桩基溶洞处理施工方案注浆法
桩基溶洞处理施工方案注
浆法
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目录
一、工程概况 (2)
二、编制目的 (2)
三、编制依据 (2)
四、施工前的准备 (3)
五、溶洞的分类 (3)
六、溶洞桩基施工方案 (4)
（一）、注浆法 (4)
（二）、素混凝土回填法 (11)
七、施工中出现的问题及处理 (11)
八、质量保证措施 (14)
九、安全保证措施 (14)
十、文明施工及环境保护措施 (15)
一、工程概况
工程名称：邵阳市烟草公司物流配送中心-武冈市中转站及经
营业务用房项目
建设单位：邵阳市烟草公司武冈市分公司
设计单位：湖南化工医药设计院
监理单位：邵阳市方正项目管理咨询有限公司
勘察单位：武冈市建筑勘察设计院
质量监督：武冈市质量监督站
安全监督：武冈市安全监督站
本工程由湖南省第三工程有限公司施工总承包，工程位于武冈市竹城公路西侧，总建筑面积为9270.00m2。
本工程基础采用人工挖孔灌注桩基础，结构体系现浇钢筋砼框架结构，抗震设防烈度6度以下。
二、编制目的
溶洞处理的目的是使溶洞的空腔能填充密实，充填物能够与周围环境固结成为一个整体，且具有一定的强度，切断洞体与地下水、溶隙水的联系，使其不再发育，以保证桩基工程的安全、顺利施工。
三、编制依据
1、邵阳市烟草公司物流配送中心-武冈市中转站及经营业务用房项目桩基施工图；
2、建筑地基基础工程施工质量验收规范；
3、邵阳市烟草公司武冈市中转站及经营业务用房岩土工程施工勘察(探溶)报告；
4、相关规范和标准等文件。
四、施工前的准备
1、根据邵阳市烟草公司武冈市中转站及经营业务用房岩土工程施工勘察(探溶)报告结果，本着“实事求是，面对现实”的精神，2013年7月5日，建设单位组织设计、监理、勘察、施工等相关单位召开了专题会议，对本工程勘察(探溶)报告进行了细化、比较、论证，拟采取对1、
2、6、12、34共5个桩进行钻孔注浆加固处理。对于其余有半填充或无填充的单个或多个溶洞桩进行素混凝土回填法加固处理。
2、人员组织：项目部专门组织有关技术人员研究学习有关溶洞处理的措施，并且成立了溶洞处理应急小组。施工现场派3名技术人员分三班在工地24小时轮流值班，发现问题及时上报处理。项目部还组织冲孔钻机机长学习溶洞处理的知识，使他们对溶洞处理做到心中有数。总之，在人员组织方面，明确分工，各负其责。
五、溶洞分类
根据地质勘察报告，可将本工程的溶洞按以下标准分类：
1、按溶洞的大小分：a：小溶洞，洞高<2.5m；b:大溶洞，洞高≥2.5m。
2、按洞内有无添充物分：a:有充填，已填满，包括亚砂土和亚粘土充填，有可塑、软塑和流塑之分；b:半充填，有一半左右充填；c:无充填物，为空洞。
4、按是否漏水分：a:全漏水，与其它溶洞相连；b:半漏水；c:不漏水。
5、按溶洞垂向数量分：a:单个溶洞；b:多个溶洞。
六、溶洞桩基施工方案
针对本工程溶洞分布较广，施工技术难度较大的特点，我项目部从严把质量关，确保工程进度，确保施工安全考虑，把桩基溶洞处理列为重中之重并按设计及规范要求作相关施工监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识。根据本工程溶洞分布的具体情况，确定注浆采用冲击钻施工，然后根据具体情况采用水泥和5%水泥速凝剂混合浆液的钻机成孔注浆法、素混凝土回填法等方法进行溶洞处理。
㈠、注浆法
1、施工原则
溶洞层数较多，为串珠状。溶洞位置勘察准确，溶洞最高6.7米，土层中有较厚的砂层、溶泥，溶洞漏浆会引起坍方的情况，采用预先压注水泥浆，水泥浆压注工作完成24小时后开始冲进。压注时压力控制不大于0.4Mpa,并直到稳定2秒后再进行下一个孔的注
浆，或相邻孔冒浆为止。注浆总体施工顺序遵循“先外后里、先大后小、先砼后浆”的原则：
（1）岩溶注浆施工在桩基施工之前进行；
（2）注浆应在钻孔完成并安装完注浆管或套管后进行；
（3）先注砂浆孔，后注水泥浆孔；
（4）先注基坑周边孔，再注基坑内的结构桩孔。
（5）对于基坑内其余注浆孔，宜先施工周边相邻多个注浆孔并注浆，后施工中间的注浆孔，并采用间隔跳跃方式注浆。
（6）对多层溶洞要先处理下层溶洞再处理上层的。
2、溶洞注浆技术参数
利用钻机跟管钻进，采用袖阀管分段注浆加固工艺对溶洞进行灌注双液浆（水泥和5%水泥速凝剂混合浆液），浆液凝固后形成的水泥浆固结体，堵塞溶洞漏水通道或填堵溶洞，从而为人工挖孔桩提供保证足够承载力强度的桩端持力层。
布孔建议距桩边1米四周均布4孔，桩中心布孔1个。
注浆钻孔开孔直径要求不大于130mm，垂直精度小于1.5%；
注浆采用高压双液注浆。A液为水灰比（0.75～1.0）：1.0的水泥浆液，B液为具有一定波美度的水泥速凝剂溶液，水泥采用32.5R普通硅酸盐水泥。
上述两种浆液采用体积比按1:0.05～1:0.07混合，用双液注浆泵通过注浆管分层注入到溶洞的空隙中。为了增加可灌性，根据现场情况适当调节各灌浆孔段的灌注时间和灌浆压力。
浆液凝固7日后，其结实体单轴无侧限抗压强度应在1.5MPa以上。
3、钻孔及注浆施工顺序
施工工艺流程图
4、注浆管安装：鉴于本工程的复杂程度，注浆拟采用袖阀管注浆和单管双液高压注浆两种方法进行现场试验后再决定采取一种方法。
4.1袖阀管注浆：袖阀管是在成孔后钢套管拔出来之前下入袖阀管，并向孔内注入套壳浆，拔出套管，待套壳浆有一定强度后再向袖阀管内下入带双塞的注浆管，从下向上进行分段注浆。袖阀管采用塑料管制作，塑料管每隔一定距离钻一组小直径射浆孔，每组间距为33～50cm，即每米管长钻2组到3组射浆孔。每组孔的纵向长度为10～12cm。花管的内径为Φ38～Φ50。花管每组灌浆孔外部都要包1～2层橡皮套，防止泥浆或套壳料进入管内。注浆时橡皮套被灌浆压力冲开，使浆液穿过套壳料进入地层，而当停止灌浆时橡皮套又回弹并压紧袖阀管，防止地层中的流体进入管内。因此，橡皮套在灌浆过程中起到逆止阀的作用，达到多次重复灌浆的目的。
袖阀管注浆的优点是能够严格控制注浆段的长度，实现分层分段注浆，特别适宜于换层频繁的地层注浆加固；其缺点是袖阀管不能重复使用、操作较麻烦、施工效率较低。
4.2单管双液高压注浆：地质钻杆钻至设计深度后，向孔内填入10～20mm粒径的砾石，拔出套管，之后将钻具稍稍提起，锥形头脱落，φ42钻杆留置孔内作为注浆管，浆液可以从钻杆底口喷出，然后按分段长度提起钻杆，实现分段分层注浆的工艺要求。
5、浆液制备
5.1浆液配合比
浆液配比应经灌浆试验最终确定或按相关方面指示执行。各机组按设计要求配制浆液后，用比重计和漏斗粘度计分别检测浆液的比重和粘度，并在灌浆过程根据要求定期检测，并记录在施工记录表中；
A液配合比：水泥：粉煤灰：水＝1：0.5：1.0：0.35（每立方米浆液重量比635：320：670kg），浆液比重1.63±0.03；粘度30’±3’；水固比0.70：1.0；
B液配合比：水泥速凝剂：水=1:1=98:98; A液：B液（体积比）＝1：0.17；预估结实体d28强度15.0~18.0Mpa；
5.2浆液配制
采用筒式高速制浆机，按水－粉煤灰－粘土－水泥－水泥速凝剂的顺序加料，搅拌5～8分钟，使浆料搅拌均匀；
6、注浆质量检测
6.1浆液性能检测
注浆施工前应作浆液配合比试验，并检测浆液性能，包括浆液比重、粘度、初终凝时间、1d、3d、7d、14d、28d强度等
6.2灌水试验
灌水试验可作为注浆开始前的地层可灌性试验，为指导后续注浆提供依据，又可作为注浆完成后的质量检验手段。
试验孔采用自下而上分段单点法或五点法压水试验，质量检查孔采用五点法压水试验，压水试验各点的压水压力按设计要求、施
工图纸或相关方指示执行，流量稳定标准按《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5184-2001)规范附录A中的规定执行。
6.3注浆质量的评定
灌浆最终质量检查以检查孔的压水试验成果资料为主，以钻孔取芯、竣工资料和其他测试成果资料为辅，进行综合评定。
7、注浆施工中注意事项
①制浆材料必须称量，称量误差应小于5%，水泥等固相材料宜采用重量称量法。
②各类浆材必须搅拌均匀。
③浆液在使用前应过筛，自制备至用完的时间宜大于4h。
④灌浆泵的性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能。
⑤制浆机的能力应与灌浆泵的排量相匹配，以保证注浆连续和避免注浆中断而造成堵管事故。
⑥灌浆管路应保证浆液流动畅通，并应能承受1.5的做大灌浆压力。
⑦灌浆泵或孔口处应安设压力表。使用压力宜在压力表量程的1/4~3/4；
⑧块石层上段注浆时应注意注浆压力控制，防止抬动海堤，并进行抬动观测。
8、注浆施工控制参数
因注浆加固深度较大，主要涉及溶洞等，其空隙率不详，实际施工中的注浆参数应根据具体的实际情况进行调整。
（1）注浆速度：充填注浆按50～100升/分控制。
（2）注浆时间：各分段（1.0～1.5米）15～20分钟左右控制。
（3）注浆压力：按1.5～2.5Mpa。
（4）注入浆量，与土层的空隙率、深度等有关，根据现场试验和结束注浆标准，进一步确定具体参数。
上述工艺参数应通过现场试验确定。
9、主要施工机械
10、示意图
㈡、素混凝土回填法
对于其余有半填充或无填充的单个或多个溶洞桩，可采用素混凝土回填法处理，根据地质勘察资料及实际情况，也可以采取注浆与素混凝土回填方法相结合进行处理，素混凝土型号采用C30混凝土。
遇到特殊溶洞如大溶洞，应事先做好准备，做到心中有数，在事故发生时，做到不慌不乱，同时采取事先准备的应急措施，进行处理。应查明原因，采取具体有效的技术措施，预先估算并储备足够的商品混凝土，灌注时，需低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆或掺加速凝剂等方式处理。在灌注素砼时，配合双液浆进行灌注。或跳孔注浆，待相邻孔内浆液达到终凝后，再继续施工。若施工现场还未能阻止串孔、坍塌，应会同相关方，共同商讨应对措施，使得问题得以及时解决。
七、施工中出现的问题及处理
1、坍孔
如果有透水层,当冲击到溶洞后,由于突然漏浆造成水头高度急剧下降,透水层失稳,形成漏斗状坍孔。为防止坍孔，可在桩基施工前将护筒埋设位置采用C30素混凝土进行硬化，护筒坐落在硬化的混凝土上埋设。出现坍孔可采用以下处理方法:
(1)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;
(2)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,或采用混凝土包裹后再重新钻孔。
2、卡钻
卡钻的原因和处理方法:
(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;
(2)孔不圆,形成梅花孔,最好用五刃和四刃钻头打圆孔,不用一
字钻;
(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)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。
(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。
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,三次以上无法调正就上报监理及业主，在取得同意后灌注水下砼,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。但过大的冲程会导致成孔不圆,造成斜孔,一般以2～4 m 为宜。
4、漏浆
(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。
(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。采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。
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:
(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。
(2)真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部,用9m3空压机通过50～66mm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25mm的情况。
6、其它注意问题
(1)遇到较大的溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌掉锤现象。
(2)混凝土坍落度以18～20cm为宜；浇筑导管必须密闭良好，浇筑时先放置隔水塞，浇注混凝土必须连续、快速；混凝土灌注比理论计算偏大是孔中有浆浸入溶洞，在溶洞地区浇筑桩基混凝土应增加。
八、质量保证措施
1、施工过程中队质量实行“三检制”，严把质量关。
2、施工过程中，各道工序施工前向监理申请，完成后由监理进行现场验收。
3、施工前对施工中所有使用的水泥及钢筋等原材料进行检测，施工过程浇筑混凝土制作试块，并送试验室进行标准养护。
4、施工过程中，严格执行相关规范，上道工序不符合规范要求，不进行下道工序。
九、安全保证措施
1、下井作业工人要佩戴安全帽，要身背救生绳，救生绳系于孔口，一旦井下工人遇到意外，无逃生能力时，井上人员可以通过救生绳将井下人员拉上来。
2、井内照明在无水情况下使用36V以下低电压，有水时使用16V以下低电压。
3、采用空压机和通风管向井内持续通风，每天工人在下井前，要对井下用活物进行有毒气体检测。
4、起重机严禁越过无防护设施的外电架空线路进行作业，在外电架空线路附近吊装时，起重机的任何部位或被吊物边缘与架空线路边线的最小安全距离不得小于6米。
5、所有施工现场用电拉线进行架空或者地埋，严禁随意乱拉乱接。
6、孔口设置活动安全盖板，下班后或停止作业时必须盖好盖板。
7、对挖孔桩施工范围进行封闭防护，设置防撞墩、安全警示灯、安全标示、标牌等。
8、人工挖孔桩具体安全防护方案见“安全专项施工方案”。
十、文明施工及环境保护措施
1、施工场地和运输道路配备洒水车，进行定期洒水养护，避免产生扬尘。
2、注意夜间施工的噪音影响,尽量采用低噪音施工设备。
3、对不符合尾气排放标准的机械设备，不能使用。
4、凡对环境有污染的废物,如弃渣、建筑垃圾、生产垃圾、废弃材料等，弃在指定地点处理。
5、及时掌握天气的变化情况及当地的汛情，防排水工作。