桩基础及溶洞处理工程施工组织方案

1、§1.1 钻孔灌注桩溶洞、土洞的处理方案我司施工工程中遇到类似溶洞的图片1.1.1 溶洞的布置情况根据已有钻探资料，本层在一期范围内3个钻孔揭露有溶洞，其具体情况见下表所示：钻孔编号溶洞顶标高溶洞底标高洞高埋深顶板厚度顶板岩性溶洞充填物特征备注JK3313.5510.55312.512.50强-中风化细砂岩底部有粘土充填，全漏水一期ZK128-10.33-11.631.337.222.70全-强风化页岩、炭质页岩无充填，全漏水一期ZK26516.4913.393.111.77.90全风化细砂岩有炭质灰岩碎屑、页岩角砾充填，干钻很快，且有漏水一期1.1.2 溶洞处理的方法情况1：在设计

2、桩长范围内的大中型溶洞如果是闭口的就要进行预先处理，处理的具体目标（溶洞的位置和大小）是要通过56米布设的较密超前钻来探测的。超前钻钻进深度以设计桩长20米确定的，为25米。取完整岩5米，预先处理的溶洞的基本方案是：采用低标号砼将大型土洞或闭口溶洞灌满。情况2、如果大多数是小型开口溶洞且洞顶埋深在设计桩长范围以内的，就采取遇到时处理，即为通过长螺旋桩机利用高压泵送压力在成桩时与桩身砼一起灌满中小型土洞或开口溶洞，并通过超灌量或反插来控制溶洞的灌注质量和直接采用压力注浆袖阀管注浆的方法。1.1.3 钻孔灌注桩溶洞、土洞处理措施1、桩基岩溶处理原则上采用人工造壁进行处理，即采取抛填袋装粘土、片石、

3、水泥等形成人工造壁。2、当勘探资料显示溶洞为较大空洞且空洞底距地面深度30m时，可考虑采用钢护筒跟进，以钢护筒形式穿过溶洞空洞。3、当桩位土层有较大土洞或同一承台相邻桩下方溶洞有连通情况，为防止严重漏浆，导致桩上方无泥浆护壁，导致塌孔，可考虑在上方粘土层采用钢护筒跟进，以钢护筒形式进行护壁。4、当勘探资料显示承台底附近存在浅表性岩溶发育时，为避免施工时发生地表塌陷，可针对线表性岩溶发育地层进行注浆处理。必要时在每个桩位钻机就位前，宜铺设2对共4根（或3对6根）各14m长的钢板桩（也可采取其它钢结构），对钻机底座进行支垫加固，以有效防止塌孔时钻机下沉和倾斜。5、同一基础的基桩宜逐桩施工。6、合理

4、确定施工顺序。先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工，先安排长桩施工。7、在溶洞发育地段进行桩基施工时，应调整施工顺序， 采用间隔施工，同一墩位的桩基严禁同时施工，必须待一根桩基混凝土浇筑完成后，且混凝土强度达到70%时，才可进行下一根桩基钻孔施工。1.1.4 施工准备措施施工前，应根据工程地质勘察报告，确定每一根桩的地质情况并且逐层交底至现场工人。确定哪些桩有溶洞、土洞以及溶洞、土洞的类型、大小及所在的位置，提前做好施工准备工作。对钻探显示有地下溶洞的桩位，需做好以下施工准备工作： （1）对于承台底附近存在浅表性岩溶发育或地勘报告显示桩位存在较大溶洞或呈糖葫芦串状溶洞时，为确保钻机安全，使

5、用钢支撑网架进行加强（钢支承网架用槽钢、工字钢自行制作钢结构支撑网架，必须有足够的强度、着地面积和跨度，详见大样图）。钢支承网架用于冲击成孔作业时，垫设在钻机下，以防止因塌孔对钻机及施工人员造成损伤。承台底附近存在浅表性岩溶发育或地勘报告显示桩位存在较大溶洞或呈糖葫芦串状溶洞时，为保持钻机稳定，拟采用如下措施：1、插入6根630*12的钢管桩。2、钢管桩上放置3根I25a工字钢（在工字钢上开槽，I25a工字钢顶面与钢管桩顶面平齐）。3、在垂直I25a方向放置9根I20a工字钢，间距0.5m。4、I20a工字钢上面放置厚度为8mm的防滑钢板，面积为28m2。以上结构详见附图；为保证工作效率及增强

6、操作性，将上部结构（I25a工字钢、I20a工字钢、防滑钢板）直接做成整体，需要转移的时候直接整体吊装。（2）准备粘土、片石、加长钢护筒、麻袋、袋装水泥等溶洞处理所需材料。普通片石采用强度30MPa石灰岩，另还需准备部分强度50MPa的片石。片石粒径宜为1540cm。长钢护筒采用8mm厚钢板制成，长度为6m，并配备电焊机、15cm*40cm*1cm钢板（焊制加长护筒时使用）；袋装水泥选用32.5普通硅酸盐水泥，50kg/袋。 （3）配置泥浆。严格控制粘土的选择，选择并备足良好的造浆粘土，现场进行拌制，入孔泥浆比重可为 1.31.4，入孔泥浆黏度，一般地层为2228s，接近溶洞地层调制为2630

7、s。（4）施工前对施工作业班组进行溶洞处理相关技术、安全交底。1.1.5 岩溶裂隙及小型溶洞的处理（1）溶洞高度在 0.5m 以下按小型溶洞进行处理。（2）在冲击钻钻进施工过程中，密切注意护筒内泥浆面的水平位置 变化情况，当泥浆面迅速下降时，首先要尽快补水。 （3）然后采用ZL50GL装载机将施工前准备好的片石与粘土的比例为2.5：1，往孔内投入10m3左右（竖向高度为 23m），再重新开钻。重新开钻需使用小冲程钻进，保证填充的密实性和护壁的完整性。（4）按照地勘报告结合现场经验，钻机钻头穿过经处理后的溶洞底面1m后，同时漏浆现象消失，泥浆面稳定，即认为此溶洞处理完毕，转入正常钻进。（5）当再

8、次漏浆时，仍按上述方法处理。1.1.6 一般溶洞处理（1）溶洞高度0.5m4m 且连通性较差的溶洞按一般溶洞进行处理。 （2）根据地质勘察资料及超前钻资料，有此类溶洞的桩基施工时要 配置专人密切注意桩机地盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化，熟记 图纸、资料中标注的溶洞位置。（3）在击穿洞顶之前，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。 （4）一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已穿越溶洞顶进入 溶洞。 （5）首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提钻，防止埋钻。 （6）应适当增加泥浆中的粘土数量，提高泥浆密度。泥浆粘稠度控制在263

9、0s。 （7）然后用ZL50GL装载机及时将准备好的片石与粘土的比例为2.5：1，少量多次进行投放，每次投放4m3左右，预计投入量按2D（2倍桩径）×h（溶洞高）的圆柱体体积来计算。现场可能存在溶洞联通情况，实际投入量可能会大于理论投入量。若投入粘土和片石处理两次后效果不佳则须掺加水泥时，掺加比例为每方加200公斤。（8）采用小冲程进行钻进，让钻锤击碎黏土、片石、水泥并挤入溶洞内壁发挥护壁作用。 （9）直至孔中的泥浆面停止下降，并慢慢上升，此后可加大冲程进行钻进，对投入的填充物进行冲击式挤压，确保溶洞被堵死。若溶洞 内进尺过快，则继续投入片石、粘土、水泥，投入量根据进尺速度确定，少量

10、多次，每次投放在4m3左右。 （10）当泥浆漏失现象全部消失后，转入正常钻进。 （12）如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。 （13）击穿溶洞顶、底板后，要用钻锤将溶洞顶、底板处的桩孔修理圆滑，以防卡钻、及钢筋笼。1.1.7 大型溶洞处理溶洞高度大于4m，或连通性较好的溶洞按大型溶洞进行处理。 9.6.7.1钢护筒跟进法溶洞高度大于4m，且连通性较好时采用此种方法，以钢护筒形式穿过溶洞空洞。为保证成孔桩径，冲击钻头直径要比设计桩径大10cm，会造成灌注混凝土量大于设计量。（1）当溶洞位置漏浆速度过快，泥浆泵补浆速度慢于护筒内泥浆流失速度时，为防止漏浆造成孔壁坍塌，采用钢护筒方法进行处理。 （2）击穿溶

11、洞顶板后，利用钻锤反复在顶板击穿位置小冲程冲孔， 将孔壁修理圆滑。 （3）采用钢护筒跟进法：一面冲孔，一面接钢护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。钢护筒的选择：内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m（h为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40cm，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径20cm，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，连接顺直。钢护筒要有一定的刚度，单个大溶洞用双层护筒，两个大溶洞用三层护筒，并以此类推。最外一层为护壁钢护筒由地面下至溶洞顶板以上。（4）钢护筒下落采用QY50汽车吊辅助D

12、ZJ-200振动锤等打入设备。下放长护筒时，其位置必须准确，下放完成后，检查其高程、护筒顶面水平度、 垂直度。垂直度控制在1/200以内。两节钢护筒焊接过程中的控制：下部钢护筒用垫铁调平（用吊车调节），用水平尺检测达到水平要求后，在外部卡具范围内将上部钢护筒初步就位，接口对齐，用经纬仪测量垂直度，如垂直度超规范要求，则接口部位采用垫铁调平，然后将两节钢护筒点焊，初步稳定后，再进行满焊及加设加强钢板。在焊缝冷却后，进行钢护筒的下落施工，上述工序循环进行。（5）然后回填粘土、片石混合物，片石、粘土比例2.5：1，分层填入，对护筒底及溶洞间隙进行封堵。采用反复冲击的办法将间隙充物锤击密实，再转入正常

13、钻进。9.6.7.2 片石水泥土造壁法：（1）遇到较大的溶洞，发现漏浆后，立即使用泥浆泵向孔中补充泥浆以防止孔壁坍塌。（2） 然后用ZL50GL装载机及时将准备好的片石与粘土的比例为2.5：1，每方加掺加水泥200公斤。少量多次进行投放，每次投放8m3左右。预计投入量按2D（2倍桩径）×h（溶洞高）的圆柱体体积来计算。现场可能存在溶洞联通情况，实际投入量可能会大于理论投入量。（3）待漏浆现象停止后重新进行钻进。（4）冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前，然后停止 钻机4h左右，直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止1.1.8 土洞的处理措施根据地勘报告，桥址区内土洞有填充，填

14、充材料一般为软-流塑状含砾粉质粘土。不排除个别土洞填充不饱满的情况。土洞处理分两种情况：土洞下岩层不含溶洞或含小溶洞或一般溶洞；土洞下岩层含大溶洞或连通性较好的一般溶洞。9.6.8.1下岩层不含溶洞或含小溶洞或一般溶洞的土洞（1）一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已进入土洞。 （2）首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提钻，防止埋钻。 （3）应适当增加泥浆中的粘土数量，提高泥浆密度。泥浆粘稠度控制在2630s。 （4）然后用ZL50GL装载机及时将准备好的片石与粘土的比例为2.5：1，少量多次进行投放，每次投放2m3左右，投

15、入量按2D（2倍桩径）×h（溶洞高）的圆柱体体积来计算。若投入粘土和片石处理两次后效果不佳则须掺加水泥时，掺加比例为每方加200公斤。（5）采用小冲程进行钻进，让钻锤击碎黏土、片石、水泥并挤入土洞内壁发挥护壁作用。 （6）直至孔中的泥浆面停止下降，并慢慢上升，此后可加大冲程进行钻进，对投入的填充物进行冲击式挤压，确保土洞被堵死。（7）当泥浆漏失现象全部消失后，转入正常钻进。 （8）如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。9.6.8.2下岩层含大溶洞或连通性较好的一般溶洞的土洞此种土洞由于下面岩层含大溶洞或连通性较好的一般溶洞，溶洞处理时间较长，孔内泥浆面反复变化，容易造成土洞处塌陷造成塌孔。故此

16、种溶洞采取全护筒跟进进行处理，全护筒跟进至土层与岩石层交界面。 全护筒施工工艺同9.6.7.1，护筒长度L=（H+0.3）m（H为红粘土层与中风化石灰岩交界面深度（或含碎石粉质粘土层与中风化石灰岩交界面深度）。1.1.9 袖阀管注浆施工方法袖阀管注浆施工方法补充注浆配 浆否是否是钻机成孔浇注套壳料下注浆套管注 浆第一段达到注浆要求第二段注浆 所有段达到求注浆结束注浆效果检测是否需要填砂否扩孔，下管填砂是图61 袖阀管注浆施工工艺流程图9.6.9.1、袖阀管注浆的特点：袖阀管该工法同其它注浆工法相比，具有以下特点：A、具有上下2个阻塞器（橡皮圈），能将浆液限定在注浆区域的任一段范围内进行灌注，达

17、到分段注浆的目的。B、阻塞器在光滑的袖阀管中可以自由移动，可根据需要在注浆区域内某一段反复注浆。C、根据地层特点，可在一根注浆管内采用不同的注浆材料，选用不同的注浆参数进行注浆施工。9.6.9.2、袖阀管结构：袖阀注浆管为每节长4m、直径48mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口。注浆管分实管和花管两种，实管上未开设溢浆孔，用于非注浆地层；花管上开有8mm的溢浆孔12个，每组小孔间距30cm，用于需注浆地层。在花管有孔部位外面套有抗爆压力为4.5MPa橡胶套，橡胶套覆盖着溢浆孔，起到单向阀作用。注浆芯管采用双塞注浆芯管，通过注浆压力使得两堵头与花管密

18、贴，达到分段注浆的效果。9.6.9.3、注浆参数根据注浆材料及地质条件，结合类似工程的施工经验及相邻标段的试验结果，暂定选用下表所示注浆参数，具体须在施工前进行现场及室内实验，必要时对各项参数进行修正。表6-2 注浆参数一览表序号注浆参数内容序号注浆参数内容1单液浆配比水灰比=1:1（质量比）5中央孔控制压力0.81.0MPa9.6.9.4、施工步骤（1）钻机成孔采用XY-100地质钻机成孔，成孔直径为70mm，如钻进过程出现孔壁坍塌，则采用泥浆循环护壁成孔。在钻孔过程中揭露的溶、土洞要做好记录，以供注浆作业参考。（2）下注浆管根据详勘、超前钻及洞体边界探查取得的洞体数据，在溶、土洞顶板以上的

19、部位用实管，在溶、土洞范围内使用花管，注浆管底部加下闷盖。对于无充填的溶洞，注浆管下至土溶洞顶板下0.5m，对于半充填/全充填的溶洞，注浆管下至溶洞底，如图63所示。将实、花管根据要求连接后，在管内注满清水检查密封性能。完成套壳料浇注后立即将注浆管沿钻孔下至设计标高，上端露出地面40cm左右，并加盖上闷盖。为保证顺利下管，管中要保证注满清水，以重力抵消套壳料的浮力。对于可能出现的套壳料流失，要及时进行补料，保证止浆效果，同时为加强止浆效果，可在孔壁间隙靠近地面12m范围内充填水泥砂浆加固。图6-3 不同充填情况溶洞下管长度示意图（3）注浆浆液配制根据溶洞面积及高度估算预配制浆液的体积，按水灰比

20、计算出所需的水泥和水的用量，在搅拌机内加入计算好的用水量，边搅拌边加入计算好的水泥用量，搅拌均匀后倒入储浆池内备用。（4）注浆 注浆方式采取后退式分段注浆工艺，即在注浆带内由孔底自下而上进行注浆，每次注浆段长0.5m，注完第一段浆段后，上提注浆芯管，进行第二注浆段注浆施工。 在芯管拔出长度大于一节管长时，停注拆取该节芯管及接头，将接头接在未拔出的芯管上继续注浆，依此进行直至完成注浆； 注浆过程中如需暂停注浆时，必须先将水泥浆管拿出放入清水桶中，并同时将注浆芯管提升0.4m，向孔内注清水后再停止注浆，这样既保持管路畅通，又保证注浆不受注水影响。为保证注浆效果，一般采用重复注浆方法。两次注浆时间间

21、隔为610h,注浆3次，满足终孔压力时停止注浆，并用水泥砂浆封孔。注浆过程中作好注浆工作记录表，注浆孔的注浆工作情况及注浆工序作业时间。注浆过程中随时分析和改进注浆作业；并且认真记录实际孔位、孔深、孔内地下物、涌水等，当与地质报告不符时，应采取措施进行修正。 （5）注浆顺序注浆顺序采取由外到内约束开放型方式，即先注溶、土洞最外侧后注内侧，隔孔交替进行，以控制浆液扩散范围，保证注浆效果。3# 2#1# 4#1# 4# F 3# 1# 2# A 图6-4 注浆顺序示意图1.1.10 溶洞桩基病害的处理9.6.10.1卡钻事故 卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲

22、击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，钻头倾斜，卡在溶洞顶板岩石不同部位。防止卡钻措施：（1）严格控制冲程，在施工过程中细心观察，根据不同的地质情况 掌握好冲程。在基岩中采用 35m 的冲程，在靠近溶洞顶板1m处采用 0.51m 的小冲程变化冲进，轻锤慢打使孔壁圆滑坚固，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿，防止因冲程过长导致卡钻。 （2）经常检查钻机运转性能，对于故障隐患早发现早解决。 （3）遇到卡钻时不可强行提拉，以防塌孔、埋钻，甚至钻机翻倒。 （4）若卡在顶板岩石中部，可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出。 （5）若斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓 提起。 （6）若卡在顶板

23、岩石下部，则可利用钻头上下松动，由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头将顶板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。卡钻的处理（1）避免沉渣埋钻，钻头不能长时间停留在孔底不动，要经常上下活动，使得泥浆不停地循环，防止沉渣埋钻的现象发生。 （2）如发生塌孔埋钻，切勿强拉硬提，以免主绳断裂造成埋钻。 （3）利用钻机，缓慢回旋主绳，使钻头旋转，松散卡钻处土石，尝试性提升钻头，若钻头可以提升，则继续使用此方法慢慢将钻头提出。 （4）若塌孔塌落物较多，采用回旋钻头法无效时，采用“反冲法” ， 利用泥浆把塌落土石冲出孔外，将钻头提出。 9.6.10.2 埋钻及掉钻事故 （1）在

24、施工过程中掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修，遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患。 （2）施工时严禁在溶洞内打空锤，应绷紧钢丝绳，采用小冲程进行低打紧击。 （3）一旦发现漏浆或异常情况，马上提锤至洞口，然后采取其他补救措施。 （4）若不慎发生掉钻，应及时摸清情况，若溶洞底板平整坚硬，可在地面使用打捞工具慢慢摸索打捞，若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤 被沉淀物或塌孔土石覆盖，应首先清孔吸泥，使打捞工具能接触钻锤。 （5）先用侧锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入孔底，钩住钻锤保险绳再提起。 （6）如果钻锤倾倒，可派潜水员带钢丝绳潜到孔底，将钢丝绳拴在钻锤顶上，再将钻锤提起。（7）如果钻锤顶朝下，将钢丝绳捆绑在钻锤的几个爪山，再将钻锤提起。 9.6.10.3钻孔偏位处理 （1）钻孔偏位主要原因是穿越溶洞时，洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整。（2）钻头穿越溶洞时要密切注意主绳的情况，以判断是否偏孔。 （3）当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时，则预示发生偏孔，应及时停钻。 （4）处理偏孔采用回填片石，片石的强度要强于岩层的强度，一般片石强度要50