溶洞处理方案(桩基裂隙及溶洞处理专项方案)

桩基裂隙及溶洞处理专项方案桩基础施工中经常碰到溶洞及岩石裂隙等不良地质。

1、裂隙的处理方案裂隙是地应力释放在岩石中产生的裂缝,它会导致桩孔的漏浆、掉石块,甚至卡钻、掉钻、塌孔等事故.现场施工人员事先熟悉该桩位钻探资料，当进尺达到不良区段时，严密监控孔内水头，当发现水头出现下降时。

判断是裂隙还是溶洞。

当为裂隙时，水头下降较缓，这时提钻2-3m，同时向孔内投入粘土块和少量水泥，调整泥浆稠度。

当水头下降较大时，可补入泥浆保证孔内水头压力。

待孔内水头稳定后，继续钻进。

2、溶洞的处理方案根据溶洞的洞高和洞内的填充物情况，对溶洞采用不同的处理方法，主要的处理方法有：抛填法、静压化学灌浆法、灌注混凝土填充法、套放大小钢护筒法等。

1、抛填法溶洞范围小，溶洞高度小于1m，对照地质图，当钻至溶洞顶板l m 左右时，减小冲击钻冲程，控制在1 ～ 1 ．5 m，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐击穿溶洞，溶洞一被击穿，孔内水头迅速下降，这时立即向孔内补充泥浆，同时提钻至孔口，并向孔内投入片石、粘土块和水泥，填充溶洞，当孔内水头稳定时，用测线测出回填厚度，当回填厚度大于l m 时，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。

穿越溶洞范围的桩钢筋笼在溶）。

发现异常情况及时采用以上方法,反复冲砸，填塞溶洞，挤密护壁，直至顺利穿过溶洞。

洞上下各1m范围在钢筋笼的定位筋焊接厚4mm的钢板圆筒，在圆筒外增加四根定位钢筋（见图12．（静压化学灌浆法）施工方法主桥桩基精确放样后，在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻，必要时增加钻位。

根据超前钻的结果，确定护筒的打入深度。

有溶洞的桩位，护筒沉至风化岩层，置于强风化岩面上，这样可穿过土洞。

护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。

没有溶洞的桩，护筒沉放要穿过淤泥质亚粘土、砂砾层，置于砂砾质亚粘土层至少2m深。

根据溶洞的不同类型，最后决定兼用两种不同的施工方案。

当溶洞内有填充物填满或有流砂的，或当溶洞为空洞或填充物不满（水洞）且深度在1～3m的，在钻孔桩施工前先进行预处理，采用静压化学灌浆法固结填充物和流砂，或用此法填满溶洞，在固结体达到一定强度以后再钻孔施工。

2．1．1技术要求溶洞预处理的目的是为了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、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。

溶洞预处理施工，在钻孔桩施工之前进行，相当于在桩基础施工过程中，于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序，与桩基施工的各工序一起形成流水作业。

2．1．2施工方案（1）处理方法选择由于溶洞埋藏较深，不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理，有效的处理方法是灌浆法。

而在众多的灌浆法中，因溶洞的不规则性，决定了其处理的最有效和比较经济的方法是静压化学灌浆法。

因此，采用静压化学灌浆法，同时也可兼用喷射灌浆法，促进填充物强度的加强。

（2）静压化学灌浆的加固特点浆材可在几秒或在几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材料的利用率高，比较经济。

浆材的结石率为100％，即1m3体积浆材可得1m3结石体。

对溶洞中的砂、砾等土体，浆液是通过渗透作用板结砂和砾的；对于溶洞中的稀土、亚粘土等土体，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的；对于无填充物和半填充溶洞的空间，浆液是通过充填作用填满溶洞的。

浆液在土体中的渗透扩散方向是往小主应力面方向，浆液固化后，小主应力面得到加固，而原次小主应力面变成小主应力面。

这样，通过对小主应力面反复不断的加固，一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙，充填溶洞的空间，在桩体周围形成防水帷幕，防止流砂和保证护壁泥浆不流失；另一方面，提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成挡土墙，防止坍孔，见图（2）。

静压化学灌浆的关键在于浆材的配方和工艺。

内护筒底部及顶部灌浆封缝示意单位：cm（3）工艺设计布孔：在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔钻孔：孔径80mm，孔深要求达到最深溶洞的底部。

材料：普硅425＃水泥（新标准为普硅32．5mpa水泥）与化学浆。

工艺：采用双液灌浆系统进行全孔灌浆，要求少量多次、反复灌浆，如溶洞空间容积大、倒水性强，则在混凝土干料中添加一定量水玻璃。

2．1．3主要施工机械设备主要机械设备有：bw250泥浆泵，bw150泥浆泵，100型钻机，泥浆搅拌机和贮浆槽，高压灌浆管及其配件。

图2：灌浆孔平面布置及剖面图3、灌注混凝土填充法溶洞的高度在1．0～3．0m之间，且溶洞为填充或半填充的，则先向抛填片(碎)石、砂混合物和注水泥浆，然后用小冲程冲击片石挤压到溶洞边形成泥浆碎石外护壁(见图3)，水泥砂浆将片石空隙初步堵塞后，停止冲击，24小时后，待水泥的强度达到2．5MPa后，再继续冲击，穿过溶洞。

图3：3、护筒跟进法1、溶洞高在3．O<h<5．Om，对于多层溶洞间距较小的采用钢护筒穿越处理(见图4)。

先用冲击锤进行冲孔、扩孔处理，然后采用振动锤将钢护筒振动下沉至溶洞底部，为保证钢护筒的强度和刚度，每隔2m，设置加强钢板箍。

3、溶洞高大于5．0m(多层)，且溶洞间距较大时，拟采用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的方法进行施工。

内护筒长度L=h+2m(h为地质超前钻确定的多层溶洞高) 内护筒内径应比设计桩径大20cm左右，外径应小于外护筒内径5cm左右，若遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小3~5cm，具体见图51、内护筒长度的确定护筒长度L＝h＋2（m）（h为多层溶洞高度）2、内护筒内径的确定内护筒内径应大于φ220cm，同时外径应小于外护筒内径5cm左右，如果只下一次内护筒（一层溶洞），内护筒内径选用233cm，壁厚为1cm，则外径为235cm（主桥外护筒内径为240cm）。

当遇到第二层溶洞时，第二层溶洞的内护筒（即第三次护筒）选用220cm内径。

3、溶洞顶部冲孔根据超前钻的资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，提起钻头、钻杆，移开钻机（gps－30），采用冲击钻机ykc－30冲孔。

用冲击钻冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过50cm，一般进程控制在60～80cm/h。

所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检查，其它施工工艺及注意事项与常规相同。

4、外护筒的制作及沉放方法4-1 外护筒的制作外钢护筒制作时，先勘察地质质料，根据溶洞的层数确定外钢护筒的直径。

钢护筒分节制造，工地拼接。

先采用桩锤进行扩孔，钢护筒采用振动下沉。

振动下沉采用振动打拔锤，其振动动力为1600KN以上。

钢护筒下沉时，用两台经纬仪在两个垂直的平面内监测倾斜度，以便随时调正。

护筒下沉至硬土层或岩面后，其倾斜度小于1％。

4-2 内护筒的沉放（1）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，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护管，用吊机（或冲机自吊）把内护筒放入外护筒内至孔底。

到孔底后，内护筒不会靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）。

此时，GPS－30钻机重新就位。

（2）护筒沉设利用GPS－30钻机进行，在钻机的钻杆上附加压架，利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量，使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部。

2．2．5内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理（1）在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。

（2）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。

（3）在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。

（4）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。

（5）重新冲钻，直至嵌入完整基岩。

当符合设计及规范要求时，经监理工程师同意即可终孔，此桩即成孔。

成孔后的工序工艺与常规相同，并不赘述。

4、故障及处理（1)卡钻如果钻进过程中被卡钻(见图6)，可采用以下方法：一是水下割护筒底口挡住钻头部分，二是将钢护筒上拔或顶起一定高度，腾出空间，将钻头拉出。

如是因为护筒底变形而引起的卡钻，可抛填片石反复冲砸，将变形部位挤出，或水下切割变形部位，将钻头斜拉上来。

(2)斜孔、弯孔：产生斜孔、弯孔的原因有三：①是斜面开孔，通过溶洞时，未按正确的施工方法，如抛填粘土不及时，溶洞的位置测量不准确，以致钻头沿着软的部位下滑，造成斜孔；②是出现没有预见的溶洞；③是隔层相向的探头石，在钻进时相互扩孔，使钻纠正斜孔、弯孔的方法：回填片石、粘土重钻，反复数次；灌注水下素砼至弯曲部分以上的一定高度，待强度合格后重新施钻。

(3)清孔漏浆：由于覆盖层和溶洞之间相互串通，在地下水的作用下产生动压力，导致溶洞内钻孔所形成的人工造壁坍塌，清孔时泥浆流失。

其处理方法如下：①探明泥浆流失的孔洞高程，在初步清基的基础上，在钢筋笼上焊接钢护筒，钢护筒上下口扩成喇叭形，在其上设止水带。

当钢筋笼带着堵漏护筒初步就位后，进行正循环泥浆清孔。

②如孔弯斜严重，钢筋骨架插不下去，此时可接高钢护筒，尽力振下，然后灌注水下素混凝土至洞底，待达到规定的强度后，再装上钻机重新施钻清孔。

对于揭露有溶洞、裂隙等不良情况的桩基，也本着先易后难的原则，先施工裂隙发育较差的、溶洞较小的、溶洞层次较少的；最后施工溶洞大的、溶洞层次较多的等情况较复杂的桩基。