溶洞处理方法（共8篇）
溶洞处理方法 篇1
2.溶洞的分类
根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，溶洞可分为以下几种类型：
2.1 按溶洞的大小分 ①大溶洞：溶洞高度＞3m；②小溶洞：溶洞高度＜3m.2.2 按溶洞填充状态分 ①全填充溶洞：洞内完全充填亚粘土、亚砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状；②半填充溶洞：洞内约一半有填充物，顶部为空腔；③无填充溶洞：洞内无填充物即空洞。
2.3 按是否漏水分 ①全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；③不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。
2.4 按溶洞垂向个数分 ①单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；②多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。
3.方案选定
根据溶洞大小及填充情况等，选定经济可行的处理方案
4.溶洞处理方法
4.1 压注双液浆法 注双液浆一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。
①目的：溶洞内注双液浆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施工工序的顺利完成。②加固原理：注双液浆加固的特点是注浆材料可在十几秒或几十秒内瞬间凝固，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体积的浆材可得1m3的结石体。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；对于溶洞中的稀泥等土体，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的溶洞，浆液是通过充填填满溶洞的。③工艺 压浆材料采用普硅32.5r水泥与化学剂（水玻璃）。a布孔 根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每个墩台布置6～8个压浆孔。b钻孔 用地质钻机钻80mm～110mm的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。c压浆 采用双液压浆系统进行全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。
4.2 灌砂、压浆法 灌砂压浆是溶洞预处理方案之一，一般适用于6～10m无填充溶洞的处理。主要通过灌砂填塞溶洞空间，采用压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实的混和体，防止在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。灌砂压浆孔和注双液浆钻孔施工方法相同。
灌砂采用干燥、洁净的中粗砂，并进行清筛，防止杂物堵管。一个桥墩内各注浆管内灌砂、注浆轮流进行。灌砂时分几次进行，第一次灌砂高度约4～5m，然后将注浆管插入灌入的砂中一定深度，向砂中压入一定量的水泥浆。压浆后采用清水冲洗注浆管，防止水泥浆粘附在管壁上，影响下一次灌砂、注浆。注入水泥浆初凝后，进行下一次灌砂、压浆，反复进行，直至灌满，使溶洞内充满砂浆。
4.3 填充粘土和片石法 粘土和片石填充适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，其方便、快捷，节省费用。
当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m.溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。
采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。
4.4 灌低标号混凝土法 对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土的方法处理。
施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法，当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
4.5 钢护筒跟进法 在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取上述方法无效时，可采取钢护筒跟进法施工。就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，便于钻孔施工。①内护筒内径的确定 现场根据桩孔穿过大溶洞的数量，确定内护筒级数，每增加一级，内护筒内径增加0.2m，最小一级内护筒直径大于桩径0.2m.为保证内护筒的刚度，防止受压变形，钢护筒采用10mm 钢板卷制。下沉内护筒时，由大到小，分级逐次下沉进行。先钻大孔，下沉大护筒，再钻小孔、下沉小护筒。如果穿过1层溶洞，就采用1级内护筒，每增加1层溶洞，就增加1级内护筒。护筒跟进法施工顺序见下图1.②内护筒长度的确定内护筒长度的确定，护筒长度l＝h＋3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度），如果内护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。
5.岩溶地区钻孔桩施工方法
①岩溶地区钻孔桩施工工艺流程图见图2.②由于钻孔桩施工是个比较成熟的施工工艺，本文就不再叙述。
在岩溶地区钻孔桩施工中特别应注意以下几个问题：①施工准备 根据地质资料预测施工中可能出现的问题，制定施工方案，并向钻机操作人员进行技术交底。桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械。②钻孔 钻机时泥浆要稍稠，现场泥浆池内尽量多备些泥浆，在溶洞穿孔后及时补浆。施工中要加强钻孔地质检查、复核，并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。根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，钻头冲击岩层的响声、抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生。钻穿溶洞顶板时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水补浆，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补浆补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最终至不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。③灌注混凝土 灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1m以上，灌注完成后观察30分钟左右，如果混凝土面没有变化才拔出导管。
溶洞处理方法 篇2
现如今, 社会经济发展迅速, 桥梁工程建设发展越来越迅速。桩基础是桥梁工程的基础工程, 在桩基础施工中, 需要结合实际情况合理选择施工技术。旋挖钻机施工技术是桥梁工程施工中的常用技术, 对该项技术进行详细探究, 对于提高其应用水平至关重要。
2 桥梁概况
J1K0+4475×32m货场联络线竹鹅溪大桥设计里程范围为JK0+359.75~J1K0+534.25, 列车行车速度为80km/h。根据现场勘查, 桥址范围为溶洞较发育地区, 该桥梁工程地质条件为 (1) Q4ml:粉质粘土 (人工填土) , 土质松软, 硬塑, 属Ⅰ级松土, σ0=0.08MPa; (2) Q4al+pl:粉质粘土, 流塑~软塑, 属Ⅱ级松土, σ0=0.06MPa; (3) Q3al:粘土, 软塑, 属Ⅱ级松土, σ0=0.08MPa; (4) Q3al:粘土, 软塑, 属Ⅱ级松土, σ0=0.15MPa; (5) Q4ca:粉质粘土 (溶洞充填物) , 软塑, 属Ⅱ级普通土, σ0=0.06MPa; (6) C2d:白云质灰岩夹白云岩, 全风化带 (W4) , 属Ⅲ级硬土, σ0=0.18MPa;强风化带 (W3) , 属Ⅳ级硬土, σ0=0.4MPa;强风化带 (W2) , 属Ⅴ级硬土, σ0=0.6MPa。孔桩桩径1.25m, 桩长8~28m不等。
3 溶洞旋挖钻施工工艺原理
对于不同的溶洞类型, 可以采用以下施工方案:抛填法、碎石砂浆填充法以及钢护筒穿越法, 分别如图1~3所示。旋挖钻机钻进成孔施工技术的应用原理是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构, 使得钻机能够准确定位, 然后采用桅杆导向作用, 下放钻杆, 并且将底部带有活门的桶式钻头置放到孔位, 在旋挖钻机钻进成孔施工过程中, 钻机动力头装置为钻杆提供扭矩、加压装置, 通过利用加压动力头的施工方式, 能够将加压力传递给钻杆钻头, 钻头回转破碎岩土, 同时直接将其装入钻头内, 然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土, 通过循环上述施工技术, 能够完成施工任务。旋挖钻施工工艺的施工特点主要体现在以下几点: (1) 旋挖钻施工及时施工效率比较高, 施工灵活性比较高, 而且通过应用其配套的螺旋钻斗、普通钻斗等钻具, 可以在粉质粘土、卵石层、粘土层中进行分层钻进施工。 (2) 旋挖钻施工能够实现准确定位, 而且桅杆可以自行折叠起落, 因此能够对回转定位进行自动检测, 而且移位效率比较高, 在钻进施工过程中, 桩基定位和成孔深度、垂直度都可以采用自动化技术进行有效调节和控制。 (3) 旋挖钻成孔施工效率和施工质量比较高, 通过应用旋挖钻施工技术, 能够有效避免在机械成孔施工过程中孔底沉淤土过多的问题, 同时, 还能够有效解决桩侧摩阻力较低, 泥浆很难管理的缺点, 从而有效保证成孔施工质量。 (4) 旋挖钻机在实际施工过程中不会产生较大噪音, 而且施工环保。
4 旋挖钻施工流程
4.1 旋挖钻机孔桩施工
4.1.1 放样定位
在进行旋挖钻孔施工过程中, 必须充分结合施工现场轴线及桩位条件, 设置测量控制网, 然后对测量桩位进行放线、定位和测量, 测量放线完成后, 即可进行后续施工步骤。
4.1.2 护筒埋设
护筒埋设前, 要详细地研究勘察报告, 对场地的分布情况应非常熟悉, 特别是在孔口的土层稳定性差的情况下, 需要掌握其厚度、结构及岩性类别等。其次要熟悉场地的地下水分布特征, 依据钻孔孔口的底层性质, 护筒的长度由地下水埋深确定。需要注意的是, 选择护筒的直径比孔径大200~300mm的护筒: (1) 方便操作手埋设护筒时对护筒进行调整, 既能确保护筒下口与土层的密贴, 又可确保护筒中心与钻孔中心重合, 有利于旋挖钻进施工时保持护筒的稳定; (2) 在上提、下放旋挖钻头时使钻头和护筒之间存在约100mm的环状间隙, 避免旋挖钻头与护筒刮蹭、碰撞。
4.1.3 钻孔施工
在进行钻孔施工时, 通常采用的就是清水施工, 不需要利用泥浆进行护壁。在钻孔过程中, 如果施工现场存在地下水分布时, 并且具有不稳定的孔壁, 就需要进行护壁施工, 通常选择的稳定液护壁或者护壁泥浆。钻杆的定位需要提前进行设置, 一般在狭窄作业施工前完成。通常情况下, 在钻机施工中需要严格进行钻杆的调垂, 一般情况下, 做直孔作业。在调垂过程中, 主要采用自动调垂或者手动调垂进行操作。钻杆的调垂方式的确定是以相对零位±0.05来确定的, 超出这个范围时, 就需要进行手动调垂, 在这个范围内时, 就需要进行自动调垂。但是在钻孔施工中, 斜孔作业也可能会出现, 这就需要操作人员对零位进自定义设置, 之后采用钻孔作业的方式对钻杆进行调垂操作。
4.1.4 清孔施工
旋挖钻机钻孔达到设计要求深度后, 用检孔器对成孔进行检查。孔径、孔垂直度、孔深经检查合格后, 填写终孔检查证, 并经监理工程师验收认可, 方可进行孔底清理, 否则重新进行扫孔。采用换浆法进行清孔, 钻孔作业达到设计标高后停止施工, 提出钻头后, 清理孔内含碴的泥浆后注入已经经过净化的泥浆, 清孔时孔内水位需保持在地下水位以上1.5~2.0m。当从孔内取出泥浆测试的平均值与注人的净化泥浆相近, 测量孔底沉碴厚度符合技术规范和设计要求时, 即停止清孔作业。清孔结束后, 孔底沉碴厚度, 柱桩不得大于50mm。
4.2 钢筋笼的制作与安装
在钢筋笼的安装前, 现场相关人员必须对钢筋笼的主筋长度、截面尺寸、箍筋间距、保护层厚度等方面进行检查验收。为了保证在运输过程中不变形, 钢筋笼内用钢筋十字撑焊接加固。在制作、运输及吊放过程中, 防止产生不可恢复的变形, 对变形的钢筋笼应整理成型后再安装, 严重变形的必须报废。为保证混凝土保护层厚度, 在桩身配筋范围内每隔2m沿圆周等距焊接四钢定位钢筋 (耳环) 。钢筋笼下沉时应采用对称的两根吊环, 确保钢筋笼下沉的垂直度与下沉速度, 避免钢筋笼碰撞孔壁和自由下落。就位后应将两根吊环与钢护筒焊接固定, 避免浇注混凝土时钢筋笼浮笼。
4.3 泥浆护壁施工
在钻进过程中, 配备专门试验人员及时检测泥浆指标, 在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后, 泥浆补充采用泥浆泵泵入孔内, 旋挖钻均匀缓慢钻进, 这样既钻进能够起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度, 随时注意观察孔内情况, 及时补加泥浆保持液面高度。
4.4 下导管施工
导管采用灌注导管, 下入孔内时对每根导管认真检查、清除丝扣浮油及检查“0”型密封圈是否完好, 并在丝扣上重新涂抹黄油。导管连接要牢固、顺直、下入深度离孔底50cm左右。导管下好后, 利用灌注混凝土的导管输入泥浆循环清孔, 清孔时输入孔内的泥浆密度控制在规范以内, 直至测量出浆口的泥浆性能达到规范要求。导管使用前和使用一个时期后应做压水试验, 并试验隔水栓能否顺利通过。
4.5 混凝土灌注
首批混凝土灌注前精确计算首盘混凝土方量, 制作足够容积的封底用漏斗, 确保首盘封底混凝土量保证导管埋进混凝土深1m以上, 确认封底成功后, 进行正常浇注。桩基混凝土为C35水下混凝土, 安装导管并放入钻孔内, 导管安装后, 再次探测孔底沉渣厚度, 如超过设计要求, 则需进行二次清孔至合格为止。混凝土运至现场时, 要检查混凝土的和易性、坍落度, 如不符合要求, 则进行二次拌和, 二次拌和后仍不符合要求的, 混凝土就不再使用。水下混凝土灌注连续进行, 中途不能中断, 并尽量缩短拆除导管的时间。当导管内混凝土不满时, 可徐徐灌注, 以防产生高压气囊压漏导管。为防止灌注过程中发生坍孔、缩孔, 要保持孔内水位高度。为防止钢筋骨架上浮, 混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时, 应减慢混凝土的灌注速度。浇注混凝土过程中根据混凝土浇注高度, 进行导管拆除施工, 但导管底端要始终埋入混凝土面以下1~3m, 严禁把导管提出混凝土面。
4.6 混凝土养护及桩基检测
每根桩必须随机抽样留置试块不得少于一组, 并认真做好试块的养护, 达龄期及时送检。工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测, 对建筑物安全等级为一级且直径不大于600mm的钻孔灌注桩, 应采用现场静载荷试验方法。对其它情况的钻孔灌注桩和各种情况的人工挖孔灌注桩可根据终孔时持力层检验情况和桩身质量检验情况核验。对于端承型大直径灌注桩, 当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时, 可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验持力层。基桩混凝土完整性可采用低应变物探、声波透射法或钻孔抽芯法进行检测。对柱下单桩和截面尺寸大于800mm×800mm或直径大于800mm的灌注桩, 应采用声波透射法或钻孔抽芯法进行检测。
5 结语
综上所述, 在桥梁桩基础的施工过程中, 旋挖钻技术的应用范围十分广泛。在桥梁溶洞处理施工中采用旋挖钻技术, 能够有效确保桥梁桩基础的施工质量, 同时还能够缩短施工工期。旋挖钻技术在桥梁桩基础的施工应用中具有很多的优势, 主要包括成孔快、工期短、技术灵活以及承载能力强等。在该项技术的实际应用中, 首先需要做好施工准备, 即放样定位和护筒埋设, 然后再进行钻孔和清孔施工, 并且进行钢筋笼安装和混凝土灌注等施工工艺, 这样才能够提高桩基础的施工质量。
参考文献
[1]张琨, 刘建民, 邬欢, 等.城市桥梁桩基穿越溶洞预注浆施工技术[J].施工技术, 2011, 40 (1) :77~79.
[2]卢兴晨.浅谈桥梁钻孔桩施工过程中的溶洞处理[J].山西建筑, 2010, 36 (36) :338~339.
桩基底部溶洞处理方法探讨与应用 篇3
关键词：桥梁；桩基；溶洞；补强处理
中图分类号：U445.551 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0153-02
广东省清远市位于石灰岩地区，地质情况十分复杂，属于溶洞发育地区，桥梁桩基础施工中，遇到溶洞的情况并不少见，作为地下隐蔽工程，给施工带来很大困难，如处理方法不当，往往会造成卡锤、埋锤、塌孔等事故发生，甚至威胁桥梁运营安全。根据近年清远市桥梁工程建设的实际情况显示，部分项目在嵌岩桩施工时，存在不能找到符合规范要求的完整持力层而须施工桩长达到80 m以上，或由于地质资料不准确导致成桩后检测发现桩底存在溶洞等现象。施工难度大、施工成本高、施工工期长。因此我市桥梁桩基施工过程中常常需要面临桩端底部溶洞处理，桩底溶洞处理技术是桩基施工的难点，也是确保大桥结构安全的重点。通过对清远市阳山县杜步大桥改建工程桩基底部溶洞处理方案的探讨，为今后清远桥梁施工提供参考依据。
1 工程概况
清远市阳山县杜步大桥桩基础采用冲孔灌注桩，设计强度为C25，桩径1.5 m，桩端持力层为微风化岩。经超前钻资料显示，4号墩桩底无连续完整基岩，桩端持力层无范围内串珠状溶洞发育，设计采用终孔后桩身预埋3根直径130 mm的镀锌管，进行混凝土灌注后，利用预埋管对桩端持力层溶洞进行压浆处理。
2 处理方案的确定
根据勘测单位提供的超前地质钻探及综合地质解释剖面图等地质勘探资料和桩基完成性检测资料，结合现场实际施工情况，业主、设计单位、监理单位及施工单位召开现场会议，相关专家和代表从保证桥梁工程质量及安全的角度出发，兼顾工期和造价，进行深入研究讨论，最终确定阳山县杜步大桥4号墩桩底桩底溶洞处理采用高压切割加高压旋喷注浆方案进行补强。
3 桩端持力层注浆加固方案
桩端持力层存在的问题主要为多层溶洞，溶洞有填充物，针对这些地质情况，本着技术可行、经济合理的原则，确保注浆固结体的强度，采用高压清水旋喷切割以及气举反循环联合套洗清渣后，对溶洞内进行高压旋喷注浆、孔口压浆，孔内注、压标号M20水泥浆的方案。本次拟在桩身布置4个注浆孔，如图1所示，其中3孔呈等边三角形分布，为130 mm预埋管，3根预埋管既做超声波检测管，待桩身完整性检测后钻穿管底又可做桩端持力层注浆管；桩中心1孔为成桩后的桩基完整性抽芯检测孔。对于多层溶洞处理时，应先处理上层溶洞，然后再对下层溶洞进行处理。
4 桩端持力层注浆处理流程及步骤
4.1 处理流程图
对下层溶洞进行处理的流程，如图2所示。
4.2 处理参数
①水泥浆采用42.5 R水泥与清水配制，水灰比为0.7～0.8。
②减水剂与水泥浆配比，使用前现场试验后确定，约4‰。
③喷浆泵压26～28 MPa。孔口憋浆泵压2～4 MPa。
④水泥浆流量90～100 L/min。
⑤提升速度8～10 cm/min，转速10～15 r/min。
4.3 处理步骤
①桩内注浆孔布设。通过预埋镀锌管、成桩后抽芯，在桩内布置4个注浆孔。
②注浆孔的钻孔。采用地质钻机钻孔进入设计桩底持力层基岩深度以下且不小于3倍桩径。
③埋设孔口管。注浆前在抽芯孔上部埋设带有开关的孔口管，孔口管的水泥砂浆强度≥15 MPa，孔口耐压≥5 MPa。
④高压清水切割。通过高压水射流对溶洞顶、底板区间段内的充填物或岩土层进行高压清水切割，处理段内重复切割次数5次以上。
⑤气举反循环清渣。气水联合高压清洗喷射切割后，若各孔互通，则在其中一孔下入风管，通风气举返渣，同时向其他互通孔供清水将残渣清洗出孔，各互通孔均轮流通风或供水一次，至所有孔均返出清水为止；若各孔之间不互通，则在一个孔下入直径73 mm出渣管至距离孔底0.3 m处，在管内下入风管通风，在出渣管与孔壁之间的环形空间供水，即单孔气举返渣至水清为止。
⑥高压旋喷注浆。下入高压注浆管，自孔底向上对溶洞段进行注浆，替换出清水及泥浆，直至孔口返出浓水泥浆。
⑦孔口压、补浆。高压旋喷灌浆结束后，注浆管连接孔口开关向孔内注入较浓水泥浆，通过压力使桩底持力层内的水泥浆渗透的影响范围加大。孔口压浆终止后，及时对补强孔进行补浆。
⑧桩底沉渣处理。根据桩基完整性检测结果，如果桩底有大量的沉渣，沉渣厚度大于0.5 m，则先进行桩底注浆加固，然后再进行持力层处理。对4孔经行高压切割清洗，结合气举反循环清渣，待确认桩底沉渣清洗彻底后，再进行高压注浆补强。
5 质量保证措施
①严格确定孔位及孔斜度；②严格按确定的水灰比配浆，所用原材料必须符合有关质量要标准；③高压旋喷注浆应全孔连续作业。每当拆管或因事故中断后恢复注浆时，应进行复喷，保证搭接长度≥0.2 m；④处理过程中应如实记录各项参数如：切割深度、浆液用量、压力、提升速度、流量等，并实时监控；⑤做好处理所用水泥浆试件，送有资质检测机构或工地试验室进行试验。
6 处理效果评述
从处理过程及处理完成后检测结果看，原材料各项检测指标、成孔深度、压力灌浆、旋喷注浆灌注参数以及灌浆体的试件强度满足设计及规范要求，溶洞内水泥浆固结体充填饱满，密实度较好，水泥浆固结体在桩底与持力层岩石之间基本饱满， 水泥浆固结体抗压强度满足设计要求，处理效果良好，达到了预期目的。
7 结 语
针对阳山县杜步大桥4号墩桩底桩底溶洞，采用了采用高压切割加高压旋喷注浆方案进行补强，保证了施工安全和质量，对比废桩节省了工期和成本，降低了处理风险。在今后清远的桥梁桩基施工过程中，希望能对该桩的处理方案进行探讨，该桩的处理方法可为今后类似的桩基础处理提供借鉴。
参考文献：
[1] 李潮江，杨文亚.广梧高速公路新屋高架桥3#A桩底溶洞处理方法[J].华东公路，2010，（2）.
溶洞处理 篇4
一、工程概况
深圳市盐田至坝岗高速公路（以下简称盐坝高速公路）位于深圳市东部沿海地区，全长约7km.盐坝高速公路是深圳市东部路网的重要组成部分，是深圳市的重点建设项目。我部本次施工B段第八合同段，即：葵涌西互通式立交主线1#桥及C-C、E-E匝道桥。葵涌西互通式立交地处葵涌镇和葵涌小平原的西南缘，该立交与坪山至西冲一级公路十字交叉，并同时上跨葵涌至南澳现有公路和葵涌镇的金业路。它还与预留葵涌东互通式立交（深圳市规划6#高速公路）共同完成其交通流的转换。
全桥共计桩基101根，根据地质勘测资料，在桩中心处表明有溶洞的点位共有30个。其具体布置情况及溶洞发育程度详见《桩基地质勘探平面布置总图》。
本桥地质情况由上至下依次分别为杂填土、粘土、粉质粘土、含碎石粉质粘土、弱风化结晶灰岩及微风化结晶灰岩，灰岩溶岩发育。溶洞大概可分为4类，即空溶洞（12个）、多层溶洞（9个）、大型溶洞（H＞4m的8个）、有充填物溶洞（21个）。类型主要以有填充物溶洞为主，其充填物主要有半充填淤泥质土、砂砾、碎石、卵石、粘土等。最大溶洞为左3#－３孔，高19.4m.右2#－3孔为6层溶洞。多层溶洞一般高度较小。C匝道9#墩、10#墩、11#台；主线1#桥5#墩均处在岩溶较发育地区。
地下水主要为第四系冲洪积层的孔隙潜水和弱风化结晶灰岩中的裂隙水，地下水以接受大气降水补给为主，一般见溶洞孔的水位均偏低。葵涌镇南部中冠公司至高圳头一带河谷之下及其两侧隐伏着下石炭系灰岩、大理岩，岩溶比较发育，岩溶水赋存于岩溶之中。本桥址地下水对桩基有中等腐蚀，桩基混凝土应采取二级防护措施。
二、施工方案
（一）方案的选择
根据以上工程概况及施工特点，有溶洞的桩基主要采取如下方案：
1、挖孔桩施工
当有溶洞的桩基地层中无较厚砂砾层或砂层，且溶洞水位较低时采用挖孔桩的方案较为适宜。
2、钻孔桩施工
当地层中有较厚的中粗砂层、风化严重的砾石、碎石；地下涌水量较大时采用钻孔桩施工。
3、护筒跟进法
当溶洞上方有较厚的砂砾层时，采用护筒跟进的方法，以防止坍孔。
4、挖钻结合法施工
主要针对挖孔法施工，当对地质情况难以掌握及地下水情况难以判断，挖孔难以进行下去时，采取钻孔桩的施工方法。
（二）施工方法
1、适宜钻孔作业的有溶洞的施工
⑴钻前准备工作
①详细掌握溶洞出现的位置，并推断其范围大小。
②对有溶洞的桩位地质、水文地质资料进行分析研究，制订适当的施工方案和施工技术保障措施。
③每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。
④备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业。
⑤要有处理施工故障的备用机具设备，如打捞、急救以及不同性能的其他钻机、钻具等。
⑥钻孔前先对场地进行平整，清除杂物，再进行桩基定位放样。同时定位放线应注意：a.依据已布设的平面控制加密导线控制点坐标和经复核计算无误的各钻孔桩中心坐标，利用全站仪精确测设各桩位的中心桩；b.采用正交线法定出该桩位的法线方向线控制桩，供护筒安装及机具定位使用；c.每个钻孔桩的护筒安装就位后，应测量护筒顶标高，供检测孔深度、桩底标高时使用。
钢护筒内径比相应的桩径大30cm，分节卷制，单节高度2m，埋设的深度根据不同地质情况分别确定，对埋深较浅的护筒，采用挖埋法，即先在桩位处挖出比护筒直径大80-100cm的园坑，然后在坑底填筑50cm左右厚的粘土，分层夯实，然后通过控制桩放样，把钻孔的中心位置标于坑底，再把护筒吊放进坑内，用十字线在顶部找出护筒的园心位置，移动护筒，使护筒中心位置与桩位中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使护筒竖直，随后即在护筒周围对称，均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实，使其达到最佳密实度，夯填时要防止护筒偏斜，护筒顶面至少应高出地面0.3米，以防杂物，地面水落入或流入井孔内。
泥浆可用膨润土拌制，也可采用性能良好的其它粘土拌制，制浆池、储浆池、沉淀池均设在钻机周围，并用循环胶管连接，以形成良好的泥浆循环系统。
⑵成孔
采用冲击钻机成孔工艺。
钻机支撑点远离桩位，支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算，严禁将钻机直接支撑在孔口，同时钻机应用“八”字缆风绳拴拉。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。
①当钻至溶洞顶1m左右时，首先准备足够的小片石或狗头石（直径10-20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15-20cm），对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1-1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。
②根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水。击穿洞顶后，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），冲砸固壁；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。
③对于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时，为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取护筒跟进法施工。具体做法为：首先将φ1.5m的钻头扩大至φ1.7m，正常钻进至溶洞上方约1m处，将钻头提起，用振动锤将内径1.5m、壁厚6mm的钢护筒砸至孔底，再将钻头直径改为φ1.5m继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1—1.5m的冲程将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。
④对小型或多层溶洞，为防止其不与相邻孔窜孔或成孔后孔型有葫芦状，必要时可灌注低标号砼进行填充，等强后再钻进。
⑤钻孔达到设计标高并清孔后，对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合，孔底泥浆沉淀厚度等进行检查，经监理工程师检查合格后，进行清孔。
⑶第一次清孔
采用掏渣法进行清孔，要求用手摸泥浆无2mm~3mm大的颗粒为止，并使泥浆的相对密度减小到1.1~1.20.降低相对密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度逐渐降低达到所要求的清孔标准后，即可停止清孔。
⑷钢筋笼制作与安装
钢筋笼制作采用箍筋成型法。制作后的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免粘上泥土。每组骨架的各节段要排好次序，便于使用时按顺序装车运出。在骨架每个节段上都要挂上标志牌，写明墩号、桩号、节号等。尤其定位骨架钢筋，由与护筒顶面标高不同，其长度也不相同，因此更应标写清楚。没有挂标志牌的钢筋骨架，不得混杂存放，避免搞错，造成质量事故。存放骨架还要注意防雨、防潮，不宜过多。
钢筋骨架在钢筋加工场地分段制作，运至现场后吊入孔内，并在孔口进行焊接接长。焊接采用单面焊，焊缝长度须满足施工技术规范的要求，并将接头错开50cm以上。主筋接头采用搭结焊。为使钢筋骨架有足够的刚度以保证在运输和吊放过程中不产生变形，必要时每隔2m~2.5m在粗箍筋上设十字撑。
钢筋骨架用吊车起吊，第一段存入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护筒口，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面一段的挂环挂在孔口并临时与护筒口焊牢，以防止在灌注混凝土过程中下落或被混凝土顶托上升。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。钢筋骨架在下放时应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入，同时要注意观察孔内水位情况，如发生异常，马上停止，检查是否坍孔。钢筋骨架安放后的顶面和底面标高应符合设计要求，其误差不得大于±5cm.声测管采用内径57mm，壁厚3mm的钢管，对接时采用内径为65mm，壁厚3mm，长为10cm的钢管接头，内部加入麻丝并将接头与声测管焊密实，以防砼浆漏入管内，声测管的底口用钢板焊严实，顶口也用钢板焊接，进行密封，以防砼漏入。检测管在桩基横断面上的布置，当直径小于1.5m时，采用等边三角形布设；当桩直径大于1.5m时，采用正方形布设。声测管直接焊接在钢筋笼内侧，并使检测管之间基本保持平行。
⑸第二次清孔
由于在下钢筋笼和导管的过程中，沉淀厚度可能会增大，因此必须采取二次清孔。具体方法是以导管作为作为吸泥泵的吸浆管进行抽浆法清孔。
⑹水下混凝土的配制及灌注
①灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。
②水下混凝土的塌落度以18～22厘米为宜，并有一定的流动度，灌注水下混凝土的工作应迅速，防止塌孔和泥浆沉淀过厚。灌注前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定，如超出规定厚度（设计厚度），可用一根水管插到孔底注入高压水3min~5min，使沉淀悬浮再立即灌注首批混凝土。
③水下砼灌注采用导管法。导管使用前均应调直、试拼组装，并做水密承压试验，准确记录试压编号及自下而上标示尺度。将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度。漏斗和储料斗需有足够的容量，即混凝土的初存量，应保证首批混凝土灌注后，使导管埋入混凝土的深度不小于1m.④灌注开始后，应紧凑、连续的进行，严禁中途停工。在灌注过程中，要防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确。应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管埋入混凝土的深度一般控制在2m～4m，特殊情况不得小于1m或大于6m.导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。
当导管提升到接头露孔口以上有一定高度，可拆除1节或2节导管。此时暂停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后拆除，同时将起吊导管的吊钩挂上待拆的导管上段的吊环，导管拆除后吊起拆除的导管徐徐放在指定位置，然后将漏斗重新插入井口的导管内，校正好位置，继续灌注。每根桩灌注时间不应太长，尽量在8小时内灌注完毕，以防止顶层混凝土失去流动性，提升导管困难。
在灌注过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊
⑤当砼面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取以下措施：
a.尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小，可采取掺加缓凝剂、粉煤灰等措施增大其流动性；b.当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3米以下和1米以上处，并徐徐灌注混凝土，以减少混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；c.当孔内混凝土进入钢筋骨架4m~5m以后，适当提升导管，减小导管埋置深度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。当孔内混凝土面进入钢筋骨架1m～2m后，适当提升导管，减少导管埋深，增大钢筋骨架下部的埋置深度。
⑥为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌一定高度，一般桩顶加灌0.5m～0.8m高度。同时指定专人负责填写水下混凝土灌注记录，在灌注到接近设计标高时，要计算出还需要混凝土数量，通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。
⑦在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大。如在这种情况下出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在 ⑧在灌注混凝土时，每根桩应至少留取两组试块，桩长20米以上不小于3组。
㈡挖孔桩施工
1、施工准备工作
①详细掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围大小。
②对有溶洞的桩位地质、水文地质资料进行分析研究，制订适当的施工方案和施工技术保障措施。
③每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。
④施测墩台十字线及其护桩，定出桩孔准确位置。
⑤在孔位处安装提升设备，为防止孔口坍塌，在井口周围用现浇砼进行护壁，厚度20cm，高3m.2、孔壁支护的设计和施工
为保证施工安全，护壁采用钢筋砼护壁，其结构形式为内外齿型，φ6钢筋靠内径放置，厚度为15cm.现浇砼的施工一般采取自制的钢模板，每节段由三块拼装而成。浇注砼时，拆上节，支下节，自上而下周转使用。模板间用U型卡连接，上下设两道槽钢圈顶紧；钢圈由两半圆圈组成，用螺栓连接，不另设支撑，以便浇注砼和下节挖土操作。砼用人工或机械拌制，用吊桶运输人工浇注。
3、井孔开挖
挖掘时，要使孔壁稍有凸凹不平，以增加桩的摩阻力。挖掘方法视土层性质而定。根据地质勘测资料，地质情况由上至下主要分别为杂填土、含砾石卵石粉质粘土、弱风化结晶灰岩、和微风化结晶灰岩。粘土为不透水层，适合挖孔作业，采用短柄铁锹进行开挖，每挖掘1m深时就及时用钢筋砼护壁。含砾石卵石粉质粘土具有一定的渗水性，在此段地层作业要浅进尺，即每挖深0.5米~1.0米左右，就快速支护，以防塌孔。进入到砂层时，沿上层护壁外围每20cm打入φ20的钢钎，然后钢钎上绑扎草袋作为防护，抽完水后浇注护壁，每节最大高度0.5m.当挖孔进尺到溶洞顶面1m时，挖孔作业人员必须系安全带，安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固联系，然后用风钻钻一个φ100mm的孔，查看溶洞内是否有承压水，若有，人员则应迅速撤到地面等其自然排除，水位稳定后再进行抽水，然后继续开挖。挖穿溶洞顶盖后，首先用水泵抽掉洞内的稀浆或水，然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中，呆30分钟，若正常，方可将作业人员用钢吊笼放入空溶洞中。随后用砖砌外圈，且其要有足够的壁厚、刚度，以防止灌注砼时护壁被挤垮，然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后，继续向下挖进。
若溶洞内无承压水，在挖穿顶盖前，作业人员身上的安全带必须与孔顶上的安全绳或钢爬梯相连接，以确保溶洞挖穿时作业人员的安全。下洞前将鸽子或活鸡放入溶洞中，呆30分钟，若正常，方可进行洞内作业。进入溶洞后，要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施：
①若为空溶洞，首先将积水抽干，用砖砌外围，然后立模浇注钢筋混凝土。
②溶洞内有填充物，则根据填充物的种类分别采取不同的措施
a.填充物是中粗砂、粉细砂时，挖进时应浅进尺，强支护，沿上层护壁外围每20cm打入φ20的钢钎，然后钢钎上绑扎草袋作为防护，每节最大高度0.5米。
b.填充物为软塑壮粘土、含碎石粉质粘土时，采用短柄铁锹进行开挖，每挖深1m左右就及时护壁。
挖孔穿越弱风化结晶岩和微风化结晶灰岩时须采用松动爆破的方式进行开挖。当进入爆破施工阶段，应让护壁砼有一定的强度后再进行另一个孔的爆破施工。严禁用裸露药包，必须打眼放炮和严格控制装药量，以松动为主，以免护壁被炸坏造成坍孔，同时孔壁周围眼孔要加密，不装药，以保证爆破后孔壁完整。
挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用铁皮桶盛水，人工提引排走，渗水量大时，可用水泵排走。
4、劳动组织
为便于缩短工期，施工顺序为一个墩基础的所有桩孔同时开挖，组织四班制连续作业，即一个孔护壁完成后，在等强过程中进行另一个孔的挖掘工作。每班4~6人为宜，开挖1~2人，提升出土及排水3~4人，井上井下人员交替更换。
五、测量控制
挖孔作业必须随时处于控制的状态，以免井孔空间几何尺寸超差造成质量事故。桩位轴线采取地面基线十字网控制，挖孔作业高程水准点由控制水准基点引致护壁顶面。轴线及高程须经常校核。护壁及模板中线线控制，系按第一节护壁顶面的十字线交点吊大线坠来控制。其后用尺杆找圆周，用钢尺在第一节护壁顶面的水准点上量高程（或深度），以保证桩位、孔深和截面尺寸始终保持正确。
六、终孔检查处理
挖孔挖到设计标高后，及时进行孔底处理，做到平整，无松渣、污泥及沉淀等软层。嵌入岩层深度应符合设计要求，并及时向驻地监理工程师报检。
七、筋骨架制作及安装
钢筋骨架在场外预扎后吊入孔内，为保证钢筋骨架的正确位置，主筋上安装砼保护层垫块，并在钢筋笼上口设撑拉装置，以防止钢筋笼在灌注砼过程中出现变位现象。
八、灌注砼
当孔底及附近孔壁渗入的地下水的上升速度较小时，采用在空气中灌注混凝土桩的方法。用导管灌注砼，其坍落度为7cm~9cm.开始灌注时，孔底积水深不能超过5cm，灌注的速度要尽可能加快，使砼对孔壁的压力尽快地大于渗水压力，以防水渗入孔内。桩顶2m以下灌注的砼，可依靠自由坠落捣实，不必再用人工捣实；在此线以上灌注的砼要以振捣器振实。砼灌注至桩顶后，要将表面已离析的混和物和水泥浮浆等清除干净。
当地下水上升速度较大时，采用水下灌注砼的方法施工。
九、安全保证措施
1、挖掘时的安全技术措施
⑴挖孔工人必须带有安全帽、安全绳。取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机必须经常检查。
⑵为防止井口坍塌，必须在孔口用钢筋砼护壁。
⑶挖孔深超过10m时必须采用机械通风。
⑷挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。
⑸井孔要设置牢固可靠的安全梯，以便于施工人员上下。
⑹电工、爆破工必须持证上岗，井上、井下作业人员必须身体健康。
⑺孔内照明须使用12V安全电压和防爆灯。
⑻孔上与孔内人员必须保持有效联系，孔边设安全绳与孔下人员安全带连接，安全绳由孔上人员随作业面松长。
⑼孔内作业人员连续工作时间不能超过4小时。
⑽孔内爆破时应注意以下事项：
①导火线起爆应有工人迅速离孔的设备；导火线应做燃烧速度试验，据以决定导火线所需长度；孔深超过10m时应采用电雷管引爆。
②必须打眼放炮，严禁裸露药包。对于软岩石炮眼深度不超过0.8m，对于硬岩石炮眼深度不超过0.5m.炮眼数目、位置和斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。
③严格控制用药量，以松动为主。一般中间炮眼装硝铵炸药1/2节，边眼装药1/3节~1/4节。
④有水眼孔要用防水炸药，尽量避免瞎炮。如有瞎炮时按安全规程处理。
⑤炮眼附近的支撑应加固或设防护措施，以免支撑炸坏引起坍孔。
⑥孔内放炮后必须迅速排烟，方法为采用高压风管放入孔底吹风。
⑦一个孔内进行炮破作业，其他孔内的施工人员必须到地面安全处躲避。
⑧爆破时孔口应覆盖安全网等防护措施，以防飞石飞出。
㈣挖钻结合法施工
溶洞处理方法 篇5
本文以武广客运专线XXTIV标北乡特大桥钻孔桩施工为实例,主要阐述岩溶地区钻孔灌注桩的溶洞处理的工艺原理、方案的.选择、针对不同孔径大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等,通过本工程试验及实践,使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术得到了成功验证和发展,取得了较为成熟的经验.
作 者：李自锋 作者单位：中铁十五局集团华南公司 刊 名：中小企业管理与科技 英文刊名：MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME 年，卷(期)： “”(13) 分类号：U4 关键词：武广客专 岩溶地区 钻孔桩基础 施工技术
溶洞游记作文 篇6
五一黄金周期间，我和妈妈去了京东大溶洞。
京东大溶洞是北京市平谷区黄松裕乡黑豆峪村的一个景点，距北京84公里，由于距今有十五亿年，所以有天下“第一古洞之称”。
“赏天下奇观，解千古之谜”，用这句话形容它再合适不过了。那个洞如同一条蜿蜒盘旋的巨龙，洞内的景色更是千奇百怪，溶洞洞顶悬挂着大小不同的众多的石钟乳，洞底长着很多石笋，当石钟乳和石笋连接起来就叫做石柱。根据不同的`造型，起了很多有趣的名字，有“龙汇天书”、“众仙聚会”、“得到善缘”、“水帘洞”、“圣火银珠”、“鲲鹏傲雪”、“乡思泉”等景观。你看那“众仙聚会”，最高的一个石笋，外形极像“南海观世音菩萨”，神态逼真，惟妙惟肖，周围的几个矮一些的石笋好像在向观音顶礼膜拜；最有趣的还是“圣火银珠”了，远远望去像一杯巨大的冰激淋，还像一团雄雄燃烧的奥运圣火。看那幅壁画也毫不逊色，有的似片片浮云，有的象朵朵莲花，有的如簇簇巨蘑，还有的似西风卷帘……有趣极了。我真为大自然的鬼斧神工感到惊叹。
听导游阿姨说溶洞的形成是由于地下水的冲刷长年累月才造成这千姿百态的形状，它在十五亿年前形成并保存到今天，这所古迹真是宝贵，我们应该珍惜它们、保护它们。
溶洞处理方法 篇7
关键词：岩溶,溶洞,建筑基础,综合处理
岩溶发育期溶洞建筑基础的研究需要进一步深入, 根据不同性质的溶洞特点进行建筑基础施工的选择, 并进行符合其实际需要的综合方法的应用。
1 岩溶发育区溶洞概述
从性质上来说溶洞主要分为四种类型, 分别是空溶洞、多层溶洞、大型溶洞、有充填物溶洞, 其中全填充和半填充的溶洞数量最多, 这种类型的溶洞填充物主要有砂砾、碎石、卵石、淤泥质土以及粘土等, 大型的溶洞高度基本在3 m左右, 而填充物溶洞高度最高能够达到27 m, 多层溶洞的高度最小。在具体的溶洞建筑基础工程施工过程中, 例如岩溶发育地区溶洞周围钻孔灌注桩施工工程, 通常需要根据不同的溶洞类型使用不同的方案, 例如回填素混凝土、压力注浆以及钢护筒跟进等。
2 岩溶发育区溶洞回填填充处理方法
回填填充法通常适合规模较小的岩溶溶洞, 使用这种方法填充溶洞, 具体的填充物需要根据溶洞的实际状况来确定, 下面介绍几种不同类型的回填方法。
2.1 片石回填法
使用正常的钻孔施工方法, 溶洞被钻穿之后, 开始投入片石或者黄土, 之后使用钻头冲击将片石和黄土挤压到岩溶裂缝中, 同时还可以掺入少量的水泥、锯末或者是烧碱, 这样能够提高钻孔孔壁的稳定能力, 这种方法通常适用于高度小于3 m的溶洞, 加之基本没有填充物, 所以施工方法比较简单。 (1) 片石回填物使用比例。总的原则是提高片石的使用效率, 所以片石和黏土的比例一般为3∶7, 如果需要掺入水泥, 比例是2包/m, 锯末和粘土比例是1∶9; (2) 片石回填物掺入方法。片石选择石灰岩 (强度≥30 MPa) , 石块粒径20 cm左右即可, 粘土使用水泥袋包装, 然后进行投放, 通常整袋投放最佳, 将片石和装有粘土的水泥袋分层间隔掺加, 以溶洞顶板为标高, 回填高度要高于顶板1 m; (3) 隧道建筑工程片石回填法施工注意事项。
钻机工作过程中要注意周围地表沉降以及护筒内水位变动, 避免出现漏浆现象, 同时根据周围地质图, 在接近溶洞时要加强观察, 以抽取的岩石样本为依据来判断是否接近地层, 在接近岩溶地层的时候主绳松绳2 cm左右, 避免在穿过岩壳时出现卡钻现象, 岩溶地层上壳钻穿之后如果出现漏浆现象要及时投放粘土块和片石, 并且要及时加水, 保持水位高度。
2.2 素混凝土回填
这种方法适用于中小型溶洞, 不论是否有填充物都不受影响, 施工方法比较简单, 但是相对于大型溶洞, 其造价比较高, 使用正常的钻孔方法, 一旦溶洞出现漏浆现象或者倾斜岩面状况, 就要使用低标号的混凝土进行回填, 之后间隔一段时间, 然后使用冲击钻钻孔。 (1) 素混凝土回填混凝土标号以及比例。这种方法通常使用C20素混凝土, 也可以使用C15或C10标号的混凝土, 并且可以在混凝土中加入少量早强剂, 这样能够提高混凝土初期强度, 节省大量的施工时间。 (2) 掺入方法。针对有倾斜角度的岩石层表面, 为了能够更好的矫正钻孔空位, 通常需要与倾斜岩面平齐, 溶洞处的回填顶层要高于顶板50 cm。
2.3 注浆加固回填法
这种方法通常适合高度<1 m或多层溶洞类型的溶洞, 对于有填充物的溶洞也可以使用此方法, 但是施工造价相对较高。注浆加固法就是通过对照特定地区地质柱状图, 对桩穿过的溶洞使用这种方法。 (1) 注浆加固法注浆孔的布置。参照地区地形以及钻孔柱状图, 找到该地区最大的溶洞, 如果是连通性的溶洞, 只需要找到最大的溶洞, 然后进行注浆加固即可; (2) 压力控制。使用这种方法进行注浆的过程中, 压力不应太大, 通常压力控制在1.0 MPa左右, 具体的数值需要根据施工现场试验结果而定, 灌浆速度保持在20 L/min, 如此能够保证浆液顺利渗透到填充物中, 更快的凝固, 浆液渗透的最小直径为3 m, 浆液渗透过程中必须使用注浆管插到填充物最底层, 在注浆过程中注浆管要缓慢拉起; (3) 隧道建筑基础工程施工注意事项。使用间歇性注浆的方法, 避免浆液浪费, 同时注入的浆液和碎石达到凝结之后再开始注浆, 循环多次, 指导满足规定的注入数量, 有顺序的对不同孔洞进行注浆, 后面注浆的孔洞压力要逐渐调高, 最后进行封孔。
2.4 钢护筒跟进加固
使用这种方法在冲孔过程中要配合接钢护筒, 同时将钢护筒压到钻孔内部, 钢护筒的选择:首先内护筒的长度及直径通常有一定规定, 护筒长度L= (h+H) , 其中h是超前钻确定的溶洞高度;H是溶洞顶部到地面高度加上30 cm之后的距离。使用单层护筒内直径要比桩直径长10 cm, 使用多层护筒最内层的护筒内径要比桩直径长10 cm, 完成护筒内径比内层护筒直径长10 cm。使用钢护筒其孔径必须准确, 在跟进加固时护筒连接一定要保持顺畅, 使用卷扬机来固定成型, 钢护筒的选择要保证一定刚度, 单个大型溶洞需要使用单层护筒跟进加固, 两个大型溶洞要使用双层护筒进行跟进加固。使用冲击钻钢护筒跟进加固施工过程中, 考虑到隧道建筑基础性能, 要充分利用冲击钻性能, 发挥扩孔作用, 保证钢护筒能够顺利下沉, 冲击钻钻头直径要比钢护筒外径长4 cm左右, 钢护筒安置到位之后, 冲击钻钻头直径要根据成孔要求进行适当调整。
3 结语
溶洞回填要根据不同地形和溶洞特点选择更加合适的方法, 在具体施工过程中要考虑到各种方法的经济性, 及时根据现场状况作出调整。
参考文献
[1]胡晓.岩溶发育区域钻孔灌桩的施工[J].中华民居 (下旬刊) , 2012, (5) .
高桩码头多溶洞桩基处理技术 篇8
【摘 要】 结合实际工程案例，在介绍工程地质条件和岩溶的基础上，分析溶洞地质条件下的钻孔施工准备工作及施工技术，提出回填黄土和块石防止漏浆、下内护筒防止流沙塌孔及浇筑素混凝土封堵溶洞等码头桩基溶洞处理技术。采用这些处理方法，可以很好地避免或解决溶洞地区桩基施工的常见问题，取得理想的施工处理效果。
【关键词】 岩溶；钻孔桩；抛填
在码头桩基础施工过程中，遇到溶洞的情况并不少见。作为隐蔽的地下自然现象，溶洞给施工带来很大困难，如处理方法不当，往往会造成掉锥、卡锥、埋锥、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁码头质量。如果准备不充分，施工措施不恰当、不及时，整个工程的安全、质量和进度都会因此而受到直接影响，严重的会造成不良的社会影响，给投资者带来巨大的经济损失。因此，本文通过具体工程案例的实践分析，总结归纳出在多溶洞地质条件下的码头钻孔灌注桩溶洞处理方案和质量控制方法。
1 工程概况
某工程码头平台直线段长400 m，1号与2号引桥间码头平台宽30 m，2号与3号引桥间码头平台宽25 m。码头采用高桩板梁式结构，排架间距9 m。码头部分基桩采用直径为 mm钢护筒，钢护筒内钻孔嵌岩部分桩芯采用直径为 mm钢筋混凝土形式的嵌岩桩，30 m宽平台每榀排架布置5根桩，25 m宽平台每榀排架布置4根桩，共计212根直桩；引桥水上部分基桩采用直径为 mm钢护筒，钢护筒内钻孔嵌岩部分桩芯采用直径为800 mm钢筋混凝土形式的嵌岩桩，共计43根；引桥岸上及变电所平台基桩直径为 mm钻孔灌注嵌岩桩，共计113根。
1.1 工程地质条件
某工程上部地层主要由黏性土组成：①粉质黏土，强度稍低，一般呈可塑状态；②粉质黏土及黏土，呈软塑～流塑状态，具中～高压缩性；②-1淤泥质粉质黏土呈流塑状态，属勘区软弱土层；③粉质黏土及黏土，呈可塑～硬塑状态，有一定的厚度，工程性质较好；④粉质黏土及黏土，呈可塑～硬塑状态，具有中压缩性，连续分布，厚度较大，工程性质较好；④-1粉质黏土及黏土，呈可塑状态，工程性质一般；⑥中风化灰砾岩，强度高，是引桥及土建各建筑物桩基的良好持力层。
1.2 岩 溶
某工程下卧的基岩为第三系灰砾岩，砾质成分主要为灰岩，由钙砂质充填，在裂隙较发育时可能发育有溶洞。在全部413个钻孔中，85个钻孔显示有大小不等116个溶洞，见洞率为20.6%，显示的溶洞在平面上主要集中在2号、3号码头及引桥区范围内，在1号码头及引桥区内仅3个钻孔见4个溶洞；所揭露的溶洞多发育在地下10～25 m深度内，部分溶洞个体发育较大，部分溶洞呈串珠发育。根据场地内溶洞的高度，将溶洞分成大型溶洞（洞高≥4 m）33个、中偏大型溶洞（2 m≤洞高<4 m）33个、中型溶洞（0.5 m≤洞高<2 m）38个和小型溶洞（洞高<0.5 m）12个，所占比例分别为28.45%，28.45%，32.76%，10.34%。综上可知，在场区内2号、3号码头及引桥区岩溶发育程度比1号码头及引桥区强烈，揭露的溶洞高度较高，且多以中型以上溶洞为主，在平面及垂向立体空间分布上表现出了强烈的不均一性。
2 溶洞施工
2.1 溶洞地质条件下的钻孔施工准备
在钻孔桩尤其是溶洞区域的钻孔灌注桩开钻前，相关专业技术人员必须向施工人员进行技术交底，认真分析每根桩的地质资料，确定溶洞的大概位置及形状规模。
应选择合适的钻孔设备机型。在多溶洞地质条件下钻孔施工容易发生漏浆、偏孔、塌孔、流沙等现象，选择合理的设备尤为重要。通常选择的钻头为圆筒锥形的实心半自动冲击钻，具有冲程小、频率高、扩孔系数相对较小等特点，较适宜于溶洞地质条件下作业。
针对溶洞处理措施必须快而及时的特点，材料必须考虑周全且准备充足。根据分析掌握的数据，准备好足够的泥土及回填的片石，以便能在出现溶洞时及时回填处理；在各孔周围准备足够的小粒径片石（粒径不大于15 cm）和优质黏土，黏土最好做成泥球状（15～20 cm）或饼状后用薄膜包裹，防止干裂；同时在施工过程中，准备装载机和挖掘机各1台随时待命，以便在遇到溶洞漏浆时能迅速铲起片石和黏土进行填孔；备用钢护筒若干节，当遇到溶洞漏浆时，可作为防止塌孔护壁使用；水上平台钻孔桩施工还应准备铁皮焊制的料斗，用于调运黄土和块石使用。
2.2 溶洞桩钻孔施工技术
在开孔前，应先根据超前钻资料将岩面标高和溶洞标高换算成孔深，在钻头钢丝绳上做好标记，当钻至溶洞顶盖附近时，适当减小冲程，缓慢将溶洞顶板击穿，防止卡钻。当钻头进入溶洞底部后，应仔细观察井口钢丝绳是否对中，如果钢丝绳发生偏位，说明发生偏孔现象（见图1），此时需向孔内抛一些片石，抛填高度应高于偏孔处以上1～2 m，使用小冲程冲击片石，使钻头受力均匀，起到纠偏作用；当锤头钢丝绳恢复中心位置时继续钻进，从而确保孔的垂直度。
2.3 溶洞桩成孔施工技术处理
2.3.1 回填黄土和块石防止漏浆
某项目引桥陆上钻孔桩C3-8在钻孔时遇到溶洞，桩底标高 16.1 m，桩长36.1 m，超前钻资料（见图2）显示溶洞位于 8.08～ 12.18 m处，溶洞高度4.1 m。钻机钻至孔深33 m处时，出现漏浆塌孔并有埋钻现象，无法继续钻进，与超前钻所描述的“有漏水，掉钻现象”情况相符。由于该溶洞高度较深，且溶洞填充物并不饱满，故先将孔口钢护筒（1.2 m €？1.5 m €？0.01 m）加长至3节，防止因漏浆而造成地表塌陷，然后按1∶1的比例回填块石和黄土至孔深25 m；再用钻头冲孔挤压至孔深28 m，继续按1∶1的比例回填块石和黄土至孔深25 m，再次冲孔挤压；如此反复直至回填料压实并充满溶洞区域，无漏浆现象发生，最终顺利成孔。
2.3.2 下内护筒防止流沙塌孔
引桥陆上钻孔桩B2-13桩径1 m，地面标高12.5 m，桩底标高 13.5 m，超前钻资料（见图3）显示溶洞位于 3.49～ 8.59 m和 10.39～处，内填充软塑状的褐红色黏性土。钻机钻至孔深17 m时发生漏浆现象，溶洞填充物不断塌入进入孔内，经回填块石和黄土后，继续钻至孔深时，再次出现溶洞填充物坍塌现象，钻头提起后溶洞填充物迅速流入孔内，出现流沙塌孔。由于该溶洞出现流沙现象，经设计探讨采用下内护筒方案，护筒高度至少达到第一层溶洞至第二层溶洞底部高度。现场采用7节（1.2 m €？1.5 m €？0.01 m）钢护筒，分4节一段、3节一段焊接完成，更换直径为1.15 m的钻头重新扩孔，地表埋设2节（1.3 m €？1.5 m €？0.01 m）钢护筒防止漏浆塌方。当钻机钻至孔深15.6 m时，开始沉放钢护筒，采用汽车吊逐步跟进的方式，在护筒底口落至孔深25.6 m时将护筒焊接在地表护筒上；更换原钻头为直径1 m的钻机继续钻孔，直到钻至所需标高。
2.3.3 浇筑素混凝土封堵溶洞
码头平台桩DD-38桩桩顶标高17.64 m，桩底标高 26.7 m，桩长44.34 m，护筒直径1.5 m，嵌岩芯柱直径1.3 m，超前钻资料（见图4）显示溶洞位于 6.3～ 9.2m， 9.6～ 14.6 m和 15.5～ 18.8 m处。在钻孔过程中发生漏浆现象，经回填黄土和块石（按1∶1比例）后钻至设计孔深时发生塌孔，并与相邻桩有窜孔现象；再次回填黄土和块石（按1∶1比例）复钻，溶洞内填充物一直不断涌入孔内，且漏浆严重；当钻机钻至34 m（即第三层溶洞顶部）时，孔内填充物迅速回淤至孔深26 m（即第一层溶洞底部），无法再次成孔。
由于该溶洞为多层溶洞且填充物流动性极强，经现场讨论，采用浓泥浆冲孔逐层施工并浇筑素混凝土工艺：钻孔内大量回填黄土，造浓泥浆（泥浆相对密度约为1.4）循环冲孔；当钻孔钻到处时，无法进入，由于浓泥浆不断循环护壁，回淤速度变缓，此刻迅速浇筑低标号混凝土进行封堵，混凝土浇筑至超过溶洞顶部2～4 m，且在混凝土面不再下降时停止，待24 h后复钻；钻机钻至孔深38.4 m时，再次浇筑低标号素混凝土进行封堵（见图5），待放置24 h后复钻至最终成孔。
2.3.4 其他方法
溶洞处理通常还有压注双液浆法，灌砂、压浆法，但这些方法由于工期较长且施工成本较高，故某工程未予采用。
2.4 溶洞桩浇筑混凝土
在溶岩地区浇筑钻孔桩混凝土时，桩内混凝土有时会突然下降，从溶洞流失，或从周围已成孔中冒出，若混凝土不能及时跟进，就会出现断桩现象。在多溶洞地质情况下进行溶洞桩基浇筑时，应当配备足够的混凝土罐车，计算好罐车运输时间，保证浇筑过程混凝土不间断供给；但这种方法也存在一定弊端，倘若溶洞过大，混凝土面长时间不上升，底部混凝土会发生初凝，导致导管无法拔出，造成严重的经济损失。
通过现场28根溶洞桩统计发现，在浇筑溶洞桩时，若发生混凝土面急速下降，通常会下降至一定高度后保持不变且混凝土面一定会高于漏砼处。由于溶洞壁较薄，在内外压强平衡被打破时，江水也会迅速渗入溶洞内与之贯通，在不考虑摩阻力的情况下，可初步判断混凝土面下落最低高度为外部水压力与孔内混凝土压力恰好达到平衡时的高度，即
由公式可知，h砼=h水，由此初步计算出混凝土面大致下落的高度。由于混凝土面下降高度还受溶洞大小、溶洞内填充物等要素的影响，需结合现场实际情况观察混凝土面稳定位置。当混凝土面长时间处于某一水平位置且持续浇筑既无上升也无下降现象时，应当适当停止浇筑并密切关注孔内混凝土面升降情况；30～60 min后测量混凝土面高度，若无变化，将导管埋深减少至混凝土面下2 m左右，以减小灌注混凝土时对漏砼处所产生的冲击力。通知搅拌站适当减小砼塌落度，使漏砼处周围混凝土堆积后等待初凝，并在等待过程中每15 min活动导管一次，防止泵管堵塞；发生初凝后尝试浇筑，混凝土面有上升现象，方可继续浇筑；如仍未上升，说明混凝土仍在外漏，重复以上操作后继续浇筑。
此外，在灌注中导管提升时，应根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞导致混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1 m以上，在灌注完成后观察30 min左右，若混凝土面没有变化方可拔出导管。
3 结 语
（1）在溶洞地质条件下钻孔桩施工开工前，应先根据地质资料进行细致分析，制订切实可行的施工方案，确保该分部施工的技术人员和相关的技术工人详细了解此码头每个桩基的地质情况，熟读地质图纸及资料，熟悉每个桩孔的溶洞位置、大小等情况，做到钻孔时心中有数。
（2）根据现场施工经验可知，回填黄土、块石是处理溶洞最经济实用的方案，其特点是见效快、成本低、操作简单。下内护筒方案虽然效果明显，但对孔的垂直度、孔径受岩面状况的影响而有其局限性，操作难度大，且在护筒接长时一定要用加劲钢板连接焊牢，焊缝饱满，确保不漏水；浇筑素混凝土方案效果明显可靠，且适用于各种类型的溶洞处理。由于溶洞具有不可预见性、复杂性、危险性等特点，在桩基施工中应注意各方面的因素，从经济、节约工期、保证质量等方面综合考虑。
（3）针对多溶洞地质条件，在钻孔桩混凝土浇筑过程中，应提高混凝土生产和运输能力，提前做好备用措施，以免混凝土供应不及时而出现断装现象；同时应加大混凝土的初灌量和控制导管距桩底的距离，避免底部残渣不能被冲起和导管埋深不够。此外，在浇筑过程中，技术人员应当密切关注混凝土面上升情况，做好记录，根据实际情况，合理安排停滞时间和导管埋深。
参考文献：
[1] 柳金荣，王旭，梁汉波，等.高桩码头桩基施工中若干问题的探讨[J].中国造船，2014（1）：250-255.
[2] 严志娟.浅谈码头桩基施工的质量控制[J].中国水运，2014（2）：205-207.