冲孔灌注桩溶洞处理方法

冲孔灌注桩溶洞处理方法

1.由于本工程地质的特殊性，每根灌注桩必须做超前钻探。通过超前钻资料显示，约有30%的桩存在溶洞，大部分溶洞高约在0.3～7.38m之间，最高达到13m，微风化岩有泄水现象。

2、溶洞的分类

根据地质勘察报告，可将本工程的溶洞按以下标准分类：

2.1 按溶洞的大小分：a：小溶洞，洞高<3m；b:大溶洞，洞高>3m。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 按溶洞垂向数量分：a:单个溶洞；b:多个溶洞或串珠溶洞。

3、冲孔灌注桩溶洞处理方法

经专家讨论，溶洞处理方法的原则:第一保证施工安全；第二保证不影响周围临近已成桩的质量；第三能够成桩。根据以上处理原则及超前钻资料，冲孔灌注桩溶洞的处理具体有以下几种方法：

3.1 常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)

当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工。

3.2 片石粘土筑壁法

溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土和整包水泥(按1 m3：3 m3：0．75 t比例，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石)回填冲击，用0．5～0．8 m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，座落在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的塌孔。严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成塌孔，导致钻头被埋在孔内，护筒埋置采用钢护筒跟进法。

对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。

3.3 钢护筒跟进法

溶洞较大（洞高>3m，单层或多层溶洞成垂直串珠装）采取钢护筒跳进法施工。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。

当桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁塌塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏。

3.3.1钢护筒选择。内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=(h+H)m(h为地质超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30cm的高度)。单层护筒内径大于桩直径10cm。多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为9mm为宜，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。

3.3.2内护筒的沉放。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筒，用吊机(或桩机自身重量)把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。

用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于钢护筒外径3 ～ 5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。

如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小，不能满足护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。

3.4 注浆法

溶洞层数较多，为串珠状。溶洞位置勘察准确，洞高大于0.5米，小于3米，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起塌方的情况，采用预先压注水泥浆，待水泥浆压注工作完成24小时后开始钻进。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。

4、施工中出现的问题及处理

4.1 塌孔

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，形成漏斗状塌孔。

4.1.1预防塌孔的方法:

4.1.1.1 采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落在亚粘土层上，再继续冲击成孔；

4.1.1.2 发现漏浆及时补水。

4.1.2塌孔的处理方法:

4.1.2.1 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;

4.1.2.2 当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在塌孔的剌叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。

4.2 卡钻

卡钻的原因和处理方法:

4.2.1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；

4.2.2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；

4.2.3十字孔、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。

4.2.4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。

钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸掉顶板岩，一般用药量为300～500g，一次不行可反复几次，在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。

4.2.5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。

4.3 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，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2～4m为宜。

4.4 漏浆

4.4.1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。

4.4.2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。

4.5 埋钻

埋钻是由塌孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后塌孔，钻头便被埋在孔中。

处理方法:

4.5.1人工挖土钢护筒跟进法：桩孔钻进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塌落的泥石，边护筒跟进，一直挖到钻头位置，护筒也跟进到钻头位置。

4.5.2真空吸渣法：将导管置于塌孔的底部，用9m3空压机通过50～66 mm 钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于塌孔石头的粒径不大于25mm的情况。

4.6 其它注意问题

4.6.1遇到较大的土洞、空溶洞时，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。

4.6.2混凝土塌落度以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。

5、结语

通过以往的工程的实践，一般认为：做好超前地质钻探，重点注意冲桩成孔，控制灌注混凝土，一定能控制好溶洞处理效果，确保工程质量。