一、适用范围
本作业指导书适用于新建南广铁路NGZQ-8标段桥梁工程钻孔桩钻孔施工。
二、施工准备
1.在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计,阅读、审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施,提出应急预案。对施工人员进行技术交底,对参加施工人员进行上岗前技术培训,考核合格后持证上岗。
2.现场施工机械、人员配置满足施工需要。
三、工程概况
本桥起始里程D2K370+506.74,终止里程D2K371+282.34,采用23×32m现浇后张预应力混凝土简支箱梁.墩身最高为14.5m,最低为3.5m。墩台基础均为φ1.25m钻孔灌注桩,桩长47~25m不等,承台厚度为2.5m,广州台尾加台厚度为4.0m。桥墩均采用圆端型桥墩,桥台采用矩形空心台。
D2K370+894.54牛鼻咀特大桥跨越肇庆高要市大湾镇牛鼻咀水库,水库坝顶标高32.689m,坝宽4.8m,坝高9.9m,水深7~8m。在D2K371+017.5处跨越一3m宽碎石村道。
该段地表水体发育,桥跨越牛鼻咀水库,常年积水,水量极为丰富,水深7~8m,最深可达13m,雨季及暴雨时水量增大,水位升高。桥址区小沟中有常年流水、鱼塘水及灌溉流水,主要受大气降水补给。地下水主要为孔隙潜水,基岩裂隙水及碳酸盐岩类岩溶水三类。其中孔隙潜水主要赋存第四系冲洪积层和全风化花岗岩中,受大气降水及地表水的渗入补给,地水位随季节而变化;基岩隙水:强~弱风化花岗岩裂隙较发育,赋存有少量的基岩裂隙水,水量贫乏。根据水质分析结果,地表水对混凝土不具侵蚀性,地下水对混凝土具有H1级酸性侵蚀。
四、施工工艺
1.开钻前准备工作:
(1)详细掌握溶洞出现的位置,并推断其范围大小,根据其高度确定采用的具体施工方法,原则上3m高度以下的溶洞采用常规回填片石粘土施工,3~6m高度的溶洞可采用注浆法施工,6m高度以上的溶洞方可采用钢护筒跟进的施工方法。在覆盖层土质极易塌陷地区如回填土松软地带,不论溶洞高度多少,钢护筒埋设深度均不得小于2.5m,以防塌孔。护筒埋设严格按照相关 规范施工,保证护筒周边和筒脚处必须用粘土填实,不得使用砂性土,正式开始开钻后当钻进深度超过护筒前,应在孔内填入小片石,用钻头冲击使小片石挤入护筒底口孔壁,对该区段孔壁进行加强固壁处理。
(2)对有溶洞的桩位地质、水文地质资料进行分析,制定详细的施工方案和施工技术保障措施。
(3)每个有溶洞孔位的地质柱状图和施工方案都应单独列出,发给相关人员,让具体操作者、技术员、作业队长都明确溶洞的具体位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案和应急措施。
(4)备足成孔用泥浆、粘土、片石等必备材料,确保溶洞钻穿时能迅速补浆、补水,预防塌孔,并及时抛填片石、粘土,以恢复正常的钻孔作业。
2.具体施工方法
1.片石粘土法
(1)片石:石料要求选择硬质,节理裂隙不发育的,有自然级配的片石,强度30~60Mpa为宜,尺寸不大于40cm。
粘土:应选用优质粘土,含砂率不大于5%,塑性指标在17%~25%之间为宜,并将粘土装入编织袋备用,或做成直径15~20cm泥球。
水泥:现场应该准备适量的袋装水泥。
备用材料土石比例为土:石=0.5:1~1:1(体积比),水泥按每米2包考虑。
(2)当钻至溶洞顶1m左右时,变换小冲程,逐渐将洞顶击穿,以防止卡钻。
(3)一旦发现孔内泥浆水位下降立即集中填片石、粘土,防止塌孔,工地应备有一台装载机用于回填土石,回填要及时,否则容易发生塌孔。
(4)溶洞回填高度在洞顶以上1~1.5m,再多效果则会下降。每进尺0.5m回填一次,冲进时要用不大于1m的小冲程开冲,钻头锤质量宜大于5t,目的是使粘土和片石充分挤入溶洞,使其尽快在溶洞内形成有效地泥石壁。
(5)钻孔过程中应保持孔内泥浆水位。
(6)遇到溶洞上方为易坍塌的覆盖层发生坍塌状况时,应立即抛填片石和粘土,下部以抛填片石为主,上部按比例抛填土石,回到塌方部位。
(7)在回填的土石中添加稻草等物效果更好。
2.注浆法
(1)采用低标号水泥,水灰比为0.5~1,开始用稀浆,以后尽量用稠浆。
(2)应采用促凝的外加剂,减少扩散面积。压降过程中,需有水泥浆凝固的停滞时间,一般每压20t间歇2h,,加了促凝剂的可减少间歇时间,水玻璃与水泥重量比在1:15~1:20之间。
(3)可在水泥浆内加土、细砂、粉煤灰等填充剂。
(4)注浆压力一般在0.1~0.3Mpa,压力不大于0.5Mpa。
(5)对于较大溶洞可钻直径100mm以上大洞,注砂石填充。
(6)每个承台钻孔不小于4个,最好每个桩位一个注浆孔。
(7)注浆孔洞应按从深到浅的顺序进行,先压满下面孔隙再压注上面的,但应该隔孔进行注浆。
(8)注浆过程中要观察承台附近或更远处是否有冒浆现象发生,遇此情况应暂停注浆。
(9)注浆标准应按设计提供的总量为上限,压力超过规定值时停止注浆,或是临近孔发生冒浆现象时停止注浆。
3.钢护筒跟进
钢护筒分9m、6m、3m三种长度尺寸,其直径均为1.4m,壁厚10mm.护筒跟进总长度以覆盖层厚度的四分之三计算,计算出长度后根据护筒的长度尺寸确定护筒跟进的节数,以先放下长度长的钢护筒,后放下长度短的原则跟进,尽量选用长度长的钢护筒,以减少分节数。此护筒跟进的方法只是为防止塌孔所采取的措施,不是堵溶洞的措施。
开钻前,应埋设直径1.65m,长度不小于2.5m的钢护筒,其埋设要点应符合前文提到的要求,然后正常钻进。钻进至钢护筒当前分节的长度后,提出钻头,放下钢护筒,采用25t吊机和LSV90振动锤插打,钢护筒插打到位后,采取临时打捎防止护筒掉落。然后钻机继续钻进,钻进至第二节钢护筒长度时,将钻头提出,接长钢护筒,钢护筒采用焊接连接的方法,并设4块加强连接板(150×200×10mm的钢板)。插打时倾斜度控制在1%以内,并设导向控制护筒中心与桩基中心的偏位在5cm以内。按此循环下放钢护筒直至护筒长度达到四分之三覆盖层厚度后,转入正常钻进,钻进过程中遇到溶洞后,按照回填片石粘土的方法进行堵漏,具体施工方法见上。
4.灌注水下混凝土堵漏
对于多次漏浆,回填片石粘土无作用的,必要时可采用导管法灌注低标号水下混凝土(C10)将溶洞填充封闭,当填到混凝土面不再下降即可。
为防止封孔灌注混凝土时,混凝土的侧压力大于孔内泥浆的侧压力,造成孔洞处泥浆护壁失去平衡而被混凝土挤破,造成混凝土流失,同样可以采用灌注低标号水下混凝土,灌注高度控制在超过溶洞顶1m范围,静置24小时后冲击钻进,使混凝土在孔壁形成混凝土护壁,可有效减少正常封孔时的混凝土流失现象,有利于提高封孔的质量。
五、质量控制
1.每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出,发给有关人员,让操作者、技术员、作业队长都知道溶洞的具体位置、大小、充填情况以及应采取的具体施工方案。
2.准备充足的泥浆、粘土、片石等材料,确保溶洞被钻穿时能够迅速的补浆、补水,预防塌孔,并及时抛填粘土、片石。
3.钻孔桩施工过程中如果发现漏浆,应马上向现场技术员反映,同时及时补浆,并根据现场实际情况和地质柱状图及时确定施工方案并上报监理和设计方,马上进行处理,不得延误时机。