溶洞灌浆施工方案.docx
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溶洞灌浆施工方案.docx
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溶洞灌浆施工方案
目录
第一章编制依据……………………………………………2
第二章工程概况……………………………………………2
第三章总体施工部署………………………………………3
第四章溶洞处理施工方法…………………………………8
第五章现场施工组织架构…………………………………14
第六章钻探及灌浆加固施工技术要求……………………14
第七章施工质量管理措施…………………………………17
第八章文明施工及安全保证措施………………………19
第九章施工过程应急及抢险措施…………………………20
第一章、编制依据
1、建筑地基基础工程施工质量验收规范及佛山市桩基质量验收规范。
2、《中信.山语湖项目C1区桩基工程施工图》
3、《C1、C2、C3区地质勘查报告》
4、《23#、24#、25#栋桩基超前钻地质勘查报告》
第二章、工程概况
一、工程概况
23#、24#、25#座桩基础采用预应力管桩复合地基上筏板基础。
《23#、24#、25#栋超前钻报告》显示本场地溶洞较多、较大且较厚,溶洞率达44.54%、厚最大达23.20m。
设计要求在筏板施工前必须对基以下30m深度范围内的溶洞进行灌浆处理,其中23座共有22处溶洞灌浆处理、24、25座共有30处溶洞灌浆处理。
二、工程地质概况
根据钻孔揭露,场地岩土层按其地质年代和成因类型的不同自上而下划分为人工填土层、冲积土、残积土层及石炭系基岩。
分别叙述如下:
人工填土层土性主要为粉质粘土,为新近填积土,层顶标高3.93~4.08m,平均4.01m,揭露厚度1.60~1.90m,平均1.75m。
冲积层粉质粘土:
灰褐色,褐黄色,稍湿,可塑,粘性好,本层位于地表,层顶标高1.82~5.96m,平均2.71m,揭露厚度0.80~4.90m,平均3.01m。
冲积层淤泥质土:
灰褐色,灰黑色,饱和,流塑,粘性一般,稍具臭味,含少许砂粒,层顶埋深0.80~2.10m,平均1.45m,层顶标高-0.12~1.23m,平均0.56m,揭露厚度2.60~3.50m,平均3.05m。
冲积层粗砂:
灰褐色,褐黄色,饱和,稍密~中密,颗粒分选性差,含少许粘粒,本层位于地表,层顶标高约2.44m,揭露厚度约4.10m。
残积层粉质粘土:
褐黄色、褐红色,稍湿,硬塑,粘性好,为碎裂岩残积土,本层分布广泛,全部钻孔有揭露,层顶埋深0.00~4.90m,平均0.42m,层顶标高-3.08~6.83m,平均3.73m,揭露厚度2.80~18.30m,平均4.73m。
全风化碎屑岩:
褐黄色,褐红色,风化剧烈,岩芯呈坚硬土状,原岩结构清晰可辨,遇水崩解,本层分布广泛,全部钻孔有揭露,层顶埋深3.20~18.30m,平均5.15m,层顶标高-14.07~2.53m,平均-1.01m,揭露厚度2.70~15.90m,平均5.63m。
强风化碎屑岩:
褐黄色,褐红色,风化强烈,岩芯呈半岩半土状和坚硬土状,遇水崩解,本层分布广泛,全部钻孔有揭露,层顶埋深6.50~27.60m,平均10.78m,层顶标高-25.16~-1.14m,平均-6.66m,揭露厚度1.90~26.80m,平均6.93m。
中风化灰岩:
灰色,隐晶质结构,岩芯呈碎块状和短柱状,岩质硬。
局部有溶蚀现象。
岩体基本质量等级为IV级。
本层分布广泛,层顶埋深9.70~46.30m,平均20.67m,层顶标高-42.22~-4.41m,平均-16.56m,揭露厚度0.17~13.00m,平均2.51m。
微风化灰岩:
灰色,隐晶质结构,岩芯呈柱状和短柱状,岩质硬,锤击声脆,局部有溶蚀现象,部分钻孔揭露有溶洞。
岩体基本质量等级为III级,本层分布广泛,全部钻孔有揭露,层顶埋深9.90~47.20m,平均22.15m,层顶标高-43.12~-4.57m,平均-18.18m,揭露厚度3.40~8.47m,平均4.69m。
第三章、总体施工部署
溶洞处理施工可在基础预应力管桩桩基施工后完成。
施工总体工艺:
建议采用先勘探机每桩引孔进行高压注浆或高压水泥砂浆灌注,注浆从溶洞标高最深处开始,溶洞标高最浅处结束。
23座、24座、25座筏板下溶洞分布一览表
楼座
孔号
孔口标(m)
洞顶深度(m)
洞底深度(m)
洞高(m)
充填状况
灌浆料
23
Zk12
3.46
23.20
24.70
1.50
半充填粉质粘土
①
27.40
29.50
2.1
半充填可塑状粉质粘土
Zk20
3.40
22.00
25.90
3.90
半充填可塑状粉质粘土和砂
①
Zk22
3.70
24.20
27.60
3.4
充填可塑状粉质粘土
①
Zk26
3.80
21.80
24.90
3.10
充填可塑状粉质粘土
①
Zk28
3.87
19.40
27.40
8.00
充填可塑状粉质粘土
①
Zk29
4.00
20.90
23.70
2.80
充填可塑状粉质粘土
①
Zk30
3.96
19.10
21.40
2.3
充填软塑状粉质粘土
①
23.20
26.70
3.5
全充填软塑状粉质粘土
Zk31
3.44
19.10
21.80
2.70
充填可塑状粉质粘土
①
Zk32
3.58
20.90
24.40
3.5
充填可塑状粉质粘土
①
Zk36
3.51
17.80
19.80
2.00
充填可塑状粉质粘土
①
Zk38
3.82
19.30
25.20
5.90
充填可塑状粉质粘土
②
25.60
26.22
0.62
无充填
Zk46
3.64
19.10
22.30
3.2
全充填可塑状粉质粘土
①
Zk50
3.48
20.30
26.50
6.20
串球状、半充填可塑状粉质粘土
①
Zk51
3.56
20.10
22.10
2.00
充填可塑状粉质粘土
①
Zk52
3.67
18.20
20.70
2.50
充填可塑状粉质粘土
①
Zk54
3.79
18.70
22.10
3.40
全充填中砂
①
Zk56
3.96
18.70
22.50
3.80
串球状、全充填软塑状粉质粘土
①
Zk57
4.08
24.60
30.80
6.2
充填可塑状粉质粘土
①
24
Zk12
4.28
18.80
20.00
1.20
充填可塑状粉质粘土
①
25.20
27.20
2.00
无充填
②
30.00
34.40
4.4
无充填
Zk22
4.08
20.40
21.60
1.20
充填可塑状粉质粘土
①
23.10
46.30
23.20
串球状、充填可塑状粉质粘土
Zk29
3.75
21.90
22.50
0.60
充填可塑状粉质粘土
①
29.30
32.40
3.10
充填可塑状粉质粘土
Zk28
3.44
22.30
23.80
1.50
无充填
②
29.70
37.50
7.80
半充填可塑状粉质粘土
Zk32
2.85
30.00
33.00
3.00
无充填
②
Zk33
3.07
20.10
26.10
6.00
串球状、充填可塑状粉质粘土
27.20
37.20
10.00
半充填可塑状粉质粘土
Zk10
2.68
17.30
20.50
3.20
串球状、充填可塑状粉质粘土
①
21.60
22.90
1.30
串球状、充填可塑状粉质粘土
24.00
25.00
1.00
半充填可塑状粉质粘土
28.00
29.00
1.00
半充填可塑状粉质粘土
30.30
35.60
5.30
充填可塑状粉质粘土
Zk34
2.38
29.00
42.00
13.00
半充填可塑状粉质粘土
①
Zk36
2.22
25.50
25.70
0.20
无充填
②
27.80
41.50
13.70
充填可塑状粉质粘土
Zk39
2.01
20.60
22.00
1.40
充填可塑状粉质粘土
①
29.90
39.20
9.30
充填可塑状粉质粘土
Zk40
1.98
25.20
38.40
13.20
充填可塑状粉质粘土
①
Zk43
3.90
17.08
17.58
0.5
充填可塑状粉质粘土
①
Zk44
3.20
18.50
20.00
1.50
充填可塑状粉质粘土
①
21.90
32.40
10.50
充填可塑状粉质粘土
①
Zk45
2.88
24.00
33.10
9.10
充填可塑状粉质粘土
①
Zk47
2.88
18.20
19.00
0.80
充填可塑状粉质粘土
①
22.30
22.99
0.69
充填可塑状粉质粘土
23.40
33.57
充填可塑状粉质粘土
Zk48
4.27
17.50
19.00
1.50
充填可塑状粉质粘土
①
19.43
35.25
15.82
充填硬塑状粉质粘土
Zk49
4.25
18.73
35.18
16.45
半充填硬塑状粉质粘土
①
Zk55
4.02
30.19
35.59
5.40
充填可塑状粉质粘土
①
Zk58
4.49
18.30
23.10
4.80
充填可塑状粉质粘土
①
28.20
36.60
8.40
充填可塑状粉质粘土
Zk62
4.20
29.10
31.40
2.3
无充填
②
25
Zk2
5.75
15.30
18.40
3.10
充填可塑状粉质粘土
①
Zk29
4.96
12.90
14.10
1.20
无充填
②
17.00
18.40
1.40
无充填
29.00
33.50
4.50
无充填
Zk32
4.60
19.50
22.50
3.00
充填可塑状粉质粘
①
Zk36
4.37
20.30
21.70
1.40
无充填
②
23.40
26.10
2.70
充填可塑状粉质粘
Zk42
5.06
19.00
22.11
3.11
充填可塑状粉质粘
①
Zk56
4.45
13.60
15.10
1.50
半充填可塑状粉质粘土
①
19.00
31.50
10.50
充填可塑状粉质粘
Zk55
4.52
15.00
18.10
3.10
充填可塑状粉质粘
①
20.00
30.00
10.00
半充填可塑状粉质粘土
Zk59
4.55
14.30
17.80
3.50
充填可塑状粉质粘
①
18.10
22.80
4.70
充填可塑状粉质粘
23.50
28.00
4.50
半充填可塑状粉质粘
Zk60
6.03
15.60
21.20
5.60
串球状、半充填可塑状粉质粘
①
Zk62
6.08
16.50
20.40
3.90
串球状、充填可塑状粉质粘
①
注:
灌浆材料:
①为水泥浆;②为水泥砂浆
23座、24座、25座预应力管桩溶洞钢管桩处理分布一览表
楼座
孔号
桩号
洞顶深度(m)
洞底深度(m)
洞高(m)
充填状况
灌浆料
23
Zk35
69、95
17.10
21.10
1.60、1.90
半充填粉质粘土
M30水泥砂浆
Zk40
70
Zk39
96
Zk6
106、107、132、133
16.50
17.10
0.60
全充填可塑状粉质粘土
Zk21
195、196
18.60
20.40
1.80
充填可塑状粉质粘土
Zk22
169、170
22.90
24.20
3.40
充填软塑状粉质粘土
Zk2
185
Zk1
210、211、212、237
18.10
21.80
2.70
半充填可塑状粉质粘土
Zk31
251、269
19.30
20.00
0.70
充填可塑状粉质粘土
合计
19根
24
Zk57
48、49、58、59
29.60
30.00
0.40
充填可塑状粉质粘土
Zk43
103、104、125、126
17.08
17.58
0.50
充填可塑状粉质粘土
Zk44
105、106、127、128
18.50
20.00
1.50
充填可塑状粉质粘土
Zk47
86、87
18.20
19.00
0.80
充填可塑状粉质粘土
Zk27
167、168、189、190
16.30
17.20
0.90
充填可塑状粉质粘土
Zk11
215、216
18.00
20.30
2.30
珠串状溶洞,充填可塑状粉
Zk10
237、238
17.30
25.00
5.40
充填可塑状粉质粘土
Zk7
256、257、277、278
19.50
20.60
1.1
充填可塑状粉质粘土
Zk10
258、259、279、280
17.30
25.00
5.40
充填硬塑状粉质粘土
合计
30根
25
Zk56
48、49、58、59
29.60
30.00
0.40
无充填
合计
4根
附图:
23座、24座、25座筏板基础下溶洞灌浆平面布置图
23座、24座、25座预应力管桩钢管桩平面布置图
一、溶洞加固处理的目的
由于基底或桩端距溶洞洞顶距离近,基底或桩端附加应力对洞体影响不太大,要求洞内充填物承载力不高,对溶洞内填充物桩侧摩阻力要求较高。
溶洞一般情况下短时间内其变化不明显,但当其受到附加应力影响时,空洞顶板土体会产生崩塌扩展现象,最终会引致洞体顶板失稳陷落,危及建筑物的安全。
因此,溶洞处理的目的旨在:
1、堵塞溶洞与外界的直接漏水通道,防止水土流失;
2、充填洞体内空隙,防止洞壁土体崩塌;
3、加固洞内原充填的欠固结的软弱土体,防止软弱土体在受附加应力及自重影响下产生较大的固结沉降变形,使洞内充填物与洞壁间产生过大的空隙;并且一定程度提高洞内填充物承载力特征值和桩侧摩阻力特征值。
二、溶洞加固原理及原则
(1)加固原理
由于筏基或桩端是以相对稳定的硬土或岩层为基底持力层的,浅层溶洞系位于相对较硬的持力层下部,当溶洞不断扩大时,基底持力层将也不断变薄,随着洞体高度及宽度增大,当洞顶土体其支承及抗剪能力无法抗衡基底应力时,将发生塌陷事故。
所以浅层溶洞的进行处理的目的在于防止地基基础及地面产生塌陷,而浅层溶洞间具有连通性或水力联系,浅溶洞顶板往往较薄,溶洞洞体内部分为空洞,部分多为呈流塑软弱土体充填,该软弱土体为欠固结土体。
据此,我们利用钻探机钻孔,先根据洞底的充填情况,采用针对性注浆法、直接压力灌浆充填法,即先在钻孔内把注浆管下放至孔底后,用高压设备使纯浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来,冲击(切)洞内充填水体及土体,同时注浆管以一定速度旋转及渐渐向上提升至洞顶标高上大于0.50m,一来起到清孔、排水作用,二来起到使浆液与洞内残留土粒强制搅拌混合作用;然后将注浆管下放至需处理的溶洞洞底或预定位置,不提管直接由下至上压力灌注水泥浆,当孔口冒出纯水泥浆浆体时,进行封蔽性静压灌浆,如灌浆过程中单孔出现耗浆量大或灌浆压力无法提升时,可能出现了漏浆现象,必须改用水泥化学浆灌浆堵封漏浆通道。
采用静压灌浆法在孔内注入高浓度水泥化学浆,使水泥化学浆液在压应力的驱动下扩散、渗透到空状的洞及软土中去,一来充填填土的孔隙及岩体裂隙,排挤出孔隙中存在的自由水和气体,并产生胶结作用,形成新的整体;二来形成劈裂灌浆,使浆液在洞内及周边软土中形成呈树根网络状水泥固体;三来通过水泥化学浆的快速凝固作用,堵塞洞体与外围的透水通道,进一步迫使洞内空洞得到充分的填充,待浆体凝固后,在溶洞中形成一个强度较高的固结体,从而起到既置换、加固洞体软弱土体及充填空洞作用,又起到洞体上下板块的承接作用,从而达到加固目的。
三、溶洞处理方法
1、对于内有填充物的溶洞,可通过高压注浆,桩基钻孔应钻穿溶洞至底部完整基岩,采取高压注浆方法由底部向上对溶洞进行加固处理,使得填充物被压溃、劈裂、挤压、置换等效果,达到封堵溶缝隔断水源,浆液沿基岩裂隙渗入充填溶洞中,并将填充物转化为具有一定强度的结石体或硬塑状土。
2、对于溶洞有少量或无填充物的情况下可采用灌注水泥砂浆,将浆液充填溶洞中,使桩底洞隙封闭。
3、对于厚度小于3m的溶洞,采取二孔施工;厚度大于3m的溶洞,采取梅花式间距为1.5m布设注浆孔。
3、对于溶洞垂直多层分布(串球状),且底部溶洞埋藏较深,应对底部溶洞进行高压灌浆处理,以便可以采用上部完整性较好基岩作为桩端持力层。
第四章、溶洞处理施工方法
根据溶洞洞内无充填或呈半充填为可塑或软塑状土体充填状态,即使是洞内无充填的溶洞,洞内液体多呈泥浆状,浆体比重较大,具较大的悬浮力,直接填料法难施工。
因此,应根据钻探结果及结合设计要求,进行具体分析,采取不同的处理手段及施工工艺和施工顺序进行灌浆加固处理。
成孔要求:
为进一步查明溶洞的分布范围及洞体的范围和溶洞的平面位置,对需进行灌浆处理的溶洞,钻孔灌浆成孔孔数按1.5m×1.5m网格或梅花形分布布孔,钻孔灌浆点宜按网格状放射线布置,钻孔采用钻机成孔,成孔深度进入基岩面以下不少于3.0m,且至需灌浆处理的溶洞洞底下约300mm。
如下图所示:
为查明溶洞的分布范围,以原钻孔点ZKA为例,在进行土、溶洞施钻前,以原地勘报告所显示的钻孔点放坐标点,在以ZKA为中心,东西南北方向间距1.5m呈放射状进行钻孔。
直至在某方向钻孔过程中未揭露有土、溶洞止,钻孔过程中记录每个钻孔的成孔情况,作为溶洞施工处理的依据。
(一)、直接静压灌浆充填施工工艺
对洞内充填可、软塑状态土体的溶洞,为防止洞内欠固结的软弱土体产生过大的固结变形,使洞顶出现脱空现象,形成空洞,需对洞内土体进行压力注浆充填处理。
1、高压侧向喷射洗孔注浆(水泥浆)
钻机成孔(直接利用钻探钻孔)→下落高压注浆管→高压喷射浆(浆体水灰比约0.6~0.7)→喷嘴旋转及提升→提管至第一层洞体顶板上大于0.50m时停止喷浆→拔管→洗管。
2、直接压力灌浆充填(水泥砂浆)
在已洗孔的孔内及时将注浆管下放至需处理的溶洞洞底→不提管直接通过高压浆泵由下至上压力反灌水泥砂浆→反灌法注浆至钻孔孔口冒出纯浆体→封孔压力注浆至灌浆压力达到约0.3~0.5Pa或地面土体出现冒浆时可停止灌浆。
灌浆过程采用主灌孔与观测孔结合,灌浆点按网格状放射线布置,灌浆点间距约1.5m,采用钻机成孔,成孔深度至洞底;灌浆孔控制范围系在灌浆孔灌浆时,边沿观测孔直接冒浆为主。
(二)、静压灌注水泥浆+预埋管压力灌浆充填施工工艺
本工程预应力管桩下钢管桩注浆采用钻孔灌注水泥砂浆(水泥浆)+预埋管压力灌浆充填处理。
施工工艺顺序:
成孔→预埋钢管→洗孔→预埋管压力注浆→开放式灌注水泥砂浆充填→预埋管压力注浆
1、预埋管压力注浆
此工艺用于预应力管桩下钢管桩注浆的溶洞;施工工艺如下:
A.埋管:
孔内埋设一根梅花型每0.5米开1孔直径为10mm的钢管;长度根据设计图纸要求的深度进行下料,钢管连接处进行加强焊接。
B.孔排渣:
将压浆管下至旋喷桩桩顶,自上而下,采用高压水冲洗钻孔内沉积(沉渣)物进行排渣,直至反滤水变清为止。
C.放式注浆:
洗孔完成后,进行孔底灌注纯水泥浆,直至孔口排出水泥浆为止。
D.拆管封孔:
当灌浆压力大于0.5Pa(施工经验显示,当浆压力>0.5Pa时,地面开始出现上抬或开裂冒浆),而长时间(约10分钟)不进浆或进浆量很少时,应停止注浆,稍后拆除注浆管并封孔。
E.洗管:
拆除注浆管后必须及时清洗注浆管及高压泵。
质量控制:
灌浆及注浆过程必须注意观测旁边钻孔孔口冒水、冒浆情况,以此分析洞体的充填质量,当单孔水泥灌注量超过预计的量较大,但灌浆压力达不到0.3Pa时,暂停灌浆(为防止堵管,要进行适当的提管及洗管处理),约3小时后再重新开始灌浆,若为多孔灌浆,则跳孔进行,灌浆压力无变化或达不到设计要求时,停止灌浆待分析研究处理。
2、洞内静压灌注水泥砂浆充填
对于少量充填物或无充填物的溶洞可进行此灌浆工艺施工
3、预埋管压力注浆
此阶段灌浆目的在于补灌、充填空隙作用,灌浆过程先进行完全开放式注浆排水,后封蔽压力灌浆。
其目的是,待洞内浆体初凝及充填物沉积稳定后,为防止洞体顶板底与注浆固结体顶面间出现脱空现象,进行补浆填缝处理。
灌浆过程采用主灌孔与观测孔结合,灌浆点按网格状放射线布置,灌浆点间距约1.5m,采用钻机成孔,成孔深度至洞底;灌浆孔控制范围系在灌浆孔灌浆时,边沿观测孔直接冒浆为主。
质量控制:
灌浆及注浆过程必须注意观测旁边钻孔孔口冒水、冒浆情况,以此分析洞体的充填质量,当灌浆压力达到设计要求,或灌浆压力未达到设计要求但地面土体松动冒浆时,停止灌浆。
(三)、溶洞钻孔封孔处理
因在基坑底下开孔施工,钻孔会产生冒水或涌水现象,要求对存在相对深层土洞的钻孔或出现漏水现象的钻孔进行钻孔封孔处理,封孔深度至岩层面;施工工艺如下:
1、将棉纱球放入钻孔内,用注浆钢水管压下至岩层面;
2、不提管,利用钢管为注浆管压入纯水泥浆,直至孔口冒出纯浆体为止。
3、对基坑开挖后出现冒水现象的钻孔,须进行水泥化学浆灌浆封孔处理。
(四)、溶洞埋深浅且洞体较高时处理要点
据勘察资料显示,局部钻孔位土、溶洞埋深较浅且洞体较高、顶板薄的溶洞,且相邻钻孔土、溶洞之间具有连通性,为防止预应力管桩周边范围砂土的流失,造成桩破坏,所以结合桩施工记录,对此范围内土、溶洞灌浆施工制定以下施工要点:
(1)注浆钻孔施工:
先采用地质钻机对管桩附近勘察资料揭示有溶洞点的范围进行放射性补钻孔,并将补钻孔间距调整为1.5m,钻孔深度控制在桩基岩持力层3m左右,即可终孔。
钻孔孔径开孔为130mm,终孔直径为130mm,钻孔垂直度保证<1%。
(2)埋设孔口注浆管:
进行注浆施工前,先对所有钻孔孔深由大到小的顺序实施预埋管及灌浆。
(3)采用高压喷射清水进行冲洗:
孔口注浆管埋设1天后,先采用高压方式喷射清水对钻孔进行冲洗,将注浆管分段下入孔底,每段注浆管须连接紧密并采用麻丝密封。
喷射清水采用从下而上的方式。
(4)采用静压注浆方式进行注浆:
按要求进行清水喷射洗孔后,再采用高压注浆方式进行注浆。
将注浆管分段下入孔底后,从下而上进行注浆,注浆采用单管注浆方式。
为保证水泥浆液在连通溶洞中具有较好的流动性,静压注浆开始时采用较稀的浆液和较低的注浆压力,随后逐渐增加浆液浓度及加大注浆压力,在注浆过程中要观察透气孔的返浆情况,可以此作为洞内灌浆情况的参考值。
(5)封孔:
静压注浆结束后,若注浆孔口冒浆,需对孔口进行封闭处理,防止浆液流出;若注浆结束后孔内浆液有流失,需补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。
第五章、现场施
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