桩基溶洞钢护筒施工方案
武咸公路改造工程
桩基溶洞处理钢护筒跟进施工方案编制单位：武咸公路改造工程第一项目经理部编制人：日期：
审核人：日期：
审批人：日期：
目录
一、工程概况
地理位置：项目位于武汉市武昌区与洪山区交界处。路线基本情况：
武咸公路：北起梅家山立交，
南止青菱立交，全长约7.5km，宽
50～70m。
沿线与津水路、南湖路、复兴
路、江国路、江民路、白沙二路、
白沙四路等相交。
二、工程地质情况概述
全线工程范围地质情
况大致分为三类：
第一类：
覆盖层：
杂填土、粉质粘土、
粉砂、细砂，覆盖层
厚度在2m～15m。
基岩：
微风化石灰岩
第二类：
覆盖层：
杂填土、粉质粘土、粉细砂、细砂，砾卵石等；
基岩：
粘土岩
第三类：
覆盖层：
杂填土、粉质粘土、
粉细砂、细砂，强风
化泥质砂岩；
基岩：
中风化泥质砂岩。
三、灰岩区溶洞特征
根据勘察结果，
场地沿线部分地段揭
露的基岩为灰岩及泥
灰岩，其中（K1+075～k1+250、k3+600～k4+935、k5+930～k6+200）路段是灰岩与泥灰岩上直接覆盖着全新统冲积相饱和粉细砂、中砂及中粗砂夹卵砾石层。场地附近近几十年多处出现地面塌陷，直接危及地面建（构）筑物的安全。
灰岩区溶洞是本场地主要不良地质作用和地质灾害，在近期武咸公路改造工程桩基施工过程中，多次处出现漏浆、塌孔现象，严重处引起地面塌陷，极大影响了两侧车行道的行车安全。
近期钻孔中漏浆塌陷的图片：
W125-3
W120-3
目前，以上两处已进行了回填加固处理，桩基施工停止。
通过灰岩区逐桩超前钻结果显示，灰岩区溶洞特征：
（1）见溶洞率高达40%；
（2）溶洞洞高大小不一，从0.4m～18.2m不等；
（3）溶洞层数从一层至四、五层不等，多层溶洞呈糖葫芦串珠状；
（4）溶洞多为填充型，部分为半填充或无填充型（填充物多为可塑或硬塑粘性土及少量灰岩碎块）；
（5）石灰岩岩芯表面均有不同程度的溶蚀；
（6）裂隙较发育，多被方解石脉充填，胶结良好。
四、溶洞处理措施概述
（1）对较小溶洞，先对溶洞顶部成孔，再跟进钢护筒至粉砂层底的基岩顶，然后用小冲程凿穿溶洞顶板，若钻进过程中泥浆损失较慢，应及时补充泥浆，并抛填片石、粘土块或C20砼充填挤实后再钻进。
（2）对较小溶洞，在凿穿溶洞顶板，先跟进钢护筒至溶洞顶，再用小钻头凿穿溶洞顶板，若钻进过程中泥浆损失较快，必要时可采取惨加速凝剂或水玻璃的水泥砂浆、C20混凝土进行封堵，并应及时补充泥浆。
（3）对于溶洞高度较大，采用下钢护筒跟进钻孔，辅以片石、粘土块或C20砼封堵的方法。对于糖葫芦串珠状的溶洞，根据情况
采用多层钢护筒递进的方法钻进。
多层溶洞时钢护筒跟进
五、钢护筒跟进施工方法
钢护筒壁厚δ=12～18㎜的钢板，孔深10米以下时采用12 ㎜厚的钢板，孔深10～30米时采用14 ㎜厚的钢板，孔深30米以上时采用18 ㎜厚的钢板，在厂家用机械集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为～7.5米，制作内钢护筒的内径D′=d+20cm（d为设计桩径）。下置钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层以及地表层的塌孔，首先将φ1.6m的钻头扩大至φ1.8m，正常钻进至溶洞上方约1m处，采用汽车吊辅助振动锤等打入设备，将钢护筒分节打入土层中至岩面。
（1）桩基内护筒跟进的施工工艺：
场地平整、定位埋设外钢护筒冲孔至溶洞顶（回填片石或C20砼）溶洞顶部处理下放内钢护筒
正常成孔至桩底标高（终孔）。
（2）钢护筒制作：外钢护筒的内直径为D=d+40cm（d为设计桩径），壁厚δ=12㎜，长度为2米；采用机械卷制加工制作；
内钢护筒：采用壁厚δ=12～18㎜的钢板，在厂家用机械集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为～7.5米，制作内钢护筒的内径D′=d+20cm（d为设计桩径）。制作好后运至施工现场。
（3）全程钢护筒跟进施工
本工程下置内钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层的塌孔，通过下置内护筒的作用，即可顺利穿越溶槽层至设计桩底标高，达到顺利终孔的要求；同时避免砼超灌甚至无法灌注至设计桩顶标高等情况。
将φ1.6m的钻头扩大至φ1.8m，正常钻进至溶洞上方约1m处，采用25T汽车吊辅助20T振动锤，先将内钢护筒分节打入土层中至岩面，再进行回钻成孔。在下沉钢护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，牢固的焊在内钢护筒顶部，并在护筒顶面的平面位置一定要居中，尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜。同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200，力求钢护筒垂直入土。若一旦发现有偏斜的趋势，马上进行纠正，将可能发生偏斜的不利因素消除在萌芽状态中。
内护筒沉入岩面后，先采用冲锤进行成孔一定深度后（注：进尺为～2米），及时采用25T汽车吊辅助振动锤将内护筒下沉至进尺岩面标高处；然后再进行冲孔、下内刚护筒；与之循环反复进行至桩底设计标高处；同样，在施工过程中严格测量、控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200。
各节内刚护筒的连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽、δ=10㎜的加强钢带。以保证其尺寸准确，使护筒体顺直度达到要求，整个内护筒的竖向壁成一直线。对其控制好质量的环节上起到关键的作用。
（4）钢护筒垂直度控制
下落过程中通过外部专门支架和预埋外护筒之间的卡具控制，并用经纬仪辅助控制垂直度，具体如下图：
间
两节钢护筒焊接过程中的控制：下部钢护筒用垫铁调平（用吊车调节），用水平尺检测达到水平要求后，在外部卡具范围内将上部钢护筒初步就位，接口对齐，用经纬仪测量垂直度，如垂直度超规范要求，则接口部位采用垫铁调平，然后将两节钢护筒点焊，初步稳定后，再进行满焊。在焊缝冷却后，进行钢护筒的下落施工，上述工序循环进行。
（5）内钢护筒下至溶槽处的处理
由于施工处不良地质溶洞的深度大同时有可能存在贯通的溶洞存在。对于此处的处理更不得马虎，若处理不当有可能出现卡锤的情况出现。需根据补勘探的地质资料，详细了解各溶槽顶标高的准确位置后，严格按照以下进行处理：
内钢护筒的下放位置：根据其地质资料或原成孔桩基已施工的标高位置处（或溶槽顶100cm处）；
冲击锥锤冲至溶槽顶部范围做到上下轻提慢放，做到缓慢的进尺至溶槽处形成一小的裂口，不得高提进行强烈的冲击；以防止卡锤的
危险。进入溶槽后，根据我公司桩基施工的经验总结情况看，孔内的泥浆势必全部漏失。因此需单独进行溶槽的处理：孔内浆漏失完后，尽快用25T汽车吊将冲击锥锤吊开。将拼装备好的水下砼导管放入孔内，采用C20砼进行封堵，砼须多次进行，且每次灌入的砼不宜过多，同时砼需在待前面砼达到初凝后进行，砼的塌落度控制在30～50mm，通过砼的低流动性达到暂时封堵的目的；待砼凝固产生一定强度后，再用冲击锥锤进行重复回钻、跟进内钢护筒。也可采用回填片石进行反复冲砸。通过挤压旁边的溶洞空间，孔桩周围形成护壁，再跟进内钢护筒。
同一桩孔内若有多层溶洞、溶槽或空洞，需分层按上方法处理、跟进下放内钢护筒。
（6）质量保证措施：
钢护筒的加工尺寸必须严格控制，护筒上下节的连接缝除焊接外，还需在接缝处焊50mm宽的加强钢带，护筒水平接缝所成平面与护筒竖向垂直，使整个钢护筒的垂直度符合要求，振动锤与护筒顶面焊接牢固，无松动；并要求振动锤位置居护筒顶面中，各节下沉的护筒必须严格控制垂直度。
五、采用钢护筒跟进施工的桩基
对需采用钢护筒跟进的桩基，可在施工过程中根据实际情况，总结经验进行调整。
六、钢护筒吊装专项方案
起重机械的选择
根据施工组织要求本工程钻孔桩分项工程的内钢护筒吊装工作应安全、及时和准确，结合现场场地的具体情况以及机械使用等综合考虑选用汽车起重机，初步按照规格型号为QY32、最大额定起重量为32T的吊车进行力学计算。
吊装工程用起重机型号主要根据工程结构特点、构件的外型尺寸、重量、吊装高度、起重（回转）半径以及设备和施工现场条件确定。起重量、起重高度和起重半径为选择计算起重机型号的三个主要工作参数。
（1）起重机起重量计算
式中Q--起重机的起重量
Q1--构件的重量，按30米钢护筒计算，
30×××90.2Kg=；
Q2--绑扎索重、构件加固及临时脚手等的重量，取；
得≥
Q+=。
（2）起重机起重高度计算
式中H--起重机的起重高度(m);
h1--安装支座表面高度(m)，即外钢护筒离地面高度，取1m;
h2--安装间隙，取1.5m;
h3--绑扎点至构件吊起后底面的距离(m)，7.5m;
h4--吊索高度(m)，自绑扎点至吊钩面的距离，取1m。
得m
+
+
+
≥
5.7
H11
1=
1
5.1
（3）起重机起重半径计算
对某些安装就位条件差的中、重型构件，起重机不能开到构件吊装位置附近，吊装时还应计算起重半径R，根据Q、H、R三个参数选定起重机的型号。
根据现场实际情况，汽车吊需停靠在围挡外面进行吊装内钢护筒，距桩最远距离为5m。
起重机的起重半径一般可按下式计算：
式中R--起重机的起重半径(m)，即工作幅度，起重机回转中心轴线至吊钩中心的水平距离;
F--起重机臂杆支点中心至起重机回转中心的距离(m)；
L--所选择起重的臂杆长度(m),中长臂17.6m；
α--所选择起重机的仰角,取70o。
得m
R o5
m
3.1>
=
=
+
?
6.
32
17
.7
cos
70
根据L及R值，查《建筑施工手册》，QY32型汽车起重机主臂起重特性，得最大起重量及起升高度分别为,17.63m。故QY32满足要求。
钢丝绳的选择
根据现场钢丝绳的主要用于起重作业中捆扎各种物件、设备等，考虑其承载能力以及吊装重荷要求，选用交互捻的麻芯钢丝绳（6×37+NF），取直径d=。其钢丝绳的根数为2根，长度根据现场施工需求现定。
（1）钢丝绳的具体计算和选择
钢丝绳破断拉力总和可根据《建筑施工手册》查得
（2）钢丝绳的安全系数（K）
保证起重作业的安全，钢丝绳允许拉力只是其破断拉力的几分
钢丝绳破断拉力换算系数
（3）钢丝绳的允许拉力
[]g
F --钢丝绳的允许拉力，N ；
α--换算系数；
g F --钢丝绳的钢丝破断拉力总和，N
K--钢丝绳的安全系数； （4）设计计算 单件最大起重量 P==
钢丝绳的抗拉强度为 2/1700mm N f t = 钢丝绳直径取 d=32.5mm 查《建筑施工手册》，得 kN F g 5.666=
82.0=α，5.6=K
钢丝绳的允许拉力 []kN kN K
F F g
g 9.1571685
.62
5.66682.0>=??=
=α,
满足要求。
吊钩
吊钩是专用吊具中的重要组成部分，除要承受吊物的重量外，还要受到起升和制动时产生的冲击载荷。所以吊钩必须具有较高的机械强度和冲击韧性，一般选用20号优质碳素钢经锻打等热处理加工制作而成。在起重吊装作业中，吊钩必须装设防止脱钩的安全保险装置。本吊装方案中根据施工要求，其吊车的吊钩须设主、副吊钩。
吊钩使用要求如下：
（1）吊钩应是按吊钩的技术条件和安全规范要求生产制造的，应具有质量合格证书，否则不允许使用。
（2）吊钩在使用中应按起重机械安全规范要求进行检查、维修，达到报废标准的必须立即更换。
（3）吊钩不得超负荷进行作业。
（4）起重机械不得使用铸造的吊钩。
（5）吊钩表面应光洁、无毛刺、裂纹、锐角和剥裂，使用过程中应经常检查吊钩有无裂纹或严重变形，有无严重腐蚀及磨损现象。
（6）吊钩上有缺陷的不得以补焊来修补，吊钩达到报废需要更换时，新吊钩应有制造单位的合格证和其他技术证明文件，方可投入使用。
卸扣
卸扣是起重吊装作业中广泛使用的轻便、灵活的连接工具。方案中卸扣形式选择D型卸扣，在使用时只能垂直受力不得横向（两侧）起重受力。其材质采用20号钢锻造而成，锻制后经过退火处理消除残余应力，以增加其强度及韧性，增加其承载能力。卸扣的具体选择可采用下式参考：
Q≈60d2
Q—许用负荷或吊装构件最大重量，N；
d—卸扣弯环部分的直径，㎜。
卸扣使用注意事项如下：
（1）使用卸扣必须注意其受力方向，正确的安装方式是力的作用点在卸扣本身的弯曲部分和横销上；否则，作用力使卸扣本体的开口扩大，横销的螺纹可能会因此损坏。
（2）卸扣不得超负荷进行使用。
（3）安装卸扣的横销时，应在螺纹旋足后再向相反方向旋半圈，以防止螺纹旋得过紧而使横销无法退出。
（4）起重作业完成后，不允许将拆除的卸扣从高空向下抛掷，以防卸扣变形及内部产生不易发觉的裂纹和损伤。