溶洞处理专项方案

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目录

一工程概况.............................................................................................................................. I II 二施工准备.............................................................................................................................. I II 三溶洞段钻孔施工方案......................................................................................................... I V

3.1 片石回填 ..................................................................................................................... IV

3.2素混凝土回填............................................................................................................... V

3.3 注浆法.......................................................................................................................... VI

⑴机具材料的准备..................................................................................................... VI

⑵注浆施工 ................................................................................................................. VI 四溶洞段钻孔容易出现的问题及解决措施..................................................................... VII 五施工应急处理措施.......................................................................................................... V III

5.1 施工中遇到溶土洞应急措施................................................................................. VIII

5.2各种溶洞的处理措施 .............................................................................................. VIII

5.3过串珠状溶洞应急处理措施..................................................................................... IX 六质量保证措施 ...................................................................................................................... X

6.1 施工组织管理方面的措施......................................................................................... X

6.2施工技术措施............................................................................................................... X 七安全保证措施 ................................................................................................................... XII

人工费

一工程概况

北，与3号线一期工程客运中心站接轨，用地规划面积约为23.71公顷，总建筑面积68674.1㎡，其中地下库区建筑面积为61781.7㎡，地面建筑面积为6892.4㎡。地下库区为地下一层二至十跨矩形框架结构，位于库区上方的综合楼为框架结构（地下二层，地上五层），主体形状不规则，呈刀把状。全标段共有抗拔桩1107根，直径都为1m。根据地质钻探结果，并结合抗拔桩平面布置图发现部分桩基处于溶岩地区。为了保证岩溶发育地区钻孔灌注桩施工过程中不漏浆，或漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求，特做溶洞处理施工方案。

二施工准备

根据地质钻孔柱状图、剖面图得出溶洞最长达18米，最高1.8米，溶洞内基本

没有填充物质。

1 全面了解桩位地质情况。除了原设计提供的地质勘探报告外，施工前在有溶洞发育的地区还要进行逐桩钻探，以便更多地掌握每个桩位的地质情况，另外还应结合相邻桩基的地质钻探情况，综合分析以了解这一片范围内的地质变化情况，并将相关地质情况进行详细交底。

2 准备相应的钻孔机械。桩基成孔机具主要采用旋挖钻机。

3 物资材料要储备充分

1）钢护筒。根据地质报告，应储备护筒至溶洞底口50cm左右深的钢护筒，钢护筒采用5mm的钢板卷制而成，护筒内径比桩径大20cm，护筒顶要高出施工水位或地下水位1.5m，并高出施工原地面0.3m。

2）粘土和片石。粘土和片石按体积比按1：1配备，配备量应根据溶洞洞深大小来计算决定，一般计算按扩散角45о计算，填筑超高1m左右，但现场准备量一般要按计算量的1.5倍储备。

3）水源准备。地下库区水源溃乏，所以现场必须要准备好充足的水源，以便在泥浆流失时迅速补浆。

4 备用机械要到位

当钻机深度接近溶洞顶部时，为了及时快速回填处理溶洞，现场要安排以下机械进行现场值班，直到溶洞处理成功为止。

主要参与的工程机械有挖掘机、装裁机、25t汽车吊机、发电机、运水车等。

5 人员准备

当现场钻机接近溶洞顶部时，为加强协调现场施工，现场除了派遣机械操作人员值班外，还要派技术人员和主要管理人员现场值班，确保现场施工的协调一致。

三溶洞段钻孔施工方案

3.1 片石回填

1 钻孔施工前将每桩孔位地质情况作出交底，让各参与施工的人员对本桩情况充分了解。

2 桩基的开孔顺序遵循先难后易的原则，即根据地质钻探报告，在小范围采用先深后浅、先大后小、先多后少的原则。

3 钻孔进深接近溶洞顶部0.5m时，应减缓慢进尺。

4 孔深离溶洞顶0.5m左右，将先准备好的护筒插打到位。

5 利用钻头将溶洞钻穿，然后迅速补充片石、粘土和水，片石大小10-15cm为宜，片石、粘土按体积比1：1投放，同时补充水，确保孔内不塌孔，片石回填高度超出溶洞顶口高度不小于1m。

6 继续进行钻孔，若发现泥浆泥失严重，再重复投入片石和粘土，直到将溶洞填满，保证孔内泥浆不渗漏。

7 成孔接近溶洞底部时，继续将护筒跟进，基本接近岩面，确保成孔安全，也确保砼浇注安全。

8施工注意事项：密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。如发生漏浆现象，立即处理。

3.2素混凝土回填

采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用旋挖钻成孔。

1）混凝土标号及配合比混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定早强剂，提高素混凝土的早期强度。

2）掺加方法：对于倾斜岩面，为校正孔位，回填素混凝土应与斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm。

3）施工注意事项：待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。

4）主要适用范围及优势：适用于中、小溶洞，有无填充物均可采用此方案。施工方法简单，造价相对较高。

3.3 注浆法

注浆施工的目的是对岩溶地层进行加固和堵漏桩位以满足钻孔桩施工条件，注浆施工的部位是桩的四周一定范围内具有漏浆隙或漏浆溶洞的底层。

⑴机具材料的准备

①根据地质情况选择合适的工程地质钻机，施工注浆孔，每根桩补充1~4

个地质钻探孔，并补充详勘地质资料。

②选择注浆机及相应的注浆设备。注浆机的注浆压力一般在0.2~0.7Mpa

之间。

③注浆物质，一般采用强度较低的粘土水泥浆或强度较高的纯水泥浆，

比较而言前者分散度和亲水性较好，且稳定性大大提高；另外还可以采用灌注效果更好的丙凝浆液等化学浆液，但要考虑施工效果及经济比较。注浆物质的配比由试验确定。

④其他常用设备。

⑵注浆施工

①注浆孔的布设：注浆孔一般布置在钻孔桩中心及状侧四周一定范围内，

当钻探发现较复杂的地质状况或异常时，还需补充钻孔。

②确定注浆控制指标：根据地质情况或施工经验进行设计计算初步确定注

浆量和注浆压力等控制标准。

①地质钻孔：一般采用泥浆循环钻进，先在孔位上打入钢护筒作为引孔，

并保持一定的泥浆水头压力，以预防塌孔，如果在地质松散的砂砾石层。一般采用套筒护壁，注水钻孔，钻进过程中一旦发现孔口水头迅速下降时，则说明钻至漏水的岩溶地层，需要进行注浆处理。

钻孔顺序，一般按先深溶洞后浅溶洞，并按每根钻孔桩中心位置先外围后内侧的顺序进行，以利用靠内侧的孔检验外围孔位的堵漏效果。钻孔过程中，须详细做好勘探记录及检测相邻孔的注浆效果。

②注浆施工

一般步骤：钻孔并观察孔口泥浆→发现漏浆地层→清洗钻屑及孔壁的松软料→进行压水试验以获得相关地层的渗透性等资料→注浆。

注浆施工一般采用自上而下孔口封闭分段或自上而下栓塞分段注浆法，而不采用自下而上的注浆方法，自上而下孔口封闭分段注浆法，即当钻至漏浆地层，封闭注浆在钻探孔的孔口进行注浆，当浆液终凝后继续向下钻进，再次发现漏浆的地层则重复第一次注浆的步骤，直至终孔才完成该孔注浆。这种方法的优点是注浆时需封闭孔口，操作方便，节省时间，且渗漏地点能够自行复灌，缺点是孔口封闭常不够严密，造成漏浆或缺压。

自上而下栓塞分段注浆方法所不同的是孔内栓塞封堵代替直接封闭孔口，这样堵塞更严密，并且能够取得比较准确的压水资料，使用何种方法一般需要达到的效果进行选择。

注浆结束前，用最大灌浆压力闭浆30min左右。

四溶洞段钻孔容易出现的问题及解决措施

1 部分地质钻孔情况与实际有出入。由于地下溶洞形状千奇百态，根据地质钻孔只能宏观判断溶洞的大概情况，往往施工过程中会出现提早钻穿溶洞现象。为避免这种情况发生，要求钻孔施工人员不但熟悉地质钻探报告，还要在施工过程中全面掌握现场动态，特别是出现塌孔时要慢速钻进，同时其它准备工作要准备充分。

2 卡钻

多数情况是溶洞顶口口径没有钻圆，也可能有探头石的情况。一般采用慢慢调整钻进速速，提出钻头，再回填片石后缓慢钻进。

3 斜孔

多数情况是溶洞底板面不平，导致钻头斜钻。解决这种斜孔的方法是回填片石，也可以用水下混凝土进行封底浇注，待强度达80%后再用缓慢钻进，再次钻进过程中要加强观测，确保施工成功。

五施工应急处理措施

5.1 施工中遇到溶土洞应急措施

在施工中可能遇到未知的溶土洞，当钻穿破溶，孔内的泥浆速度流失，造成砂层段孔壁内外压力失稳而溜坍，严重时可引起地面塌陷。

技术人员及钻机充分掌握地质情况，每个孔的地质资料都发给相关人员，让其充分了解溶洞的位置，大小等，做到冲孔时心中有数。

在现场应准备足够的小片石（直径10-15cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15-20cm），同时组织足够的水源。在施工过程中配备一台装载机，司机随时候命。根据钻孔进尺情况，结合孔桩所处的地质描述图、判断出孔底位置是否是进入岩层，在1-1.5m范围内缓慢进尺。

在入岩后要有专人观测护筒内泥浆面的变化，根据钻孔的进尺情况，如果进尺由慢突然变快，或泥浆面突然下降，这时说明击穿了溶洞，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水。应迅速补水和改变钻进速度以防止卡钻。如果此时出现斜孔，则采用块石和粘土对斜孔部位全部回填，重新钻孔。

在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲钻固壁；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。

5.2各种溶洞的处理措施

1）小型溶洞（高度小于1m）或多层溶洞，可采用注浆加固的方法，通过对照地质柱状图，对桩穿过的溶洞进行填充和加固。为防止浆液流失太远造成浪费，应先注

入浆液与沙子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。注浆完成后，应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。

2）较小溶洞（溶洞高度小于3m），可采用片石回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。

3）中、小溶洞，可采用素混凝土回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。重新成孔前应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。

4）对于较大溶洞、连通溶洞需要夯实回填，处理后的承载力不小于周边地层承载力。施工方应根据地质资料，结合现场超前勘探情况，编制桩基溶洞处理专项施工方案，并报建设单位批准后方可实施。

5）如果遇到多层溶洞，先对溶洞大小和是否为串珠状溶洞进行判定，如为串珠状溶洞，且漏水，则直接采用钢护筒通过，如不存在这种情况，则采取向溶洞内直接充填片石和粘土，泥浆护壁通过。

6）对于遇到特大型溶洞或半充填的溶洞，且溶洞上方有较厚的沙层时，先向孔内回灌浓泥浆，同时抛填块石和粘土球，采用缓慢钻砸固壁，直至漏浆现象消失。

如果出现一下钻破溶土洞顶板，泥浆突然间流失，引起整个孔坍塌严重，则迅速提起钻头，要求人员马上离开钻机，待不再坍塌后，对整个孔进行回填处理，先进行预处理后，重新成孔。

5.3过串珠状溶洞应急处理措施

根据现场成孔深度和超前地质钻孔的资料相对比，以及结合钻杆钻进速度判断出孔桩接近溶洞顶部岩层时，提起钻头、钻杆，移开旋挖钻机，回填片石粘土后重新采

用旋挖机钻孔。用旋挖机钻孔时，要求缓慢进尺。当钻穿过溶洞顶部时要缓慢进尺，钻头不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的。

在施工现场准备足够的粘土和块石，同时制备大量的泥浆。根据超前钻探得的串珠状溶洞顶标高反算出地面至第一个溶洞顶的深度，根据此溶洞与钻进深度相比较可知是否到达溶洞顶部，装载机和小推车就位，密切注意泥浆面变化，一旦穿通溶洞后，提起钻杆，向孔内回灌泥浆，向孔内回填片石和粘土，如果不发生塌陷，则用钻机钻孔洞内孤石和突石，对洞底部斜岩面进行钻进，以保证钢护筒顺利下放。

过第二个溶洞按过第一个溶洞的方法过进行。

注意事项：

(1)过每层溶洞顶薄岩层时要采用缓慢进尺，防止一下把岩层击穿后引起钢护筒脱落下沉，严重时引起地面塌陷。

(2)冲破岩层后，要及时提起钻杆，防止塌孔引起卡钻。

(3)在溶洞内采用低速钻进，以防止卡钻，同时清理洞内的突石，夯平溶洞底部斜岩面，以保证钢护筒在下放时不会产生较大的偏斜。

六质量保证措施

6.1 施工组织管理方面的措施

对施工人员进行技术培训，制定相应的规章制度，使施工人员有章可循，强化组织指挥，建立必要的奖惩制度。

6.2施工技术措施

溶洞地质同一般地质相比较，其特点表现在它的非均质性和非密实性，反映在钻孔施工中的形式为：A．空隙漏浆造成塌孔；B．难以形成符合设计桩径的标准圆孔；C．水下砼灌注流失无法估量，容易造成断桩。

（1）漏浆、坍孔的技术对策

①要求司钻人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度、泥浆稠度和钻头负荷是否正常。

②长护筒跟进。

③进行散抛填。将坚硬片石、粘土及水泥作成混合物，视漏浆程度反复抛填冲击。（2）偏孔的技术对策

①溶沟、溶槽、岩面起伏不平。在钻孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时，钻孔速度会明显降低，主绳摆动大，遇此情况应马上提出钻头，抛入坚硬片石、碎石和块状黄土，以小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛入相同配备的混合物以大冲程冲击，反复进行，直到不偏孔为止。

②溶洞侧壁侵入孔径。以加入大块片石为主，并适当降低泥浆比重，回填后以小冲程钻进，钻头平稳后再加大冲程造孔。

（3）卡钻的技术对策

①司钻人员随时观察钻机负荷和主绳摆动情况，发现卡钻征兆及时提起钻头进行抛填处理。

②在距溶洞顶板以上30-50cm处改变钻孔冲程和冲击次数，采用慢打轻击，进入溶洞后反复抛填片石、黄土及水泥。

③改变钻头形式。在原十字形钻头上焊圈，把十字形连接起来，使之减慢钻进速度，一次成孔并圆顺。

（4）掉钻的技术对策

①钻头龙门与钻体区段间加工成圆弧过渡，防止断面尺寸突变，形成薄弱部位引起应力集中而断裂。

②在钻孔过程中要经常检查钻具、钢丝绳、钻头直径磨损程度，发现超限应及时更换。

（5）桩底嵌入岩层深度的保证措施

①钻头应用优质45号铸钢制造，几何形状要能避免铸造时产生热拉应力和使用时应力集中现象，现场补焊以履带板、钢轨头做补焊材料，用铸钢焊条堆焊，施焊部位先

预热，由技术娴熟的电焊工施焊，确保补焊质量。

②钻孔各阶段应采用不同的泥浆比重及粘度。

③清孔前将水泥、锯末、烧碱、黄土混合物抛入孔内冲击60分钟，使泥浆

比重达到1.6以上，这对减少更换钻头、补焊次数，提高成孔速度极为

有利。

七安全保证措施

(1)旋挖钻机施工时，应查明溶洞分布范围和类型，确定处理方案；技术人员及冲孔作业人员应充分掌握地质情况，每个施工段的地质资料都发给相关人员，让其充分了解施工作业点地质情况，做到施工时心中有数；施工中如遇到溶洞，发生坍孔，则操作钻机人离开钻机，挖掘机迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水，以防止斜孔和卡钻。待处理完成后，再进行重新钻孔作业。

(2)钻孔过程中，非相关人员距离钻机不得太近，防止机械伤人、挖掘机处理地面塌陷时，现场应有警戒人员，无关人员不得进入挖掘机旋转范围内。

(3)钻孔接近溶洞时，必须严格掌握钻进熟读，防止钻穿岩壳卡住钻头。

(4)钢筋笼吊装过程中必须注意：对接完毕，必须检查作业人员的脚是否缩回，防止钢筋笼下放时将脚刮伤甚至将人带入孔中造成事故；吊装前应检查钢筋笼中是否有余料未清除，吊装过程中无关人员禁止进入警戒区内。

(5)吊车提升拆除导管过程中，各现场人员必须注意吊钩位置，以免将头砸伤。导管安装须注意：导管对接必须注意手的位置，防止手被导管夹伤。

(6)砼浇注过程中，砼搅拌运输车倒车时，指挥员必须站在司机能够看到的固定位置，防止指挥员走动过程中栽倒而发生机械伤人事故。轮胎下必须垫有枕木。倒车过程中，车后不得有人。

(7)钢护筒接长安设时，操作人员不得在吊锤下作业。

(8)施工时的高压泥浆泵应做好以下安全检查工作：泵体内不得留有残渣和铁屑，

各类密封套完整良好，无泄漏现象；安全阀中的安全销要进行试压检验，必须确保在规定达到最高压力时，能断销卸压，决不可安装未经试压检验的或自制的安全销；指定专人管理，压力表定期检修，保证正常使用。