处时，孔内泥浆马上顺岩溶裂隙或连通性好的溶腔流走，造成上部黏土层孔壁坍塌，严重者造成埋钻、地陷。
2、弱风化灰岩岩质坚硬且出露面凹凸不平，不仅进尺缓慢，同时极易造成卡钻、钻头打裂等现象。
3、由于岩溶发育程度不同，形成灰岩岩面呈斜坡状、钻孔进尺至斜坡面时极易造成偏孔。
4、桥址区部分桩基础桩长较长，且溶腔巨大，溶洞发育情况复杂多变，桩基础施工难度极大，不可预见因素较多。
第三章 钻进成孔工艺
钻孔施工采用正、反循环冲击钻机施工，施工流程见下图。
图、施工工艺流程图
一、钻机就位前准备工作
质检人员和钻机技术员先对钻机各种性能和泥浆泵等进行全面检查，并对即将使用的冲锤，冲锤外径，钢丝绳等进行检查，确保设备能正常运作。钻机技术员准备好钻孔需用的各种资料，并根据地质报告和施工图纸绘制钻孔桩位地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头（钻头外径等于设计基桩直径），设置配重和确定冲击频率及进尺，泥浆稠度等。
二、钻机就位
钻机正确就位，钻机顶部的起吊滑轮缘、钻头中心和桩孔中心三者应在同一铅锤线上，其偏差不大于2cm 。钻机就位后，牢固固定钻机以避免在钻孔过程中因钻机振动而影响平面位置；钻机成孔时现场技术员经常检查钻头的平面位置，不符合设计要求时及时调整。
开钻前检查卷扬机、循环管路、水笼头等，并开动钻机空转，如持续5min 无故障时，即可开始冲孔。
三、冲孔
当钻机就位并复检后，进行钻机调试，启动泥浆泵转盘，待泥浆形成循环后方可
开始进尺。冲孔时采用正循环和反循环两种形式进行。出护筒口之前采用正循环冲孔，待泥浆浓度达到要求后，并结合不同土层情况，适当选择正、反循环冲孔。
根据不同土层选择与之相适应的进尺和冲击频率。对于软弱层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆冲孔，以免发生先扩孔后缩孔现象，对于粘土层采用中等钻速大泵量、稀泥浆冲孔；对于砂层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆冲孔，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻现象；护筒底口和不同地层交接处附近，采用低档慢速、小进尺冲孔，防止扩孔、塌孔和偏斜孔，每小时进尺不大于0.5m 。
钻孔过程中，注意维持孔内泥浆水头在2.5m 以上, 并随时对泥浆各项指标进行检查，并根据泥浆情况作出相应的调整，确保在冲孔过程中泥浆的各项指标满足技术规范要求，同时做好原始记录工作。
冲孔过程中，入岩后按规定频率及时捞取渣样，并做好标记、妥善保存，做好记录，并请驻地监理签字确认。如果实际地质情况与设计勘查资料差别较大，应及时向监理工程师、设计代表及业主报告，妥善解决。
四、终孔
当冲至设计标高时应及时通知监理工程师，经监理工程师、设计代表检查符合要求后才可终孔。如地质情况发生变化，需由业主、设计单位和监理单位确认，确定是否需要继续冲孔。
五、成孔检测及清孔
钻孔到位后采用长为4～6倍的桩径、直径大于钢筋笼10cm 的检孔器进行孔深、孔径和垂直度等的检测，经监理工程师验收合格签认后，开始进行首次清孔。
采用泥浆分离器快速进行清孔，清孔后的泥浆各项指标和桩底沉淀厚度必须满足技术规范和设计图纸的要求。钢筋笼安装到位后，进行二次清孔，二次清孔采用水下砼灌注的刚性导管配φ5.0cm 直径无缝钢管为高压管，通过20m3/min空压机输送压缩空气气举法排出孔底高浓度泥浆，冲散沉淀层，使之呈悬浮状态后立即开始水下砼施工。
每道成孔工序均在驻地监理工程师检查合格并签认后方准许进行下道工序施工。 清孔要求
技术要求：泥浆相对密度（桩孔顶、中、底取样的平均值）：1.03~1.10；
泥浆粘度（桩孔顶、中、底取样的平均值）：17~20s； 含砂率（桩孔顶、中、底取样的平均值）：
孔底沉淀厚度：嵌岩桩不得大于50mm ；摩擦桩不得大于200mm 。 胶体率（桩孔顶、中、底取样的平均值）：>98%。 清孔时注意事项：
·在清孔排渣时，注意保持孔内水头，防止坍孔。 ·严禁用超深成孔的方法代替清孔。
六、钻渣的处理
在钻孔平台上设置了储渣箱，钻渣通过泥浆带出孔外，经泥浆净化器净化后形成的钻渣储存在储渣箱内，沉淀池内的沉淀定期清理，所有钻渣定期由吊车吊运到运渣车内，最后运输至指定的垃圾存放地弃置，钻孔残渣不得直接随意排放。
七、钢筋笼制作与安装
基桩钢筋笼的加工，在钢筋加工场集中制作，制作完成后由作业技术人员进行自检，钢筋笼自检合格后报请我部技术员、质检工程师检查，检查合格后再通知驻地监理工程师进行验收，合格后由平板车将钢筋笼运输至施工现场下放。在用平板车进行钢筋笼转运时，在平板车上必须设置固定钢筋笼用的型钢支架。
（一）、钢筋笼制作及检测管制作时，钢筋笼分节制作，为了避免钢筋笼在吊装过程中产生变形，采取在钢筋笼上设置钢筋内撑加强整体刚度。钢筋笼制作时，钢筋笼的接头要错开布置，两相邻接头间距错开不得小于规范和设计要求。检测管按设计图纸进行布置，检测管上口利用φ8的圆钢筋制作的套圈临时固定在钢筋笼上口第一道加劲箍上，其余用铁丝临时进行固定严格。为加快钢筋笼安装速度，钢筋笼接头搭接焊进行连接。钢筋笼四周设置非金属定位装置，以确保保护层厚度满足要求。
（二）、钢筋笼的下放：钢筋笼分节进行起吊安装，每节长度9m 或12m ，起吊采用大吨位吊机，在钢筋笼的安放过程中，骨架的起吊、下放要垂直；每节接长要顺直，接头牢固可靠。同时严防钢筋骨架下放过程中与孔壁擦撞，以免破坏孔壁。当成孔完成并按照规范要求进行孔深、孔径检测符合要求后，及时进行钢筋笼的下放工作。钢筋笼的转运及入孔起吊采用多点起吊的办法，以防止钢筋笼产生变形。起吊钢筋笼入孔时，钢筋笼在下放过程中应及时割除笼内十字固定支撑。当一节钢筋笼下放至护筒口位置后，采用钢筋笼就位时所用的I12工字钢穿过两根挂钩固定于主护筒上（共设
两根型钢）。为确保钢筋笼有足够的保护层厚度，严格按照图纸上要求在钢筋笼四周设置保护层。第一节钢筋笼下放完成后按上述方法进行第二节钢筋笼的施工，并使其轴线与第一节钢筋笼的轴线基本重合后，方可进行钢筋笼接头的焊接连接，焊接接头严格按照设计和操作规程进行，确保钢筋笼接头质量符合技术规范要求。另外在钢筋笼下放过程中应及时焊接好检测管接头并固定牢固，确保超声波检测管焊缝严密、不漏浆，在砼施工时不发生移位。
在钢筋笼的接长、安放施工过程中，钢筋骨架要保持垂直、居中进行下放。当施工最后一节钢筋笼且下放接近孔口时，焊接四根钢筋笼挂钩（挂钩采用Φ25的圆钢制作，挂钩长度通过计算确定，挂钩上端焊接成封闭形式）。挂钩焊接完毕后，经过现场技术员检查其直螺纹接头满足要求后方可继续下放钢筋笼。到钢筋笼将要到位时，采用I12的工字钢穿过两根挂钩固定于主护筒上，为避免护筒受力过大、太集中，需在型钢与地面之间垫以方木，利用地面分担主护筒受力。钢筋笼下达设计标高后，其上口与钢护筒点焊，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上升。
八、导管安装
钢筋笼下放完毕，开始安装导管，导管由运输车运抵墩位旁，为提高导管安装速度，先在地面上接长，单节段长度按20米考虑，然后吊车或履带吊逐段吊起并在孔内下放，直至设计位置。导管接头为卡口式，分段长度1～3ｍ，最下一节长5ｍ。导管使用前要进行水密、承压和接头抗拉试验。
混凝土灌注前进行水密承压和接头抗拉试验、长度测量标码等工作，并经监理工程师检查合格后下放导管。在灌注混凝土前再次检查孔底沉渣厚度，如不满足要求，则利用导管进行二次清孔直至合格。导管底口至桩孔底端的间距控制在0.4m 左右，首批混凝土储料斗设计容积为：满足导管初次埋置深度不小于1.5m 。
九、水下砼浇注
1、准备工作
包括各种机械设备的检查（如拌和设备，罐车、吊机、输送泵等），以及浇注砼使用的支架、大料斗、导管等的检查。
水下砼浇注导管采用内径为Φ300型卡口管，在首次导管下放前必须对所用使用的导管长度进行测量，标明每节导管长度尺寸。在每次使用导管前必须进行压水试验，并检查导管接头的牢固性，确保在砼浇注过程中安全可靠，不脱落，不漏水。下导管
时，现场技术员必须在现场旁站并指导工人安装，记录下放导管节数导管组合和总长度(包括每节导管长度、具体安放位置) 。吊装工要正确指挥吊机起放导管，操作工人导管就位后上好夹板及卡子，导管下放到位后可将导管直接放置孔底，再一次验证孔内深度。
导管下放到位后，需在一次进行孔深检测，检查导管下放到位后有无沉淀增加，确定导管下放时有无挂落孔壁泥土，孔内泥浆性能状况，采用二次清孔的方法和时间。
在安装料斗前，料斗内的残留水泥浆、砼结块要清理干净，每次灌注砼前，料斗要进行湿润，并检查大料斗 的运作情况（包括阀门能否开启和关闭，关闭后是否牢固可靠）。清孔完成后及时安装料斗，做好砼灌注准备，等监理检查认可后才能进行砼拌和。
2、砼制备及运输
值班调度、试验人员、技术人员等有关人员需积极与拌和站做好联系，确保拌和站储料充足，运输线路畅通无阻，试验人员需加强对砼原材料及成品砼各项性能指标的检测，保证其满足相关要求。混凝土的配合比必须经过试验并具有良好的和易性，灌注时要能保持有足够的流动性，其坍落度宜控制在18～22cm ，首批砼的初凝时间应大于10小时。为提高砼和易性，在进行混凝土拌和时要保证有足够的拌和时间，并要有专门的试验技术人员值班进行控制。
砼制备采用拌和站集中拌制, 砼运输采用砼运输车直接运至砼灌注地点并由输送泵将砼送至料斗内。
3、砼灌注
导管下完后，现场技术员和质检员采用4kg 左右的测锤对孔底沉淀厚度进行检测（测锤系在用标准钢尺复核过的测绳上），如不满足要求，根据在导管下放时测量结果决定采用正循环或反循环进行二次清孔，直至满足要求后方可进行砼灌注。现场技术员在进行基桩浇注前在原始记录表上根据实际情况填写孔深，导管总长，并标明导管节数及导管组合，确定合理的导管悬空（在0.2～0.4m 左右）。安装大料斗及支架和料斗，并检查安装情况。准备工作就绪后通知拌和站拌和砼。砼在拌和过程中，试验组必须派专人值班，按规定频率检查砼的塌落度以及和易性，并随时与前场报持联系，确保砼的灌注顺利进行。
首批料采用输送泵直接输送至大料斗内储存，当首批砼方量能满足导管埋深要求
后（埋深大于1.5m ），专人指挥工人开启大料斗阀门进行砼灌注。在钢砼灌注过程中，现场技术员应勤量孔深，掌握导管埋深情况，并严格按照技术规范要求控制导管埋深（导管埋深控制在2～6米，并根据不同孔径、灌注速度在2～6米范围内作适当地调整）。当导管埋深超出规定时，必须及时进行导管拆除。
导管拆除前要准确测量砼顶面至基准面的高度，计算导管埋深，确定拆管长度，并通过导管总长减去已拆除的导管长度复核拆管后埋深是否符合技术规范要求。绝对不允许出现导管超深或提空的现象。导管拆除时全体操作人员必须听从现场技术员的指挥，吊装工人严格按照要求指挥吊机提升导管，拆管工人须在确定导管固定好后方能进行导管拆除。导管拆除时可根据现场具体情况确定是否暂停砼的生产。导管拆除后，现场技术员应检查导管内情况。第一次拆管后，为便于操作，可采用小料斗代替大储料斗接在导管上由罐车或输送泵直接向料斗内输送砼的方式进行砼的灌注。
砼灌注过程中现场技术员应经常观察砼下落情况和孔内泥浆面的变化，勤测量孔内砼面至孔口高度，掌握孔内砼的上升情况，以便了解扩孔、缩孔位置（若有），绘制砼灌注柱状图。另外，现场技术员、试验员应经常检查砼质量，如发现不合格应将其及时处理或废弃。
砼灌注至离设计桩顶标高6～7米时，现场技术员应勤量孔深，准确计算砼面距设计桩顶的高度，以便计算所需砼方量，确定最后所需砼盘数并及时与后场拌和站联系，避免造成砼的损失。砼灌注完成时孔内砼全截面应高出桩顶标高60～80cm 。并尽可能清除孔内桩顶5～10cm 以上的不良砼和泥浆。基桩砼灌注过程中，试验人员应在监理工程师旁站的前提下按技术规范要求制作砼试件。
在进行混凝土施工中，技术人员全过程值班在现场进行控制，要密切注意和观测施工中的情况，加强与值班领导的沟通，如有异常情况及时汇报，保证基桩施工的万无一失。
砼灌注过程中，采用泥浆车配合泥浆排放，将泥浆运输弃浆场内妥善存放，以便循环利用，严禁将泥浆直接排放。
第四章 岩溶处理专项方案
一、岩溶处理总体施工方案
根据本桥设计地质文件揭示的地质情况，结合设计单位建议的岩溶处理方法，本桥溶洞处理一般采用以下方法：1、施工前采用注浆预处理溶洞；2、施工过程中遇溶洞采用抛填片石、黄泥挤压填充处理；3、钢护筒跟进防护处理。
针对本桥岩溶发育形态复杂多变的情况，结合我部以往施工相似工程的施工经验，对于一般桩基岩溶处理应以抛填片石、黄泥挤压处理为主，对于岩溶强发育区、较大溶洞、桥梁大跨墩岩溶发育的桩基，施工前采用注浆预处理、冲孔过程中采用钢护筒跟进方法进行岩溶处理，跟进钢护筒直径较设计桩径大10～30cm ，壁厚为直径的1/100～1/150。
二、岩溶处理专项方案
1、溶洞的性质分类
根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，本工程溶洞可分为以下几种类型： ⑴按溶洞的大小分：①大溶洞：溶洞高度＞3m ；②小溶洞：溶洞高度＜3m 。 ⑵按溶洞填充状态分：①全填充溶洞：洞内完全充填粗圆砾土、砂、细圆砾土、粘土等。充填物呈硬塑、软塑、流塑状；②半填充溶洞：洞内约一半有填充物，顶部为空腔；③无填充溶洞。
⑶按是否漏水分：①全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；③不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。
⑷按溶洞垂向个数分：①单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；②多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。
2、桩基溶洞处理方案
桩基溶洞处理方法一般有以下几种：1、片石、黏土填充复钻；2、溶洞孔内高压灌注砂浆；3、桩底溶洞孔内高压旋喷水泥净浆；4、袖阀管注浆；5、钢护筒跟进；6、
填充混凝土。应特别注意的是，鉴于在地质钻探过程中，每根桩只有一个钻探孔，难以显示桩基全断面地质情况，因此在施工过程中对于溶洞的处理方法要灵活掌握，在处理过程中更多的是多种处理方式的综合运用，只有这样才能确保成孔质量和进度。
下面对于每一种处理方法具体说明其处理过程及使用范围。
2.1、片石、黏土填充复钻
片石、黏土填充复钻处理溶洞的范围较为广泛，是最主要的处理方式。其方便、快捷，节省费用。当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部2～4m. 溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击、或者加入水泥麻丝进行堵漏，直至不再漏浆为止。采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。此种方法适用于：
① 全填充粘土、砂等填充性较差的物质，半填充或者无填充溶洞；
② 较深（超过外护筒底口40米以上）的溶洞。
2.2、溶洞孔内高压灌注砂浆
在岩溶强发育区，溶腔高度较大且为无填充、半填充的溶洞或者全充填溶洞上层（充填物一般都不密实），因此采用砂浆进行填充挤密方案。
2.2.1、孔内灌浆施工工艺流程图
确定注浆孔位
钻机就位对位
Φ146mm钢套管跟进
Φ130mm钻孔
下入Φ127mm钢套管
起出Φ146mm钢套管
拌制水泥砂浆泵送水泥砂浆
超出Φ127mm钢套管
图、孔内高压注砂浆工艺流程图
2.2.2施工工艺
⑴、准备工作
溶洞灌注的砂浆采用R32.5R 水泥、中（粗）砂及清水配置，应保证其流动性，以利泵送。砂浆强度为M20，试验室试配确定，或参照使用以往灌浆M20砂浆配合比（具有CMA 资格试验室配制），每m3砂浆材料用量为：水泥（kg ）：中粗砂（kg ）：水（kg ）=480：1200：348.8。
⑵、布孔
沿桩基护筒内侧30cm 范围内以桩心对称布置两个孔作为灌浆孔，两个孔钻入岩溶内标高一致，在灌浆时单个孔压砂浆，另一孔作为排水、排气、返渣孔，同时也可作灌浆孔。
灌浆孔平面详细布置如下图所示：
图、灌浆孔布置图
⑶、灌浆孔的钻孔
采用XY-150型地质钻机进行，按设计注浆孔位置将钻机准确就位，共布置2台钻机。采Φ127mm 地质钢套管护孔跟进，Φ120mm 钻具成孔，基岩钻孔孔径为Φ110mm ，孔深钻至溶洞底板标高。
⑷、灌注砂浆
采用混凝土输送泵利用灌注套管在溶洞孔底灌注M20水泥砂浆，灌注初始，水泥砂浆含沙量适当减少，或适当增加水泥量。灌注施工自下而上进行，直至设计顶面深度为止。
2.3、桩底溶洞孔内高压旋喷水泥浆
旋喷注水泥净浆主要原理是靠高压水泥浆液流的冲击力破坏溶洞内的土层并与土体混合成新的固体。压水泥浆时利用钻机把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴（单喷嘴）置入土层设计预定深度后，利用高压泥浆泵把浆液以10-25Mpa 的高压从喷嘴中喷射出去形成高压喷射流，冲击破坏岩土体，同时借助注浆管的旋转和提升，使浆
液与从土体崩落（切割）下来的土粒、砂粒搅拌混合，经凝固后，便在岩土体中形成水泥、砂土体混合的一定强度的固结体。
水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料，又称泡花碱，水玻璃可根据碱金属的种类分为钠水玻璃和钾水玻璃，化学成分为硅酸钠或者硅酸钾。水玻璃与水泥浆混合后能使水泥浆快速硬化。在对封闭的较大溶洞注浆时，可以采用水泥净浆和水玻璃掺和后注浆，对于连通范围较广的溶洞，为减小水泥浆的流动范围，避免损耗过大，可以在水泥浆中掺入中砂，形成砂浆与水玻璃混合使用。
水玻璃掺量经过试验确定。水玻璃注浆可以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及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。水玻璃浆加固的特点是注浆材料可在要求的时间内快速凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且流失量较小，材料的利用率高，比较经济。浆材的结石率为100%，即1m 3体积的浆材可得1m 3的结石体。
2.3.1、旋喷注浆施工工艺流程图
旋喷注浆加固处理主要施工工序如下图所示。
确定注浆孔位
钻机就位对位
泥浆处理Φ130mm钻进
钻进基岩0.5m
下入护壁套管封固
泥浆处理Φ91mm钻进
水泥净浆旋喷注水泥浆
终凝前补浆
图、旋喷注浆施工工艺流程图
2.3.2压注水泥浆施工工艺
⑴、准备工作
浆液采用425#普通硅酸盐水泥配置的水泥浆。浆液配比按水灰比1：1 ～ 1：1.5配置。
⑵、布孔
高压旋喷注水泥净浆的布孔采用与双液旋喷注浆同样的注浆孔，
三个注浆孔与三个检验孔沿桩基护筒内侧30cm 均匀、交叉布设。
2.3.3压注水玻璃施工工艺
⑴布孔。根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每桩布置3～4个压浆孔。
⑵钻孔。用地质钻机钻80mm ～110mm 的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。
⑶压浆。采用双液压浆系统进行全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。
2.3.4高压旋喷注浆施工相关参数
施工泵压力：20～25Mpa ；流量：60～70L/min；提升速度；5～10cm/min；旋转速度；5～10r/min；反复喷射2～3次。喷射段为溶度底板下延1.00m ～溶洞内填充物顶面以上1.00m 。
2.4、袖阀管注浆
袖阀管注浆法是利用钻机成孔后，先在钻孔内注入套壳料，再下入袖阀管，候凝至一定强度后，再利用注浆泵通过注浆内管（注浆枪头），自下而上进行分段封闭式压力注浆，通过浆液的渗入、劈裂作用，在岩土体中形成纵横交错的网状浆脉或浆体，使注浆段的岩土体的孔隙或孔洞被浆液充填或挤密，起至增强土体的物理力学性质，提高地基土的承载力及岩体的完整性，达到加固处理的目的。
图、袖阀管注浆孔布置示意图
2.4.1 施工流程图
袖阀管注浆工艺施工流程图见下图：
图、施工流程图
2.4.2 施工步骤及技术要求
（1）注浆孔布置
每桩布置2个袖阀管注浆孔，在桩基础的外侧距桩边15cm 布置。孔位布置详见附图：注浆孔布置图。
（2）注浆孔钻孔
注浆孔成孔直径φ91~110mm，注浆孔钻孔钻穿土、溶洞进入完整岩层0.50~1.00m，且钻孔终孔深度应不小于桩底以下3倍桩基直径；袖阀管下入钻孔孔底。
（3）注入套壳料
注浆孔成孔后，把注浆管套下入孔底，在孔内注入套管料。套壳料参照配比：水泥：粘土：水=1：1.5：1.9(重量比) ，以现场试配为准。套壳料待凝时间：暂定2~3天，待凝时间应据现场试验确定。
袖阀管要求：袖阀管外径Φ50 mm，内径Φ25mm ，分段注浆段长33~50cm；土、溶
洞顶、底板上下各延长1.00m 作为注浆有效段。
图1 袖阀管套壳料浇筑步骤示意图
栓塞
土浆孔
管
层橡皮套料
基图袖阀管结构示意
图图注浆栓塞示意图图4 注浆效果示意图 图、袖阀管注浆过程示意图
（4）插入袖阀管
在孔内注满或注入一定量的套壳料后，随即插入袖阀管，并高出孔口10~20cm。孔口采用浓水泥浆进行封孔，以防止孔口串浆。
（5）袖阀管注浆
注浆材料：采用32.5R 普通硅酸盐水泥，水灰比为0.5~0.6。
灌浆顺序：先进行外围后中间孔注浆。
注浆次数：在能灌的前提下，注浆次数为2~3次，或当压力大于1MPa 、吸浆量少于5L/min时可停止注浆；每次注浆间隔时间应不少于12小时。
袖阀管的清洗：每次注浆完成后，及时在袖阀管内通过注浆管注入清水，反复进行清洗，直至孔口返出清水为止，以便于下次注浆。
注浆压力：初始注浆压力不宜过大，第一次注浆压力宜控制在0.3~0.6MPa，第
二、三次注浆压力宜控制在0.5~1.0MPa，压力应由自小至大提高；无充填的土、溶洞或严重漏浆孔宜采用浓浆、较低压力，有充填的土、溶洞的注浆孔可采用较高压力。注浆施工时应根据现场实际情况适当调整注浆压力，正式施工前应做试验，以选择适宜的注浆压力。
注浆量：在土、溶洞范围内，假设注浆扩散影响范围为φ2.00m ，根据土、溶洞洞高进行估算，注浆量宜不小于土、溶洞内容积的5~7倍。
（6）结束注浆标准
凡符合下列条件之一即可停止注浆
①地面不发生抬起开裂变形情况下，注浆浆量宜大于土、溶洞估算容积的3倍； ③ 浆压力超过规定值（1.0MPa ），持续注浆15min 以上可终止； 次注浆吸浆量q ≤5L/min时持续注浆15min 以上可终止。
2.5、钢护筒跟进
2.5.1、钢护筒跟进原则
不稳定的覆盖层，比如土层，砂卵石层厚度较大时，如出现连珠溶洞或者大型溶洞，孔壁很不稳定，而且采用片石、黏土或者填充混凝土等措施难以将孔壁挤密稳定，泥浆在溶洞内流失时孔壁易塌方。其危害主要体现在以下几点：在钻孔过程中，泥浆流失后出现塌孔埋钻；在成桩清孔时出现塌孔，孔底无法清理干净；在安装钢筋笼过程中塌孔将钢筋笼掩埋，在灌注混凝土过程中塌孔造成易造成断桩，或者孔壁被挤穿造成混凝土面下降后导管露出混凝土面从而断桩。
因此为防止连珠溶洞或者大溶洞塌孔应先采用片石、黏土或者其他措施钻至大溶洞或者连珠溶洞最底部后，将护筒跟进至稳定岩土层防止塌孔，再换小钻头钻进；钢护筒厚度一般为直径的1/100～1/150，对于巨大溶洞采用钢护筒跟进时，其护筒厚度应适当加大，或者采用护筒内加劲以增加护筒的刚度，防止塌孔后护筒易被挤扁，再去处理，难度相当大。
溶洞以上岩土稳定时，在开孔时加大钻头至大于孔直径约20～25厘米，先钻孔至大溶洞处，再下放及插打内嵌钢护筒（内径比桩径大20～25厘米）到溶洞底部，再换用正常小钻头钻进。
2.5.2、钢护筒跟进方法
⑴钢护筒的选择
内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m （h 为超前钻确定的溶洞高度，H 为溶洞顶到地面加30厘米的高度）；单层护筒内径大于桩直径10cm ，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm ，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm ，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接顺直，用卷扬机成型。钢护筒要有一定的刚度，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。
⑵内护筒的沉放
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，说明顶部已成孔并且圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机（或桩机自身重量）把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。
用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于钢护筒外径3-5cm ，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。
如果冲击钻在坚硬岩石中的扩孔系数较小，不能满足钢护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔竖直，无歪斜、缩颈。
⑶内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理
在内护筒底部及顶部100cm 范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。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/s。灌浆处理后，即可重新冲孔。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(同时有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。重新冲钻，直至嵌入完整基岩。
2.6、填充混凝土
对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者担心成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土的方法处理。施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法，当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
有些较大的半填充的溶洞内，部分填充物强度较高，形成类似“探头石”等地形，在钻孔时容易发生偏孔卡钻，有这种现象时，采用填充混凝土处理效果较好。
2.7、洞底岩面上钻孔施工方法及技术措施
钻孔穿过溶洞后到达溶洞底板时，钻进速度明显比溶洞内钻进速度会降低，且绳摆动有所加大。若溶洞底板岩面倾斜、呈现台阶、或基岩因溶蚀程度不同而倾斜，极易造成钻孔过程偏孔。因此，钻进达溶洞底板时，需调整钻机冲程，改用小冲程钻进，并随时检查孔位。当主绳摆动加大，并朝同一方向偏离桩孔设计中心时，则说明已发生偏孔。
2.7.1、回填片石纠偏
发现有偏孔现象时要及时纠偏，以免产生严重偏孔，超出规范允许值。可在孔内回填高强度的大块片石，采用小冲程冲孔纠偏。一次纠偏不到位，则反复几次回填片石，达到破碎斜面，校正偏孔。对于斜岩岩石强度不大和偏孔不严重的钻孔，采用此办法一般可以解决偏孔问题。
2.7.2、水下爆破纠偏
对于斜岩岩石强度过大和偏孔严重的钻孔，采用回填纠偏效果不明显，或不能纠偏时，可采取采用水下爆破纠偏。
⑴钻孔
采用小型地址钻机在斜岩处钻一个炮孔，Φ=110mm，深度要深入斜岩3米左右。炮孔钻孔采取钢套管跟进成孔。钻孔达到要求孔深后，要清除孔内残渣和泥浆内的泥砂，可利用地质钻机进行清孔。为防止钢套管拔出炮孔再沉淀堵孔，必须在钢套管内再装入通长塑料套管。待塑料套管套入后，就可以把钢套管拔出炮孔外，而塑料套管仍在原位置不动，塑料套管起到保护炮孔不堵塞。
⑵装药、爆破
钻孔桩深孔水压爆破，其药包属于内部作用药包。控制药量多少的设计原则是：药包量致使炮孔围岩破碎或产生的裂缝被控制在桩径范围以内即可。目前，采取的计算方法如同深孔水压爆破那样，即需破碎的体积乘以单位用药量就是炮孔的总装药量。单位用药量q 经试爆最后确定为1.2kg/m3，炮孔总装药量Q=q×V，V 根据实际钻孔深度确定。把总装药量分成几个药包，每个药包为0.8kg 即4卷乳化炸药，每个药包的4卷炸药作成长40cm 的条形药包，在孔外用宽胶布将药包以间距（条形药包中心至中心）1m 绑在与一根与炮孔深度相同长的钢筋上, 把绑有多个药包的钢筋顺着塑料套管放入炮孔中，采取电起爆，每个药包的电雷管串联即可。为了安全起爆，必须有专业人员采取起爆器引爆。
⑶冲击钻钻孔
钻孔桩孔内采用深孔水压爆破之后，可以立即用冲击钻冲砸斜岩岩面。达到纠正偏孔的目的。
3、岩溶处理方案及工程数量汇总
3.1、海角石大桥桩基岩溶处理范围及主要方法
3.2、海角石大桥桩基岩溶处理预计工程数量汇总
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4、岩溶处理应急预案
4.1、漏浆
4.1.1、采用冲击钻冲孔施工时, 可将钢护筒坐落在亚粘土层上, 再继续冲击成孔; 4.1.2、发现漏浆及时补浆。 坍孔的处理方法:
⑴、当成孔深度不大时, 可全孔回填粘土, 暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层, 方可重新钻孔;
⑵、当成孔深度较大时, 可将钢护筒一直坐落在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上, 护筒周围回填粘土, 挤实, 再重新钻孔。
4.2、卡 钻
卡钻的原因和处理方法:
4.2.1、 冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻, 应经常对冲击钻进行补刃; 4.2.2、孔不圆, 形成梅花孔；
4.2.3、十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。
钻头在冲击填充的片石时, 冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住, 钻头不能上下, 可用小冲击钻冲动, 或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出。
4.2.4、钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。
钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞, 钻头倾斜, 提不出来, 应放小炮炸掉顶板岩, 一般用药量为0.2～0.4kg ,一次不行可反复几次, 在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。
4.2.5、发生卡钻事故后，不宜强提钻头, 免得拉坏机械, 拉断钢丝绳, 掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。
4.3、斜 孔
由于溶洞面倾斜或出现探头石, 致使钻头沿软的低的部位下滑造成斜孔。解决办法是回填片石, 反复冲击, 直至调正为止，若实在无法调正则采取灌注水下砼处理方式, 待强度形成后用小冲程打紧锤反复冲击, 直至调正过来为止。
4.4、漏 浆
4.4.1、在冲击成孔中, 由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通, 泥浆迅速流走, 水头高度急剧下降, 造成漏浆。施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土, 一旦出现漏浆, 要及时回填片石、粘土冲击造壁, 并马上补水, 防止水头高度继续下降。
4.4.2、意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取回填片石黏土，反复冲击直至不漏浆为止，使钻孔顺利通过岩溶区。
4.5、埋 钻
埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外, 如果未及时提钻, 漏浆后坍孔, 钻头便被埋在孔中。
处理方法:
4.5.1、人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺10m 以内, 地下水易于控制, 没有大的承压力, 人可以下到桩孔中去边挖坍落的泥石, 边护筒跟进, 一直挖到钻头位置, 护筒也跟进到钻头位置。
4.5.2、真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部, 用9 m3 空压机通过50～66 mm 钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25 mm的情况。
第五章 质量控制要点与具体要求
（一）采取隔孔施工程序
冲击成孔必须遵循隔孔施工程序，特别是两台或两台以上钻机在一个墩台上同时作业，由于互相振动干扰，表层覆盖层钻进时，容易造成钢护筒尚未跟进的情况，砂层液化坍塌。钻进至溶洞后，再同一层溶洞施工，容易造成干扰，甚至埋锤现象的发生。接近成孔时，其它钻机要暂停施工，防止孔故发生。
（二）确保桩身成孔垂直精度
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钢护筒的中心位置，也可以通过钢丝绳判断成孔的垂直度，成孔后采用探笼测试垂直度和圆度。
（三）确保桩位、桩顶标高和成孔深度。
在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm ，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。
为有效地防止塌孔、桩孔偏斜等现象，除了注意钢丝绳的偏移量外，应根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm 就要及时调换钻头。 （四）、混凝土灌注
溶洞内均采用片石粘土造壁，灌注混凝土后，由于压力增大，有可能击穿溶洞护壁，造成混凝土流失，导料管底部脱空后，造成断桩。因此在灌注过程当中，要密切注意泥浆面的变化，出现情况及时提拔导料管，拔出钢筋笼，重新冲击成孔。钢筋笼难以拔除的，可派潜水员割除钢筋笼。
第六章 安全控制要点与具体要求
一、安全因素及要求
1、安全交底，桩基开工前应对作业人员进行详细的安全技术交底，交底内容应包括地质情况、溶洞位置、溶洞高度、具体操作技术等。
2、负责桩机操作人员，必须持证上岗，熟悉操作规程，有操作经验，对工作认真负责。能自觉遵守劳动纪律，严格执行各项规章制度；操作时不得穿拖鞋。
3、钻机安装牢固，防止倾斜。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
4、钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地质，随时补充泥浆，保证孔内水位。冲击钻施工时，应对附近建筑物的安全检测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防人员掉入孔内。
5、当冲击钻孔时，吊钻头的钢丝绳的松弛度应掌握适当。
6、电动卷扬机在工作中，如遇停电或停机检查保养时，应将电源关闭，工作停止后，应将电关闭，锁好开关
二、安全控制措施
1、注意安全用电，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。 2、每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等，及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。
3、工作平台钻机平台上应满铺脚手板及设置栏杆、走道，并应随时清除杂物。 4、凡不正在施工的孔口，均应加防护盖；冲击钻钻进作业中，应经常检查钢丝绳损伤情况，如断丝超过5%时，应及时更换钨金套，应作拉力试验，钢丝绳与钻头连接的夹子数，应按等强度安装。
5、钻机的卷扬机钢丝绳在卷筒上应排列整齐，卷绕钢丝绳时，严禁工作人员在其上跨越，卷扬机筒上的钢丝绳不得放完，应至少保留三圈，严禁人拉钢丝绳卷绕及用脚踢。
6、泥浆池要加高度不小于80cm 安全围栏，并设安全警示标志。
第七章 环保措施
一、环保影响因素分析及环保要求
1、冲击钻机施工噪声大，夜间施工对附近居民造成影响，应协调好关系。 2、泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求必须及时清运渣土，防止污染。
二、环保控制措施
全面控制施工污染，减少污水、空气粉尘及噪音污染，严格控制水土流失，维护生态平衡，全面达到国家、行业和地方政府政府的自然保护、环保、水保标准。施工过程中有完善的环保、水保措施，废水、弃碴、泥浆以及工程垃圾按规定排放、处理，完工后及时恢复植被，确保工程所处的环境及沿线水域不受污染和破坏。
新建长沙至昆明铁路客运专线湖南段CKTJ-3标
海角石大桥桩基础施工 岩溶处理专项方案
编 制 人: 审 核 人: 审 批 人:
中铁十一局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部
2010年11月22日
目 录
第一章 编制依据 .................................................... - 2 - 第二章 工程概况 .................................................... - 2 -
一、工程概况............................................................................................................. - 2 - 二、工程地质及水文地质......................................................................................... - 2 - 1、主要地质特征.............................................................................................................. - 2 - 2、岩溶分布情况.............................................................................................................. - 2 - 三、工期安排............................................................................................................. - 3 - 四、施工难点............................................................................................................. - 4 - 第三章 钻进成孔工艺 ................................................ - 4 -
一、钻机就位前准备工作......................................................................................... - 5 - 二、钻机就位............................................................................................................. - 5 - 三、冲孔..................................................................................................................... - 5 - 四、终孔..................................................................................................................... - 6 - 五、成孔检测及清孔................................................................................................. - 6 - 六、钻渣的处理......................................................................................................... - 7 - 七、钢筋笼制作与安装............................................................................................. - 7 - 八、导管安装............................................................................................................. - 8 - 九、水下砼浇注......................................................................................................... - 8 - 1、准备工作...................................................................................................................... - 8 - 2、砼制备及运输.............................................................................................................. - 9 - 3、砼灌注.......................................................................................................................... - 9 - 第四章 岩溶处理专项方案 ........................................... - 11 -
一、岩溶处理总体施工方案................................................................................... - 11 - 二、岩溶处理专项方案........................................................................................... - 11 - 1、溶洞的性质分类........................................................................................................ - 11 - 2、桩基溶洞处理方案.................................................................................................... - 11 - 3、岩溶处理方案及工程数量汇总................................................................................ - 23 - 4、岩溶处理应急预案.................................................................................................... - 26 - 第五章 质量控制要点与具体要求 ..................................... - 27 - 第六章 安全控制要点与具体要求 ..................................... - 28 -
一、安全因素及要求............................................................................................... - 28 - 二、安全控制措施................................................................................................... - 29 - 第七章 环保措施 ................................................... - 29 -
一、环保影响因素分析及环保要求....................................................................... - 29 - 二、环保控制措施................................................................................................... - 29 -
第一章 编制依据
1、新建铁路长沙至昆明铁路客运专线海角石大桥施工图。 2、国家及铁道部现行桥涵施工技术规范及验收标准等。 3、我项目部在类似工程的施工经验
第二章 工程概况
一、工程概况
新建沪昆铁路客运专线铁路海角石大桥，位于涟源市田心村、三甲村，起至里程桩号为DK165+107.95～DK165+326,全长约218.05m 。桥梁上部结构形式主要有：2孔-24m 、5孔-32m 双线简支箱。
本桥梁基础均采用钻孔灌注桩基础，桩径分别为φ1.0m 和φ1.25m 两种，桩基配筋采用φHPB235和φHRB335钢筋。本桥桥台采用一字形桥台，台顶平置，简支梁桥墩均采用双线圆端形实体墩；本桥3#、5#桥墩为不等跨桥墩，墩身设置纵向预偏心，简支梁间的桥墩墩中心偏向大跨侧。简支箱梁均采用预制架设法施工。
二、工程地质及水文地质
1、主要地质特征
桥址区地层上覆素填土、粉质粘土、粉土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾土、细角砾土、粗圆砾土、粗角砾土，下伏灰岩、角砾状灰岩。岩溶裂隙水较发育。
不良地质和特殊地质根据既有资料和钻探结果分析，，该桥址区为中等发育区。溶洞形式多，存在小溶洞、大溶洞、无填充、串珠形溶洞等。
2、岩溶分布情况
根据到位设计文件揭示，海角石大桥全桥下伏基岩溶洞发育， 6#墩岩溶发育比较强烈。溶腔分布情况详见下表：
三、工期安排
海角石大桥工期安排计划如下：
1、简支梁桩基础施工：2010年12月～2011年12月（考虑部分图纸未到位） 2、墩台身施工：2011年2月～2012年2月
根据工期安排及图纸到位情况，机械设备组织考虑已到图纸墩台每个墩台1～2台冲击钻机。
四、施工难点
1、由于岩溶裂隙发育，溶腔层数较多，腔体大，连通性好，当钻孔进尺至岩溶裂隙或溶腔处时，孔内泥浆马上顺岩溶裂隙或连通性好的溶腔流走，造成上部黏土层孔壁坍塌，严重者造成埋钻、地陷。
2、弱风化灰岩岩质坚硬且出露面凹凸不平，不仅进尺缓慢，同时极易造成卡钻、钻头打裂等现象。
3、由于岩溶发育程度不同，形成灰岩岩面呈斜坡状、钻孔进尺至斜坡面时极易造成偏孔。
4、桥址区部分桩基础桩长较长，且溶腔巨大，溶洞发育情况复杂多变，桩基础施工难度极大，不可预见因素较多。
第三章 钻进成孔工艺
钻孔施工采用正、反循环冲击钻机施工，施工流程见下图。
图、施工工艺流程图
一、钻机就位前准备工作
质检人员和钻机技术员先对钻机各种性能和泥浆泵等进行全面检查，并对即将使用的冲锤，冲锤外径，钢丝绳等进行检查，确保设备能正常运作。钻机技术员准备好钻孔需用的各种资料，并根据地质报告和施工图纸绘制钻孔桩位地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头（钻头外径等于设计基桩直径），设置配重和确定冲击频率及进尺，泥浆稠度等。
二、钻机就位
钻机正确就位，钻机顶部的起吊滑轮缘、钻头中心和桩孔中心三者应在同一铅锤线上，其偏差不大于2cm 。钻机就位后，牢固固定钻机以避免在钻孔过程中因钻机振动而影响平面位置；钻机成孔时现场技术员经常检查钻头的平面位置，不符合设计要求时及时调整。
开钻前检查卷扬机、循环管路、水笼头等，并开动钻机空转，如持续5min 无故障时，即可开始冲孔。
三、冲孔
当钻机就位并复检后，进行钻机调试，启动泥浆泵转盘，待泥浆形成循环后方可
开始进尺。冲孔时采用正循环和反循环两种形式进行。出护筒口之前采用正循环冲孔，待泥浆浓度达到要求后，并结合不同土层情况，适当选择正、反循环冲孔。
根据不同土层选择与之相适应的进尺和冲击频率。对于软弱层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆冲孔，以免发生先扩孔后缩孔现象，对于粘土层采用中等钻速大泵量、稀泥浆冲孔；对于砂层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆冲孔，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻现象；护筒底口和不同地层交接处附近，采用低档慢速、小进尺冲孔，防止扩孔、塌孔和偏斜孔，每小时进尺不大于0.5m 。
钻孔过程中，注意维持孔内泥浆水头在2.5m 以上, 并随时对泥浆各项指标进行检查，并根据泥浆情况作出相应的调整，确保在冲孔过程中泥浆的各项指标满足技术规范要求，同时做好原始记录工作。
冲孔过程中，入岩后按规定频率及时捞取渣样，并做好标记、妥善保存，做好记录，并请驻地监理签字确认。如果实际地质情况与设计勘查资料差别较大，应及时向监理工程师、设计代表及业主报告，妥善解决。
四、终孔
当冲至设计标高时应及时通知监理工程师，经监理工程师、设计代表检查符合要求后才可终孔。如地质情况发生变化，需由业主、设计单位和监理单位确认，确定是否需要继续冲孔。
五、成孔检测及清孔
钻孔到位后采用长为4～6倍的桩径、直径大于钢筋笼10cm 的检孔器进行孔深、孔径和垂直度等的检测，经监理工程师验收合格签认后，开始进行首次清孔。
采用泥浆分离器快速进行清孔，清孔后的泥浆各项指标和桩底沉淀厚度必须满足技术规范和设计图纸的要求。钢筋笼安装到位后，进行二次清孔，二次清孔采用水下砼灌注的刚性导管配φ5.0cm 直径无缝钢管为高压管，通过20m3/min空压机输送压缩空气气举法排出孔底高浓度泥浆，冲散沉淀层，使之呈悬浮状态后立即开始水下砼施工。
每道成孔工序均在驻地监理工程师检查合格并签认后方准许进行下道工序施工。 清孔要求
技术要求：泥浆相对密度（桩孔顶、中、底取样的平均值）：1.03~1.10；
泥浆粘度（桩孔顶、中、底取样的平均值）：17~20s； 含砂率（桩孔顶、中、底取样的平均值）：
孔底沉淀厚度：嵌岩桩不得大于50mm ；摩擦桩不得大于200mm 。 胶体率（桩孔顶、中、底取样的平均值）：>98%。 清孔时注意事项：
·在清孔排渣时，注意保持孔内水头，防止坍孔。 ·严禁用超深成孔的方法代替清孔。
六、钻渣的处理
在钻孔平台上设置了储渣箱，钻渣通过泥浆带出孔外，经泥浆净化器净化后形成的钻渣储存在储渣箱内，沉淀池内的沉淀定期清理，所有钻渣定期由吊车吊运到运渣车内，最后运输至指定的垃圾存放地弃置，钻孔残渣不得直接随意排放。
七、钢筋笼制作与安装
基桩钢筋笼的加工，在钢筋加工场集中制作，制作完成后由作业技术人员进行自检，钢筋笼自检合格后报请我部技术员、质检工程师检查，检查合格后再通知驻地监理工程师进行验收，合格后由平板车将钢筋笼运输至施工现场下放。在用平板车进行钢筋笼转运时，在平板车上必须设置固定钢筋笼用的型钢支架。
（一）、钢筋笼制作及检测管制作时，钢筋笼分节制作，为了避免钢筋笼在吊装过程中产生变形，采取在钢筋笼上设置钢筋内撑加强整体刚度。钢筋笼制作时，钢筋笼的接头要错开布置，两相邻接头间距错开不得小于规范和设计要求。检测管按设计图纸进行布置，检测管上口利用φ8的圆钢筋制作的套圈临时固定在钢筋笼上口第一道加劲箍上，其余用铁丝临时进行固定严格。为加快钢筋笼安装速度，钢筋笼接头搭接焊进行连接。钢筋笼四周设置非金属定位装置，以确保保护层厚度满足要求。
（二）、钢筋笼的下放：钢筋笼分节进行起吊安装，每节长度9m 或12m ，起吊采用大吨位吊机，在钢筋笼的安放过程中，骨架的起吊、下放要垂直；每节接长要顺直，接头牢固可靠。同时严防钢筋骨架下放过程中与孔壁擦撞，以免破坏孔壁。当成孔完成并按照规范要求进行孔深、孔径检测符合要求后，及时进行钢筋笼的下放工作。钢筋笼的转运及入孔起吊采用多点起吊的办法，以防止钢筋笼产生变形。起吊钢筋笼入孔时，钢筋笼在下放过程中应及时割除笼内十字固定支撑。当一节钢筋笼下放至护筒口位置后，采用钢筋笼就位时所用的I12工字钢穿过两根挂钩固定于主护筒上（共设
两根型钢）。为确保钢筋笼有足够的保护层厚度，严格按照图纸上要求在钢筋笼四周设置保护层。第一节钢筋笼下放完成后按上述方法进行第二节钢筋笼的施工，并使其轴线与第一节钢筋笼的轴线基本重合后，方可进行钢筋笼接头的焊接连接，焊接接头严格按照设计和操作规程进行，确保钢筋笼接头质量符合技术规范要求。另外在钢筋笼下放过程中应及时焊接好检测管接头并固定牢固，确保超声波检测管焊缝严密、不漏浆，在砼施工时不发生移位。
在钢筋笼的接长、安放施工过程中，钢筋骨架要保持垂直、居中进行下放。当施工最后一节钢筋笼且下放接近孔口时，焊接四根钢筋笼挂钩（挂钩采用Φ25的圆钢制作，挂钩长度通过计算确定，挂钩上端焊接成封闭形式）。挂钩焊接完毕后，经过现场技术员检查其直螺纹接头满足要求后方可继续下放钢筋笼。到钢筋笼将要到位时，采用I12的工字钢穿过两根挂钩固定于主护筒上，为避免护筒受力过大、太集中，需在型钢与地面之间垫以方木，利用地面分担主护筒受力。钢筋笼下达设计标高后，其上口与钢护筒点焊，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上升。
八、导管安装
钢筋笼下放完毕，开始安装导管，导管由运输车运抵墩位旁，为提高导管安装速度，先在地面上接长，单节段长度按20米考虑，然后吊车或履带吊逐段吊起并在孔内下放，直至设计位置。导管接头为卡口式，分段长度1～3ｍ，最下一节长5ｍ。导管使用前要进行水密、承压和接头抗拉试验。
混凝土灌注前进行水密承压和接头抗拉试验、长度测量标码等工作，并经监理工程师检查合格后下放导管。在灌注混凝土前再次检查孔底沉渣厚度，如不满足要求，则利用导管进行二次清孔直至合格。导管底口至桩孔底端的间距控制在0.4m 左右，首批混凝土储料斗设计容积为：满足导管初次埋置深度不小于1.5m 。
九、水下砼浇注
1、准备工作
包括各种机械设备的检查（如拌和设备，罐车、吊机、输送泵等），以及浇注砼使用的支架、大料斗、导管等的检查。
水下砼浇注导管采用内径为Φ300型卡口管，在首次导管下放前必须对所用使用的导管长度进行测量，标明每节导管长度尺寸。在每次使用导管前必须进行压水试验，并检查导管接头的牢固性，确保在砼浇注过程中安全可靠，不脱落，不漏水。下导管
时，现场技术员必须在现场旁站并指导工人安装，记录下放导管节数导管组合和总长度(包括每节导管长度、具体安放位置) 。吊装工要正确指挥吊机起放导管，操作工人导管就位后上好夹板及卡子，导管下放到位后可将导管直接放置孔底，再一次验证孔内深度。
导管下放到位后，需在一次进行孔深检测，检查导管下放到位后有无沉淀增加，确定导管下放时有无挂落孔壁泥土，孔内泥浆性能状况，采用二次清孔的方法和时间。
在安装料斗前，料斗内的残留水泥浆、砼结块要清理干净，每次灌注砼前，料斗要进行湿润，并检查大料斗 的运作情况（包括阀门能否开启和关闭，关闭后是否牢固可靠）。清孔完成后及时安装料斗，做好砼灌注准备，等监理检查认可后才能进行砼拌和。
2、砼制备及运输
值班调度、试验人员、技术人员等有关人员需积极与拌和站做好联系，确保拌和站储料充足，运输线路畅通无阻，试验人员需加强对砼原材料及成品砼各项性能指标的检测，保证其满足相关要求。混凝土的配合比必须经过试验并具有良好的和易性，灌注时要能保持有足够的流动性，其坍落度宜控制在18～22cm ，首批砼的初凝时间应大于10小时。为提高砼和易性，在进行混凝土拌和时要保证有足够的拌和时间，并要有专门的试验技术人员值班进行控制。
砼制备采用拌和站集中拌制, 砼运输采用砼运输车直接运至砼灌注地点并由输送泵将砼送至料斗内。
3、砼灌注
导管下完后，现场技术员和质检员采用4kg 左右的测锤对孔底沉淀厚度进行检测（测锤系在用标准钢尺复核过的测绳上），如不满足要求，根据在导管下放时测量结果决定采用正循环或反循环进行二次清孔，直至满足要求后方可进行砼灌注。现场技术员在进行基桩浇注前在原始记录表上根据实际情况填写孔深，导管总长，并标明导管节数及导管组合，确定合理的导管悬空（在0.2～0.4m 左右）。安装大料斗及支架和料斗，并检查安装情况。准备工作就绪后通知拌和站拌和砼。砼在拌和过程中，试验组必须派专人值班，按规定频率检查砼的塌落度以及和易性，并随时与前场报持联系，确保砼的灌注顺利进行。
首批料采用输送泵直接输送至大料斗内储存，当首批砼方量能满足导管埋深要求
后（埋深大于1.5m ），专人指挥工人开启大料斗阀门进行砼灌注。在钢砼灌注过程中，现场技术员应勤量孔深，掌握导管埋深情况，并严格按照技术规范要求控制导管埋深（导管埋深控制在2～6米，并根据不同孔径、灌注速度在2～6米范围内作适当地调整）。当导管埋深超出规定时，必须及时进行导管拆除。
导管拆除前要准确测量砼顶面至基准面的高度，计算导管埋深，确定拆管长度，并通过导管总长减去已拆除的导管长度复核拆管后埋深是否符合技术规范要求。绝对不允许出现导管超深或提空的现象。导管拆除时全体操作人员必须听从现场技术员的指挥，吊装工人严格按照要求指挥吊机提升导管，拆管工人须在确定导管固定好后方能进行导管拆除。导管拆除时可根据现场具体情况确定是否暂停砼的生产。导管拆除后，现场技术员应检查导管内情况。第一次拆管后，为便于操作，可采用小料斗代替大储料斗接在导管上由罐车或输送泵直接向料斗内输送砼的方式进行砼的灌注。
砼灌注过程中现场技术员应经常观察砼下落情况和孔内泥浆面的变化，勤测量孔内砼面至孔口高度，掌握孔内砼的上升情况，以便了解扩孔、缩孔位置（若有），绘制砼灌注柱状图。另外，现场技术员、试验员应经常检查砼质量，如发现不合格应将其及时处理或废弃。
砼灌注至离设计桩顶标高6～7米时，现场技术员应勤量孔深，准确计算砼面距设计桩顶的高度，以便计算所需砼方量，确定最后所需砼盘数并及时与后场拌和站联系，避免造成砼的损失。砼灌注完成时孔内砼全截面应高出桩顶标高60～80cm 。并尽可能清除孔内桩顶5～10cm 以上的不良砼和泥浆。基桩砼灌注过程中，试验人员应在监理工程师旁站的前提下按技术规范要求制作砼试件。
在进行混凝土施工中，技术人员全过程值班在现场进行控制，要密切注意和观测施工中的情况，加强与值班领导的沟通，如有异常情况及时汇报，保证基桩施工的万无一失。
砼灌注过程中，采用泥浆车配合泥浆排放，将泥浆运输弃浆场内妥善存放，以便循环利用，严禁将泥浆直接排放。
第四章 岩溶处理专项方案
一、岩溶处理总体施工方案
根据本桥设计地质文件揭示的地质情况，结合设计单位建议的岩溶处理方法，本桥溶洞处理一般采用以下方法：1、施工前采用注浆预处理溶洞；2、施工过程中遇溶洞采用抛填片石、黄泥挤压填充处理；3、钢护筒跟进防护处理。
针对本桥岩溶发育形态复杂多变的情况，结合我部以往施工相似工程的施工经验，对于一般桩基岩溶处理应以抛填片石、黄泥挤压处理为主，对于岩溶强发育区、较大溶洞、桥梁大跨墩岩溶发育的桩基，施工前采用注浆预处理、冲孔过程中采用钢护筒跟进方法进行岩溶处理，跟进钢护筒直径较设计桩径大10～30cm ，壁厚为直径的1/100～1/150。
二、岩溶处理专项方案
1、溶洞的性质分类
根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，本工程溶洞可分为以下几种类型： ⑴按溶洞的大小分：①大溶洞：溶洞高度＞3m ；②小溶洞：溶洞高度＜3m 。 ⑵按溶洞填充状态分：①全填充溶洞：洞内完全充填粗圆砾土、砂、细圆砾土、粘土等。充填物呈硬塑、软塑、流塑状；②半填充溶洞：洞内约一半有填充物，顶部为空腔；③无填充溶洞。
⑶按是否漏水分：①全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；③不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。
⑷按溶洞垂向个数分：①单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；②多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。
2、桩基溶洞处理方案
桩基溶洞处理方法一般有以下几种：1、片石、黏土填充复钻；2、溶洞孔内高压灌注砂浆；3、桩底溶洞孔内高压旋喷水泥净浆；4、袖阀管注浆；5、钢护筒跟进；6、
填充混凝土。应特别注意的是，鉴于在地质钻探过程中，每根桩只有一个钻探孔，难以显示桩基全断面地质情况，因此在施工过程中对于溶洞的处理方法要灵活掌握，在处理过程中更多的是多种处理方式的综合运用，只有这样才能确保成孔质量和进度。
下面对于每一种处理方法具体说明其处理过程及使用范围。
2.1、片石、黏土填充复钻
片石、黏土填充复钻处理溶洞的范围较为广泛，是最主要的处理方式。其方便、快捷，节省费用。当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部2～4m. 溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击、或者加入水泥麻丝进行堵漏，直至不再漏浆为止。采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。此种方法适用于：
① 全填充粘土、砂等填充性较差的物质，半填充或者无填充溶洞；
② 较深（超过外护筒底口40米以上）的溶洞。
2.2、溶洞孔内高压灌注砂浆
在岩溶强发育区，溶腔高度较大且为无填充、半填充的溶洞或者全充填溶洞上层（充填物一般都不密实），因此采用砂浆进行填充挤密方案。
2.2.1、孔内灌浆施工工艺流程图
确定注浆孔位
钻机就位对位
Φ146mm钢套管跟进
Φ130mm钻孔
下入Φ127mm钢套管
起出Φ146mm钢套管
拌制水泥砂浆泵送水泥砂浆
超出Φ127mm钢套管
图、孔内高压注砂浆工艺流程图
2.2.2施工工艺
⑴、准备工作
溶洞灌注的砂浆采用R32.5R 水泥、中（粗）砂及清水配置，应保证其流动性，以利泵送。砂浆强度为M20，试验室试配确定，或参照使用以往灌浆M20砂浆配合比（具有CMA 资格试验室配制），每m3砂浆材料用量为：水泥（kg ）：中粗砂（kg ）：水（kg ）=480：1200：348.8。
⑵、布孔
沿桩基护筒内侧30cm 范围内以桩心对称布置两个孔作为灌浆孔，两个孔钻入岩溶内标高一致，在灌浆时单个孔压砂浆，另一孔作为排水、排气、返渣孔，同时也可作灌浆孔。
灌浆孔平面详细布置如下图所示：
图、灌浆孔布置图
⑶、灌浆孔的钻孔
采用XY-150型地质钻机进行，按设计注浆孔位置将钻机准确就位，共布置2台钻机。采Φ127mm 地质钢套管护孔跟进，Φ120mm 钻具成孔，基岩钻孔孔径为Φ110mm ，孔深钻至溶洞底板标高。
⑷、灌注砂浆
采用混凝土输送泵利用灌注套管在溶洞孔底灌注M20水泥砂浆，灌注初始，水泥砂浆含沙量适当减少，或适当增加水泥量。灌注施工自下而上进行，直至设计顶面深度为止。
2.3、桩底溶洞孔内高压旋喷水泥浆
旋喷注水泥净浆主要原理是靠高压水泥浆液流的冲击力破坏溶洞内的土层并与土体混合成新的固体。压水泥浆时利用钻机把安装在注浆管底部侧面的特殊喷嘴（单喷嘴）置入土层设计预定深度后，利用高压泥浆泵把浆液以10-25Mpa 的高压从喷嘴中喷射出去形成高压喷射流，冲击破坏岩土体，同时借助注浆管的旋转和提升，使浆
液与从土体崩落（切割）下来的土粒、砂粒搅拌混合，经凝固后，便在岩土体中形成水泥、砂土体混合的一定强度的固结体。
水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料，又称泡花碱，水玻璃可根据碱金属的种类分为钠水玻璃和钾水玻璃，化学成分为硅酸钠或者硅酸钾。水玻璃与水泥浆混合后能使水泥浆快速硬化。在对封闭的较大溶洞注浆时，可以采用水泥净浆和水玻璃掺和后注浆，对于连通范围较广的溶洞，为减小水泥浆的流动范围，避免损耗过大，可以在水泥浆中掺入中砂，形成砂浆与水玻璃混合使用。
水玻璃掺量经过试验确定。水玻璃注浆可以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及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。水玻璃浆加固的特点是注浆材料可在要求的时间内快速凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且流失量较小，材料的利用率高，比较经济。浆材的结石率为100%，即1m 3体积的浆材可得1m 3的结石体。
2.3.1、旋喷注浆施工工艺流程图
旋喷注浆加固处理主要施工工序如下图所示。
确定注浆孔位
钻机就位对位
泥浆处理Φ130mm钻进
钻进基岩0.5m
下入护壁套管封固
泥浆处理Φ91mm钻进
水泥净浆旋喷注水泥浆
终凝前补浆
图、旋喷注浆施工工艺流程图
2.3.2压注水泥浆施工工艺
⑴、准备工作
浆液采用425#普通硅酸盐水泥配置的水泥浆。浆液配比按水灰比1：1 ～ 1：1.5配置。
⑵、布孔
高压旋喷注水泥净浆的布孔采用与双液旋喷注浆同样的注浆孔，
三个注浆孔与三个检验孔沿桩基护筒内侧30cm 均匀、交叉布设。
2.3.3压注水玻璃施工工艺
⑴布孔。根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每桩布置3～4个压浆孔。
⑵钻孔。用地质钻机钻80mm ～110mm 的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。
⑶压浆。采用双液压浆系统进行全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。
2.3.4高压旋喷注浆施工相关参数
施工泵压力：20～25Mpa ；流量：60～70L/min；提升速度；5～10cm/min；旋转速度；5～10r/min；反复喷射2～3次。喷射段为溶度底板下延1.00m ～溶洞内填充物顶面以上1.00m 。
2.4、袖阀管注浆
袖阀管注浆法是利用钻机成孔后，先在钻孔内注入套壳料，再下入袖阀管，候凝至一定强度后，再利用注浆泵通过注浆内管（注浆枪头），自下而上进行分段封闭式压力注浆，通过浆液的渗入、劈裂作用，在岩土体中形成纵横交错的网状浆脉或浆体，使注浆段的岩土体的孔隙或孔洞被浆液充填或挤密，起至增强土体的物理力学性质，提高地基土的承载力及岩体的完整性，达到加固处理的目的。
图、袖阀管注浆孔布置示意图
2.4.1 施工流程图
袖阀管注浆工艺施工流程图见下图：
图、施工流程图
2.4.2 施工步骤及技术要求
（1）注浆孔布置
每桩布置2个袖阀管注浆孔，在桩基础的外侧距桩边15cm 布置。孔位布置详见附图：注浆孔布置图。
（2）注浆孔钻孔
注浆孔成孔直径φ91~110mm，注浆孔钻孔钻穿土、溶洞进入完整岩层0.50~1.00m，且钻孔终孔深度应不小于桩底以下3倍桩基直径；袖阀管下入钻孔孔底。
（3）注入套壳料
注浆孔成孔后，把注浆管套下入孔底，在孔内注入套管料。套壳料参照配比：水泥：粘土：水=1：1.5：1.9(重量比) ，以现场试配为准。套壳料待凝时间：暂定2~3天，待凝时间应据现场试验确定。
袖阀管要求：袖阀管外径Φ50 mm，内径Φ25mm ，分段注浆段长33~50cm；土、溶
洞顶、底板上下各延长1.00m 作为注浆有效段。
图1 袖阀管套壳料浇筑步骤示意图
栓塞
土浆孔
管
层橡皮套料
基图袖阀管结构示意
图图注浆栓塞示意图图4 注浆效果示意图 图、袖阀管注浆过程示意图
（4）插入袖阀管
在孔内注满或注入一定量的套壳料后，随即插入袖阀管，并高出孔口10~20cm。孔口采用浓水泥浆进行封孔，以防止孔口串浆。
（5）袖阀管注浆
注浆材料：采用32.5R 普通硅酸盐水泥，水灰比为0.5~0.6。
灌浆顺序：先进行外围后中间孔注浆。
注浆次数：在能灌的前提下，注浆次数为2~3次，或当压力大于1MPa 、吸浆量少于5L/min时可停止注浆；每次注浆间隔时间应不少于12小时。
袖阀管的清洗：每次注浆完成后，及时在袖阀管内通过注浆管注入清水，反复进行清洗，直至孔口返出清水为止，以便于下次注浆。
注浆压力：初始注浆压力不宜过大，第一次注浆压力宜控制在0.3~0.6MPa，第
二、三次注浆压力宜控制在0.5~1.0MPa，压力应由自小至大提高；无充填的土、溶洞或严重漏浆孔宜采用浓浆、较低压力，有充填的土、溶洞的注浆孔可采用较高压力。注浆施工时应根据现场实际情况适当调整注浆压力，正式施工前应做试验，以选择适宜的注浆压力。
注浆量：在土、溶洞范围内，假设注浆扩散影响范围为φ2.00m ，根据土、溶洞洞高进行估算，注浆量宜不小于土、溶洞内容积的5~7倍。
（6）结束注浆标准
凡符合下列条件之一即可停止注浆
①地面不发生抬起开裂变形情况下，注浆浆量宜大于土、溶洞估算容积的3倍； ③ 浆压力超过规定值（1.0MPa ），持续注浆15min 以上可终止； 次注浆吸浆量q ≤5L/min时持续注浆15min 以上可终止。
2.5、钢护筒跟进
2.5.1、钢护筒跟进原则
不稳定的覆盖层，比如土层，砂卵石层厚度较大时，如出现连珠溶洞或者大型溶洞，孔壁很不稳定，而且采用片石、黏土或者填充混凝土等措施难以将孔壁挤密稳定，泥浆在溶洞内流失时孔壁易塌方。其危害主要体现在以下几点：在钻孔过程中，泥浆流失后出现塌孔埋钻；在成桩清孔时出现塌孔，孔底无法清理干净；在安装钢筋笼过程中塌孔将钢筋笼掩埋，在灌注混凝土过程中塌孔造成易造成断桩，或者孔壁被挤穿造成混凝土面下降后导管露出混凝土面从而断桩。
因此为防止连珠溶洞或者大溶洞塌孔应先采用片石、黏土或者其他措施钻至大溶洞或者连珠溶洞最底部后，将护筒跟进至稳定岩土层防止塌孔，再换小钻头钻进；钢护筒厚度一般为直径的1/100～1/150，对于巨大溶洞采用钢护筒跟进时，其护筒厚度应适当加大，或者采用护筒内加劲以增加护筒的刚度，防止塌孔后护筒易被挤扁，再去处理，难度相当大。
溶洞以上岩土稳定时，在开孔时加大钻头至大于孔直径约20～25厘米，先钻孔至大溶洞处，再下放及插打内嵌钢护筒（内径比桩径大20～25厘米）到溶洞底部，再换用正常小钻头钻进。
2.5.2、钢护筒跟进方法
⑴钢护筒的选择
内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m （h 为超前钻确定的溶洞高度，H 为溶洞顶到地面加30厘米的高度）；单层护筒内径大于桩直径10cm ，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm ，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm ，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接顺直，用卷扬机成型。钢护筒要有一定的刚度，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。
⑵内护筒的沉放
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，说明顶部已成孔并且圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机（或桩机自身重量）把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。
用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于钢护筒外径3-5cm ，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。
如果冲击钻在坚硬岩石中的扩孔系数较小，不能满足钢护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔竖直，无歪斜、缩颈。
⑶内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理
在内护筒底部及顶部100cm 范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。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/s。灌浆处理后，即可重新冲孔。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(同时有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。重新冲钻，直至嵌入完整基岩。
2.6、填充混凝土
对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者担心成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土的方法处理。施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法，当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
有些较大的半填充的溶洞内，部分填充物强度较高，形成类似“探头石”等地形，在钻孔时容易发生偏孔卡钻，有这种现象时，采用填充混凝土处理效果较好。
2.7、洞底岩面上钻孔施工方法及技术措施
钻孔穿过溶洞后到达溶洞底板时，钻进速度明显比溶洞内钻进速度会降低，且绳摆动有所加大。若溶洞底板岩面倾斜、呈现台阶、或基岩因溶蚀程度不同而倾斜，极易造成钻孔过程偏孔。因此，钻进达溶洞底板时，需调整钻机冲程，改用小冲程钻进，并随时检查孔位。当主绳摆动加大，并朝同一方向偏离桩孔设计中心时，则说明已发生偏孔。
2.7.1、回填片石纠偏
发现有偏孔现象时要及时纠偏，以免产生严重偏孔，超出规范允许值。可在孔内回填高强度的大块片石，采用小冲程冲孔纠偏。一次纠偏不到位，则反复几次回填片石，达到破碎斜面，校正偏孔。对于斜岩岩石强度不大和偏孔不严重的钻孔，采用此办法一般可以解决偏孔问题。
2.7.2、水下爆破纠偏
对于斜岩岩石强度过大和偏孔严重的钻孔，采用回填纠偏效果不明显，或不能纠偏时，可采取采用水下爆破纠偏。
⑴钻孔
采用小型地址钻机在斜岩处钻一个炮孔，Φ=110mm，深度要深入斜岩3米左右。炮孔钻孔采取钢套管跟进成孔。钻孔达到要求孔深后，要清除孔内残渣和泥浆内的泥砂，可利用地质钻机进行清孔。为防止钢套管拔出炮孔再沉淀堵孔，必须在钢套管内再装入通长塑料套管。待塑料套管套入后，就可以把钢套管拔出炮孔外，而塑料套管仍在原位置不动，塑料套管起到保护炮孔不堵塞。
⑵装药、爆破
钻孔桩深孔水压爆破，其药包属于内部作用药包。控制药量多少的设计原则是：药包量致使炮孔围岩破碎或产生的裂缝被控制在桩径范围以内即可。目前，采取的计算方法如同深孔水压爆破那样，即需破碎的体积乘以单位用药量就是炮孔的总装药量。单位用药量q 经试爆最后确定为1.2kg/m3，炮孔总装药量Q=q×V，V 根据实际钻孔深度确定。把总装药量分成几个药包，每个药包为0.8kg 即4卷乳化炸药，每个药包的4卷炸药作成长40cm 的条形药包，在孔外用宽胶布将药包以间距（条形药包中心至中心）1m 绑在与一根与炮孔深度相同长的钢筋上, 把绑有多个药包的钢筋顺着塑料套管放入炮孔中，采取电起爆，每个药包的电雷管串联即可。为了安全起爆，必须有专业人员采取起爆器引爆。
⑶冲击钻钻孔
钻孔桩孔内采用深孔水压爆破之后，可以立即用冲击钻冲砸斜岩岩面。达到纠正偏孔的目的。
3、岩溶处理方案及工程数量汇总
3.1、海角石大桥桩基岩溶处理范围及主要方法
3.2、海角石大桥桩基岩溶处理预计工程数量汇总
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4、岩溶处理应急预案
4.1、漏浆
4.1.1、采用冲击钻冲孔施工时, 可将钢护筒坐落在亚粘土层上, 再继续冲击成孔; 4.1.2、发现漏浆及时补浆。 坍孔的处理方法:
⑴、当成孔深度不大时, 可全孔回填粘土, 暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层, 方可重新钻孔;
⑵、当成孔深度较大时, 可将钢护筒一直坐落在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上, 护筒周围回填粘土, 挤实, 再重新钻孔。
4.2、卡 钻
卡钻的原因和处理方法:
4.2.1、 冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻, 应经常对冲击钻进行补刃; 4.2.2、孔不圆, 形成梅花孔；
4.2.3、十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。
钻头在冲击填充的片石时, 冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住, 钻头不能上下, 可用小冲击钻冲动, 或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出。
4.2.4、钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。
钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞, 钻头倾斜, 提不出来, 应放小炮炸掉顶板岩, 一般用药量为0.2～0.4kg ,一次不行可反复几次, 在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。
4.2.5、发生卡钻事故后，不宜强提钻头, 免得拉坏机械, 拉断钢丝绳, 掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。
4.3、斜 孔
由于溶洞面倾斜或出现探头石, 致使钻头沿软的低的部位下滑造成斜孔。解决办法是回填片石, 反复冲击, 直至调正为止，若实在无法调正则采取灌注水下砼处理方式, 待强度形成后用小冲程打紧锤反复冲击, 直至调正过来为止。
4.4、漏 浆
4.4.1、在冲击成孔中, 由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通, 泥浆迅速流走, 水头高度急剧下降, 造成漏浆。施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土, 一旦出现漏浆, 要及时回填片石、粘土冲击造壁, 并马上补水, 防止水头高度继续下降。
4.4.2、意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取回填片石黏土，反复冲击直至不漏浆为止，使钻孔顺利通过岩溶区。
4.5、埋 钻
埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外, 如果未及时提钻, 漏浆后坍孔, 钻头便被埋在孔中。
处理方法:
4.5.1、人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺10m 以内, 地下水易于控制, 没有大的承压力, 人可以下到桩孔中去边挖坍落的泥石, 边护筒跟进, 一直挖到钻头位置, 护筒也跟进到钻头位置。
4.5.2、真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部, 用9 m3 空压机通过50～66 mm 钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25 mm的情况。
第五章 质量控制要点与具体要求
（一）采取隔孔施工程序
冲击成孔必须遵循隔孔施工程序，特别是两台或两台以上钻机在一个墩台上同时作业，由于互相振动干扰，表层覆盖层钻进时，容易造成钢护筒尚未跟进的情况，砂层液化坍塌。钻进至溶洞后，再同一层溶洞施工，容易造成干扰，甚至埋锤现象的发生。接近成孔时，其它钻机要暂停施工，防止孔故发生。
（二）确保桩身成孔垂直精度
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钢护筒的中心位置，也可以通过钢丝绳判断成孔的垂直度，成孔后采用探笼测试垂直度和圆度。
（三）确保桩位、桩顶标高和成孔深度。
在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm ，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。
为有效地防止塌孔、桩孔偏斜等现象，除了注意钢丝绳的偏移量外，应根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm 就要及时调换钻头。 （四）、混凝土灌注
溶洞内均采用片石粘土造壁，灌注混凝土后，由于压力增大，有可能击穿溶洞护壁，造成混凝土流失，导料管底部脱空后，造成断桩。因此在灌注过程当中，要密切注意泥浆面的变化，出现情况及时提拔导料管，拔出钢筋笼，重新冲击成孔。钢筋笼难以拔除的，可派潜水员割除钢筋笼。
第六章 安全控制要点与具体要求
一、安全因素及要求
1、安全交底，桩基开工前应对作业人员进行详细的安全技术交底，交底内容应包括地质情况、溶洞位置、溶洞高度、具体操作技术等。
2、负责桩机操作人员，必须持证上岗，熟悉操作规程，有操作经验，对工作认真负责。能自觉遵守劳动纪律，严格执行各项规章制度；操作时不得穿拖鞋。
3、钻机安装牢固，防止倾斜。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
4、钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地质，随时补充泥浆，保证孔内水位。冲击钻施工时，应对附近建筑物的安全检测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防人员掉入孔内。
5、当冲击钻孔时，吊钻头的钢丝绳的松弛度应掌握适当。
6、电动卷扬机在工作中，如遇停电或停机检查保养时，应将电源关闭，工作停止后，应将电关闭，锁好开关
二、安全控制措施
1、注意安全用电，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。 2、每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等，及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。
3、工作平台钻机平台上应满铺脚手板及设置栏杆、走道，并应随时清除杂物。 4、凡不正在施工的孔口，均应加防护盖；冲击钻钻进作业中，应经常检查钢丝绳损伤情况，如断丝超过5%时，应及时更换钨金套，应作拉力试验，钢丝绳与钻头连接的夹子数，应按等强度安装。
5、钻机的卷扬机钢丝绳在卷筒上应排列整齐，卷绕钢丝绳时，严禁工作人员在其上跨越，卷扬机筒上的钢丝绳不得放完，应至少保留三圈，严禁人拉钢丝绳卷绕及用脚踢。
6、泥浆池要加高度不小于80cm 安全围栏，并设安全警示标志。
第七章 环保措施
一、环保影响因素分析及环保要求
1、冲击钻机施工噪声大，夜间施工对附近居民造成影响，应协调好关系。 2、泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求必须及时清运渣土，防止污染。
二、环保控制措施
全面控制施工污染，减少污水、空气粉尘及噪音污染，严格控制水土流失，维护生态平衡，全面达到国家、行业和地方政府政府的自然保护、环保、水保标准。施工过程中有完善的环保、水保措施，废水、弃碴、泥浆以及工程垃圾按规定排放、处理，完工后及时恢复植被，确保工程所处的环境及沿线水域不受污染和破坏。