桩基础施工中遇到溶洞的解决方案探讨

1、桩基础施工中遇到溶洞的解决方案探讨摘要：文章主要通过工程实践，对岩溶发育地区的桩基施工，提出了处理原则和施工方法，为在桩基础施工中遇到溶洞时提供了切实可行的施工方案。关键词：桩基施工；溶洞处理1 工程概况 地质勘探资料表明，在某经济适用房工程场地基岩为白垩系（K）泥质粉砂岩，在勘察深度范围内主要分为全风化层、强风化层、中风化层、微风化层四个风化层。全风化、强风化及中风化泥质粉砂岩在基岩中局部以夹层出现，在场地东半部分的南面发育有多个溶洞，溶洞发育深度为15.335.5m不等，溶洞大小不一，洞高0.457.94m不等，溶洞处于充填、半充填状态，部分为空溶洞，充填物为软塑状粘性土和砂，地下水活动较

2、为强烈，溶洞顶板薄，对桩基础施工影响极大。 该工程设计采用钻孔灌注嵌岩桩，桩径800，混凝土强度等级C35P10，桩端全断面进入微风化岩大于1.1d (d为桩径)，针对地质勘探资料中发现的溶洞情况，制定了溶洞区域桩基施工方案。 2溶洞处理方案和应急措施 2.1处理原则 (1)每根桩必须经地质钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，画图列表，为制定相应施工方案提供详实依据。 (2)对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。 (3)根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。 (4)对每种处理方

3、案，都要进行仔细的计算，施工前在桩位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。 2.2钻进方法的选择 (1)溶洞顶部的冲孔施工：在溶洞发育的桩基施工过程中，用冲击钻机冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，钻头提升高度一般不超过50cm。所有卡扣及钢丝绳必须经检测，确保安全。 (2)根据岩层的软、硬和岩溶的发育程度，采取相应的施钻方法。 对于软硬塑状粘土和软硬相间的粉砂岩层，为防止成孔过快，采用低冲程(h=l2m)，轻锤(2.52.7 t)慢击（34次m1n）的冲击钻进方法； 对于完整而坚硬的粉砂岩，为达到有效破碎岩石，加快成孔速度，主要采用高冲程(h=3 m)，重锤(

4、3.53.7t)慢击（67次m1n）的冲击钻进方法； 对于溶洞区域，为有效破碎岩石，又要防止成孔过快和斜孔，并且要防止塌孔、卡钻等事故发生，故采用中低冲程(h=l2m)，重锤(3.53.7 t)，慢击(34次m1n)的冲击钻进方法。 2.3防止漏浆、塌孔、卡钻、斜钻等技术措施 (1)对于岩面高差较大的区域，为防止斜钻，采取每孔钻进0.20.3m后，抛填片石的方法，填平孔底，再用小冲程重锤慢击的钻进方法。 (2)对于接近岩溶顶板和穿过漏浆裂隙、溶洞层，采取按4：1的比例投入块石和硬粘土，再用小冲程重锤慢击的钻进方法，且每钻进1m左右，测量复核孔位一次，严重漏浆地段，要加大块石和粘土的投入。 (3

5、)对于孔位有高于3m 或有多层溶洞的区域，在钻进过程中漏浆严重，不能成孔的，采用边钻进边用振锤振入护筒的办法。直至护筒穿过溶洞，达到岩层内，再重新用慢速钻进成孔。 (4)对于孔位有高于3m的溶洞，在抛填石块粘土后不能成孔又不能灌注水下混凝土的，可采用在溶洞位置的钢筋笼上焊接护筒，然后随钢筋笼一起放入，再浇筑水下混凝土。 2.4溶洞处理方法 根据溶洞的高度、洞内充填物情况，对溶洞采用不同的处理方法，主要的处理方法有：抛填、注浆固结、灌注混凝土填筑、套放大小钢护筒等。 (1)溶洞范围小，溶洞高度小于1 m，没有充填物或洞内注满水的，采用抛填片石、粘土等，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。在溶洞范围

6、桩的钢筋笼在溶洞上下各1 m的范围内的定位钢筋上焊接厚4mm的钢板圆筒保证成桩混凝土的质量。 (2)对于封闭的高度在13m、洞内为填充或半填充状态的溶洞，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆；若充填物呈松散或软塑状态时，直接注浆固结即可；若充填物已固结呈硬塑状态时，则可以直接冲孔，但需加强泥浆护壁。 (3)溶洞高在35m的多层溶洞，而多层溶洞间的间距较小的，可采用钢护筒穿越处理。先用冲击锤进行冲孔、扩孔，然后采用振锤把钢护筒振沉至溶洞底部。 (4)溶洞高度大于5m的多层溶洞，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

7、方法进行施工，互通长度为L=h+2m（h为多层溶洞高）。内筒内径比设计桩径大20cm，外径小于外护筒内径5cm，如遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小3 5cm。 (5)若设计要求灌入碎石则必须钻一个大孔（直径不于30cm）放入钢管并固定，钢管上置碎石料斗，碎石粒径不大于2cm，投料时振动钢管，以防止堵塞，填充量控制与填砂控制方法相同。 (6)对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时可采取投放片石、碎石夹粘土，甚至投入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。 2.5主要施工技术措施 根据溶洞的不同类型，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

8、满（水洞）且深度在3m以内的，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。 当溶洞为空洞，且深度在3m以上的，拟用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的施工方案。 (1)静压化学灌浆法施工方法。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。 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。同时也可兼用喷射

9、灌浆法，促进填充物强度的加强。 静压化学灌浆的加固特点是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。 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。 主要施工机械设备：BW250泥浆泵，BW150泥浆泵，1 0 0型钻机，泥浆搅拌机和贮浆槽，高压灌浆管及其配件。 (2)套内护筒施工方法： 内护筒长度的确定：护筒长度L=h+3（h为桩基超前钻确定的溶洞高度）。 内护筒内径的确定：内护筒内径应大于桩径10cr

10、n，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），内护筒内径应大于桩径l0cm，壁厚为lcm，当遇到第二层溶洞时，第二层溶洞的内护筒（即第三次护筒）选用内径大于桩径l0cm。 溶洞顶部冲孔：当钻孔施工接近溶洞顶部时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过50cm。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。 内护筒的沉放方法：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

11、沉 到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）。此时，钻机重新就位。 内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理： 在内护筒底部及顶部l00cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。 用高压喷射灌浆法对回填体进行灌浆处理。灌桨后，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107m/S 。灌浆处理后，即可重新冲孔。 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。 重新冲钻，直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时，即可终孔，此桩即成孔。 3结束语 由于在施工前根据地质勘探资料认真进行了施工准备工作和制定了较为详细的溶洞区域桩基施工方案，本工程在溶洞区域进行桩基施工时，按照桩基超前桩报告对每个孔位反映出来数据采取了相应的处理方法和技术措施，确保工程施工的顺利推进，未因溶洞存在而严重影响工期进度，