桩基础溶洞地基处理（精选12篇）
桩基础溶洞地基处理 篇1
摘要：分析岩溶地质桥梁基础的处理办法和桥梁桩基础的应用, 以及施工过程的技术措施。
关键词：桥梁基础,岩溶地质,桩基础
1 概述
桥梁基础设计与施工质量的好坏, 是整座桥梁质量的根本问题, 只有掌握桥梁基础的分类、特点, 掌握基础的适用范围, 才能使专业人员设计和施工时更好地注意发挥各类基础的特长, 才能更合理选择适宜的基础, 确保建成的桥梁能安全、经济、舒适、高效地使用, 尤其是在岩溶地质这个特殊的环境下。
2 桩基础的应用
溶洞按其填充状态可分为空的、半填充的和完全填充的三类:按其填充物的性质可分为粘性土、砂砾和稀土三类;按其漏水情况可分为漏水和不漏水两类。溶洞的走向与河流的流向相同。桩基础是处理桥梁岩溶地基最有效的方法。设计与施工时应注意的基本原则如下:2.1当桥梁地基下的溶洞较大, 埋藏较深, 但又不满足顶板厚度检算要求时, 只能采用桩基础。当岩面溶蚀高差大于1 m或岩溶洞穴平面、剖面尺寸大于1 m者, 可溶性岩层埋深在8 m以上, 基底岩层部分缺角且无法嵌补, 明挖或水下施工压浆有困难等情况均可使用桩基处理。2.2钻 (挖) 孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度不得小于5倍桩径, 若实际值小于此项要求时, 应结合地质资料进行加深或验算。2.3对于桩尖下伏溶洞, 是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶, 须根据检算和经验设计。一般情况若完整基岩顶板厚大于10 m且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时, 基底以下溶洞可以不处理, 否则应该采用桩基穿过溶洞。2.4设计时应重视桩基负摩擦力的影响。一般地基土石在扰动之后都会在自重的作用下固结下沉, 特别是由于大量开采地下水而导致地基软弱层相对桩基固结下沉, 因而产生一个向下的摩擦力, 即负摩擦力, 从而增加了桩基所承受的轴向荷载, 甚至可能导致桩基破坏。2.5当基桩穿过多层岩溶层支立于坚固的岩层上时, 不应考虑多层岩溶层对桩侧起摩阻作用, 因为岩溶层与桩侧之间的摩阻作用, 在本质上不同于一般土与桩侧之间的摩阻作用。
3 主桥桩基对溶洞的处理
主桥桩基精确放样后, 在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻, 必要时增加钻位。根据超前钻的结果, 确定护筒的打入深度。有溶洞的桩位, 护筒沉至风化岩层, 置于强风化岩面上, 这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。没有溶洞的桩, 护筒沉放要穿过淤泥质亚粘土、砂砾层, 置于砂砾质亚粘土层至少2m深。根据溶洞的不同类型, 最后决定兼用两种不同的施工方案。方案a:当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。方案b: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。
4 方案a方案b施工方法
4.1 方案a (静压化学灌浆法) 施工方法。
4.1.1技术要求。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, 相当于在桩基础施工过程中, 于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序, 与桩基施工的各工序一起形成流水作业。4.1.2施工方案:a.处理方法选择由于溶洞埋藏较深, 不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理, 有效的处理方法是灌浆法。而在众多的灌浆法中, 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。因此, 采用静压化学灌浆法, 同时也可兼用喷射灌浆法, 促进填充物强度的加强。b.静压化学灌浆的加固特点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。浆材的结石率为100%, 即1m3体积浆材可得1m3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。浆液在土体中的渗透扩散方向是往小主应力面方向, 浆液固化后, 小主应力面得到加固, 而原次小主应力面变成小主应力面。这样, 通过对小主应力面反复不断的加固, 一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙, 充填溶洞的空间, 在桩体周围形成防水帷幕, 防止流砂和保证护壁泥浆不流失;另一方面, 提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成挡土墙, 防止坍孔。静压化学灌浆的关键在于浆材的配方和工艺。c.工艺设计。布孔:在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔。钻孔:孔径80mm, 孔深要求达到最深溶洞的底部。材料:普硅425#水泥 (新标准为普硅42.5mpa水泥) 与化学浆。工艺:采用双液灌浆系统进行全孔灌浆, 要求少量多次、反复灌浆。4.1.3主要施工机械设备。主要机械设备有:bw250泥浆泵, bw150泥浆泵, 100型钻机, 泥浆搅拌机和贮浆槽, 高压灌浆管及其配件。4.2方案b (套内护筒) 施工方法。4.2.1内护筒长度的确定。护筒长度l=h+2 (m) (h为地质超前钻确定的溶洞高度) 。4.2.2内护筒内径的确定。内护筒由δ=10mm的钢板卷制而成, 同时外径应小于外护筒内径5cm左右。4.2.3溶洞顶部冲孔。根据超前钻的资料, 当钻孔施工接近溶洞顶部时, 提起钻头、钻杆, 移开钻机 (gps-30) , 采用冲击钻机ykc-30冲孔。用冲击钻冲孔时, 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。4.2.4内护筒的沉放方法。a.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, 内护筒不会靠自重沉到溶洞底部 (因溶洞底有沉渣、沉淀物等) 。此时, gps-30钻机重新就位。b.护筒沉设利用gps-30钻机进行, 在钻机的钻杆上附加压架, 利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量, 使内护筒随钻头的钻进而下沉, 直到溶洞的底部。4.2.5内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理。a.在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石, 中部回填中砂。b.用高压喷射灌浆法 (施喷法) 对回填体进行灌浆处理。灌浆后, 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10-7m/s。灌浆处理后, 即可重新冲孔。c.在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土, 内护筒中部回填砂, 同样能起到堵塞空隙的目的。d.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。e.重新冲钻, 直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时, 经监理工程师同意即可终孔, 此桩即成孔。成孔后的工序工艺与常规相同, 并不赘述。
5 结论
5.1 根据溶洞的不同类型, 用方案a、方案b
进行分类处理, 处理方法可靠, 各项技术指标均能满足设计要求。5.2化学灌浆法对溶洞的预处理达到预期目的, 有效防止了钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔现象, 可保证成孔及水下水泥混凝土浇注等工序顺利完成。套内护筒法要求对施工过程的每个环节 (从确定内护筒长度、内径到沉放方法乃至内外护筒间空隙、内护筒与溶洞底部间空隙的处理) 都必须落实到位, 便可顺利成孔。5.3只要对其施工过程严格把好技术关, 可有效缩短工期, 保证了工程质量与经济效益的双赢。
参考文献
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桩基础溶洞地基处理 篇2
溶洞、斜岩处理专项施工方案
我合同段地处江西省中部偏西，桥址位于丘陵缓坡地带，地貌单元为剥蚀堆积地貌，地势较开阔，隶属于赣西中低山与丘陵区，地貌基本形态有低山、高低丘陵、平原微丘，南北高，中间低平，植被及地表水系发育，地下水可划分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类。路线范围内溶岩发育，暗河、溶洞、溶沟、溶槽等密集分布，地表水、地下水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋具弱腐蚀作用。
一、工程概况
我部地处溶洞地带，根据该桥地质勘察报告资料显示，桥梁区地层上部主要由第四系土层、残积层组成，下伏基岩为二叠系下统茅口组中风化灰岩构成，其地质情况由上至下依次分别为素填土、粉质粘土、砾质粘性土、中分化灰岩，隐伏岩溶、溶蚀裂隙较发育，且有溶洞。该桥共166根桩，其中直径1.6m桩有44根，直径1.5m桩有106根，直径1.2m桩有16根;根据地质勘探提供的资料，其中有溶洞的有73根，溶洞分布贯彻全桥，以5~10m洞深为多，洞深小的为1~2m，大的达到29.2m，且有相当一部分为一个桩基有多层溶洞。该桥共分A、B、C线，其中A线为主线，上部结构为普通钢筋砼连续梁和预应力连续梁两种形式，共13联，普通钢筋砼连续梁12联，预应力连续梁1联，桥长为1022.5m；B、C线各为东西方向引入的联络线，上部结构为整幅普通钢筋砼连续梁，桥长都为87.78m。桥面宽度变化较大，典型桥梁横断面主要有20米、10.5米、9米三种类型。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
二、施工准备
1、了解地质情况，测定桩位，平整场地
2、详细了解桩基桩位地质、水文资料，掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围、大小以及充填情况，并制定合适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、根据现场的地形地貌整理出成片施工场地，以便于堆放材料，桩区地表要建截、排水及防护设施，对桩顶坡土清刷减载。
5、材料准备：工地现场常备相当数量的片石、粘土、水泥和编织袋
6、机械准备：装载机50型一台，25T吊车一台，1m3挖掘机两台。
7、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。
8、泥浆池设置
为便于出碴，泥浆池尽量就近设置，四周临边防护措施到位。
9、备好各工序所需要的机具器材和供排水、照明设施，并设置位移的标志。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
三、溶洞桩基施工方案
3.1 方案概述
根据溶洞划分标准可按以下分类：
a、按溶洞的大小分有小溶洞（洞高<2.0m）和大溶洞（洞高≥2.0m）。
b、按洞内有无填充物分：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；半充填，有一半左右充填，另一半无填充；无充填物，为空洞。
c、按是否漏水分：全漏水，与其它溶洞相连；半漏水；不漏水。d、按溶洞垂向数量分：单个溶洞和多个溶洞。
根据地质勘察资料描述，本工程溶洞主要是全填充式，填充物为可塑-软塑状含砾粘土和软塑状含砾粘土两种形式，局部可能有半填充式和无填充式形式；溶洞大小分布不均，小的洞高为1~2米，大的洞高达到了29米，且相当一部分垂向具有多个溶洞；由于溶洞较多，相互之间串联可能性较大，漏浆具有普遍性；有时一个溶洞具备以上多种形式，本文主要阐述冲击钻成孔状态下的溶洞处理。
3.2 方案的选择
根据溶洞情况，可采用以下几种处理方法： a、预处理（注浆法、旋喷帷幕法）b、钢护筒跟进
c、投放抛填物（抛填片石、粘土、水泥或几种的混合物）d、灌注混凝土 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
首先方案的选择应遵循保证安全、质量、工期、造价低原则，针对本工程溶洞分布主要在地面20m以下的深度，显然预处理（注浆法、旋喷帷幕法）和钢护筒跟进两种施工方法不适宜本工程。注浆虽然处理效果好，但在地面以下20m这个深度注浆，不仅施工难度大、工期长，而且造价大，不符合最优方案；钢护筒跟进冲孔在大于20m深时需进行多段钢护筒焊接跟进，如此操作复杂繁琐且需要大型振动机械设备，在钢护筒振动下沉过程中容易发生孔偏斜，且钢护筒取出时焊接处容易脱落，造成钢护筒难以取出，成孔也是造价大、工期长，不适合采纳；本工程因为溶洞多为全填充式，而投放抛填物（抛填片石、粘土、水泥或几种的混合物）和灌注混凝土易于操作简单、方便，能起到有效护壁的作用，且一次不成功可反复进行，片石和粘土当地较丰富，取材方便、经济；采用该施工方法无论是对工期影响和增加工程造价范围均明显优于前两种方案。为确保方案最优化，工程各参建方专门组织技术人员讨论、研究方案最终确定一般常规使用投放抛填物（抛填片石、粘土、水泥或几种的混合物）和灌注混凝土两种方案，对于个别施工难度特别大的再具体分析处理。
3.3 方案的施工方法
3.3.1 常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)当溶洞内有充填物，是可塑的砾质粘土，在冲孔过程中始终能有效护壁，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，而按照正常无溶洞的地质情况施工。
3.3.2 片石、粘土、水泥或几种混合物筑壁法
a、溶洞内有填充物，是可塑的砾质粘土，溶洞高度不太大，在冲孔过程中始终能有效护壁，但存在漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用投放粘土回填冲击，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土充分挤入溶洞，堵住漏洞。
b、溶洞内有填充物，是软塑的砾质粘土，溶洞高度不太大，在冲孔过程中不能有效护壁、易塌孔，可采用片石或片石+粘土按一定比例投放回填冲击，形成有效护壁。
c、溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，而且存在漏水，可采用片石+粘土或片石+粘土+水泥按一定比例投放回填，形成有效护壁。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，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，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
d、当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。施工时要在孔边尽可能多备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,及时多回填片石和粘土冲击造壁,并马上补水,防止水头高度继续下降。
e、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、粘土和水泥一起固化起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。
f、遇到溶洞高度大，一般在2m~10m时，或连体薄层深洞迅速跨塌，为防止出现掉锤、卡锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积垮塌掉锤现象，进入大溶洞时，应及时抛填大粒径片石、粘土和袋装水泥，回填、冲击应反复进行，沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
每次回填应高于溶洞顶2~3m，直至溶洞冲压挤密实且不塌孔为止。
3.3.3 灌注混凝土
溶洞在采用以上各种方法回填仍不能产生有效护壁时，采用C30混凝土按水下混凝土灌注进行填充，重新进行冲孔，保证有效护壁桩基顺利成孔。
3.4 施工中出现的问题及处理
3.4.1 坍 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,形成漏斗状坍孔。
预防坍孔的方法: 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;②发现漏浆及时补水。坍孔的处理方法: a.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;b.当成孔深度较大时,可将钢护筒一直坐落在坍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。
3.4.2 卡 钻 卡钻的原因和处理方法: 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;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 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
字钻;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。
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。
3.4.3 斜 孔
①由于石灰岩地区的基岩面高低起伏，壁面陡峭，桩锤入岩时，碰到陡峭的基岩倾斜壁面，发生方向偏斜，导致斜孔。
②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。
解决办法是当发现钻孔倾斜应提出钻头，向孔内抛入3m左右厚片石，片石强度与基岩强度相当，抛入片石后以小冲程冲击钻进方法校正钻孔，如一次不能纠偏，应反复回填冲击，直至校正为止。如遇多次抛填片石小冲程钻进仍难纠偏时，需清孔后在孔斜段以水下混凝土灌注方式灌注高强度混凝土，待混凝土达到强度后再重新冲击钻 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
进。
3.4.4 埋钻
埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外,如果未及时提钻,漏浆后坍孔,钻头便被埋在孔中。
处理方法: ①人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺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坍落的泥石,边护筒跟进,一直挖到钻头位置,护筒也跟进到钻头位置。
②真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部,用大型空压机通过50～66mm钢管压入空气吸出沉渣，这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25mm的情况。
3.4.5 其它注意问题
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。
② 混凝土坍落度以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。3.5 工程目前出现的问题及处理的效果
① 目前溶洞出现的形式多表现为漏浆和孔壁坍塌同时发生，处理的方法有反复抛片石、粘土和水泥混合物，均成功成孔，这种方法是目前处理的较多也较成功的。例如A-28-0、A-33-0和A-38-1等 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
② 有的溶洞表现为多次抛投片石、粘土和水泥混合物不能成孔，最终灌注混凝土填充，目前出现的不是很多，例如A-8-1和A-38-0等。
③ 地质资料里没有溶洞，但在施工过程中出现了溶洞，这种情况出现的频率较多，还有地质资料里没有溶洞，在施工过程中也没出现溶洞，但在浇筑混凝土过程中或灌注成桩后，混凝土漏掉，造成需重新冲孔，例如B-0a-0浇筑完混凝土，孔内混凝土基本漏完，压力瞬间减小，造成孔坍塌，钢筋笼无法取出，重新成孔代价大；有些是少量漏，造成桩长不够，需接桩，也有可能造成缩孔或桩内夹泥的风险，这种情况可能是孔洞壁附近有溶洞，因为混凝土压力比泥浆大，当超过护壁的临界压力时，瞬间坍塌，造成混凝土漏到溶洞中去。
④ 本工程范围内根据地质资料反应，存在两处特别大的溶洞，分别为A-28b-1洞深为18.2m和A-46-0洞深为29.2m，目前还未施工。A-28b-1地质描述为填充物为可塑-软塑状含砾粘土，A-46-0地质描述为填充物为软塑状含砾粘土，可以预见的是，由于洞比较深在冲孔过程中有大范围垮塌的危险，施工方法有待论证。
四、质量检测标准
护壁必须牢固可靠，阻止孔壁周围渗水，防止塌孔。在冲孔过程中，必须要求作业队每班冲击时，重新与复桩对中心点，用探孔器检查其孔径和垂直度是否符合设计及规范要求，如不符合要求，必须立即修整达到要求后才允许冲击工作，桩位误差不得大于50mm，孔的倾斜率不得大于1％。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
五、安全保证措施
5.1 施工现场安全
（1）严格执行安全规定，施工严格执行安全防护措施、戴好安全帽、不准穿拖鞋的规定，上平台工作的人员必须佩戴安全带。
（2）施工过程中应严防铁件、钢丝绳等杂物坠落。
（3）认真执行氧气、乙炔的防爆安全规定，并进行严格管理。（4）电焊机的设备必须符合安全要求，防止潮湿漏电。（5）随时检查用电线路、工用具是否完好，确保生产安全。（6）严格执行电器安全操作规程，经常安排有关人员对整个施工现场的电器设备进行安全检查，值班人员值班时不得离开岗位，确保用电安全。
（7）现场施工用电要有电工专门管理，要有良好的接地装置，用电区要设置安全警示牌，同时电线走线要规范，不得随意接线。
（8）大型设备必须是有操作证的专人指挥。（9）施工过程中要确保夜间照明充足。
（10）钻孔过程中其余桩钢护筒必须设置围栏及安全网进行防护，围栏高度1.2m。
5.2 起重安全
（1）起重用工、索、具严格按相关规范要求取用安全系数，保证其使用安全。
（2）定期对工、索、具进行检查。
（3）在定位过程中应严格执行安全操作规程，指挥收揽时，信号必须统一，手势明显，哨音清晰。
（4）吊物时，吊臂与被起吊物下严禁站人，对违反操作规定和不安全的作业及时加以纠正或制止。
六、质量保证措施
6.1 施工组织管理方面的措施
（1）邀请设计、监理、勘探等单位专家参加技术研讨会，制订切实可行的施工方案。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
（2）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。
（3）组织技术革新、质量管理和科技攻关组。
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 要求冲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 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 沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
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。
七、环境保护措施
1、生产垃圾处理堆放在指定地点，集中统一处理。
2、生活垃圾不得向居民区排放，需要集中收集，运送指定地方集中处理。
3、施工机械的废油要存放在废油桶内，集中处理，严禁随意排放。
4、生产用油料必须严格保管，防止泄漏，污染环境。沪昆高铁（新余北站）站楼高架桥
5、弃土不得随意堆放，须运至指定弃土场。
6、靠近生活水源的施工，用沟壕同生活水源隔开，避免污染生活源。
7、施工产生的废浆要用专用汽车拉运至监理工程师指定的地点倾倒，并设渗坑进行处理，不得排放到河流、水沟、灌溉系统里，以免造成河流和水源污染。
8、运输水泥、砂、石、土等如有漏失，及时清扫干净，保持道路整洁。
9、配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行洒水湿润，减少扬尘。
10、砼、稳定土拌和站应有防尘措施。操作人员要配备必要的劳保防护用品。
八、文明施工措施
1、规范施工区域场容场貌，材料机具摆放整齐，现场不随意乱丢烟头等生活垃圾；
2、现场主要施工人员佩戴好上岗证，持证上岗，穿戴整洁，不穿拖鞋进入施工区域，展现良好的精神风貌；
3、现场施工标志牌、安全标志标牌、操作规程、温馨小提示、文明施工标语悬挂在醒目位置，与场地布置统一协调，展示良好的企业文化；
4、加强精神文明建设，开展劳动竞赛、工地文体活动等，丰富广大职工业余文化生活，构建和谐项目；
5、尊重当地民风民俗，加强与当地政府联系，搞好路地共建。
浅谈桥梁桩基施工中溶洞处理技术 篇3
关键词：溶洞处理技术 桥梁 项目 质量
由于建筑产业科技发展会随着建筑经济的提高而不断完善，故而当前激烈竞争市场要求下的建筑项目质量要求也日趋提升。同样，对于处在当前建筑产业背景下的路桥施工项目而言，为了高度协调产业经济体制发展要求，保全桥梁项目在建质量及投产的多样性运营功能实现，就务必要加强施工技术工艺研究。因此，本文以桥梁桩基础处理技术中较为常见的溶洞施工技术有关内容进行了必要探讨，以期望有关责任单位能深知该项技术的应用价值，采取合理技术工艺保障桥梁项目尽快在工期进度内实现高效投产。
1 A桥梁工程地质概况分析
A桥梁项目严格意义上属于A高速路桥工程中的一个合同施工段工作内容。起始梁起路桥桩号为K270+862.948，终止桩号为K272+127.08，且桥长总共距离为1264.281m；在空心板设计上采用的是20m预应力板梁以及40mT梁为主；同时，A项目段所处地质环境为冲洪积平原，水体平稳，流速一般，但碍于考虑洪水影响因素，上部基础主要运用的是亚砂土辅以卵石土为主材，下部基础主要以基岩结构为主，且埋深设置为5.2m-15.4m；此外，溶洞穴内沉积物体系中的土质属性主要以亚粘土参杂碎石为主；而洞内河床结构多以冲断裂的破碎带性质的河床结构为主。因此，结合项目切实施工要求，选用的冲击成孔工艺则明确为冲击锥成孔方式。
另外，结合该溶洞处理所处位置的上述土体地质、水文环境，也可予以选用挖孔成桩的技术施工法。不过，该技术施工法运用时对深度需求有着一定制约，即结合本工程实际需求不能超出25m。
2 A工程溶洞技术处理实例方案提出
因为关于项目桩基础采取的溶洞处理技术有着较多方法能够予以采用，某路桥项目在作业阶段却意外遇到了大规模溶洞，故而在项目按照设计需求完成工期作业时遇到了难题使之处于被动形势。但工期进度计划目标却必须完成，并达到质量计划控制标准，就需要折中采取适用实际需求的组织作业方案。
为此，该项目方案研究课题给出了先后三种可行性方案：第一种，桥梁跨域；第二种，钻孔压浆；第三种，强夯处理法。总体而言，第一种技术方案造价投入较高，这是由于桩基设计要求为36根，且预制梁有260细目，需求钢筋、砼料等也细目众多；同时，工期进度相对紧张，作业场地狭隘导致预制梁置办无处堆放。所以该第一项方案则不予通过。然后是第二种钻孔压浆处理可行性充分，但其所适用的作业范畴则是以规模较小的场地进行施工，对于规模较大的溶洞则施工进展缓慢，需要耗费大量砼料，成本控制相对较高。最后，则是强夯法处理应用方案。该方案应用优势明显。具体结合如下所示的表1可得出如下结论：强夯击溶洞处理更为经济适用、节约施工原料、施工作业量较小。
总体而言，经过三种方案筛选、评估及比较，可知强夯技术法在处理溶洞问题时优势较多。另外，就强夯技术法的实际研究理论而言，其在保持路基均匀、沉降控制、造价投入等方面也切实有着显著优势。因此该工程应用了强夯技术法处理了相关溶洞问题。
3 A桥梁工程桩基溶洞处理的有关技术工艺探讨
3.1 强夯可行性试验工艺控制要点
3.1.1 强夯加固深度的确认
在确认作业参数之前，需要提前将加固深度丈量好。因此，这就结合不同土体所处地质环境、项目作业目的、组织规范以及技术工艺需求等，以有效评估所欲采用的检测手段及相应控制标准。比如，处在软薄土地基土层之间建设规模较大的储罐则是为确保其基础荷载，控制不规则、不均匀沉降发生；对于饱和状态的砂土则需要去控制其所在震级下的液化性；对于湿陷性地基土则要控制其湿陷性，以保持该黄土性质的地基土强度可靠。基于此，有效加固深度强调的是夯前状态下的地基土地面标高开始算起，直至达到满足工程实际需求的深度则有效加固深度。
当然，这一过程中伴随的是测试土体的结构强度检验，以及极限变形允值等参数计算等，从而才能将夯击过程中的夯击能充分激发出来，达到安全击穿溶洞顶板这一目的。
3.1.2 强夯加固处理控制要点
①利用动能固结特性原理，将深度较浅的溶洞采用击穿、回填、夯实等的往复动作开展相关作业，逐渐使得灰岩及其上部分的土体构造力学性能得以发挥；同时，要迅速处理好下卧软土层结构的排水固结问题，以保障地基土整体强度参数，将控制其不规则沉降出现。
②增强土层的均匀性、紧密性，以控制不规则、不均匀沉降发生并减少其沉降量。
③待加固之后要设立隔水性能良好的隔水层，以有效阻挡地下水渗入灰浆之内，使之溶洞能控制再次发育。
3.1.3 试验参数的设定
强夯参数设定需要以基本的加固地基土厚度及其性质特性作为主要客观评估因素。待厚度、性质明确后进行分析并予以最终设定其试验参数。依据当前路桥项目桩基础施工的有关技术指导规范，以及结合该实例处理要求来解决夯击次数、夯点布设等参数设定问题，达到控制施工作业质量，经费投入合理控制到最小化这一目的。
3.1.4 点夯参数调整
依据强夯法本身固有的排水固结及动能固结特点，头一、二次的夯击所提供的作用则是排水固结作用。此时，夯击以后地基土内的水分会逐渐随时间推移以及固排水作用而消散掉。而除却头一、二遍的夯击以外，第三、四遍的作用则更倾向于固结动能作用，从而才可以控制其水分和土质颗粒间隙。因此，最后两击的要确保其夯沉量指标不变。endprint
3.2 桩基溶洞击穿工艺控制要点
A桥梁项目由于桩基所处的基础环境不良，通常主要体现为溶洞规模较大、洞孔较深以及溶洞密度相对集中，并且相互间也存在联通。因此，对于其溶洞所处结构地表覆盖较为薄弱、洞穴所之处较浅等的溶洞则能够选用钢护筒贯穿引入的方法控制其柱体荷载性能体现；A工程大桥结构所处环境具备一定特殊性，即溶洞规模相对集中加剧了作业难度。所以，结合工程组织方案设计要求，即分别合理采用了重量级为3.5-4.5T/Φ1.5的钻锤，以及重量级为5.5T-7.6T/Φ2.2的钻锤。
3.2.1 钻孔控制要点
在钻孔作业进行阶段时，当钻孔作业工序进度钻至离溶洞顶棚相距1m左右时，应控制钻孔行进速度，并集中加强其钻击频率，采用短冲程的高快频率冲击其顶部结构达到迅速击穿的效果。如若在击穿洞顶结构以后或者碰到破碎带时则要注重回填控制事项，即采用1：1的土石混料将其回填到溶洞之上的0.5-1.0m之间，并采取慢速轻压的执行原则完成冲击过程。同时，该项步骤应如此反复多回，直待回填进程速度和卵石固结的进程速度相配套时才能继续往下钻孔。不过应当熟知的是，反复回填并予以冲击的目的是为了保障是混合浆料充分填充洞穴，并达到密封破碎带这一控制效果，以控制漏浆发生。
3.2.2 严控水泥浆参数指标
在钻孔作业初期，先后发生了一些桥梁项目常见的质量病害问题。如，桩基失水过多导致的结构失稳现象。因此，出现这类通病问题应能采取针对性处理措施，即先期初始作业阶段，应能确保泥浆质量及基本密度参数得以控制，以逐渐稳定其胶体率，保持稳定性能，避免失水严重。同时，对于选用的优质泥浆应配套质量控制标准合乎要求的红粘土，并要适度添加水泥和锯末，从而才能使泥浆悬浮能力得以体现。
3.2.3 卡钻及掉钻的工艺技术措施处理
如若在打孔行进作业进行时遇到诸如探头石、岩溶层或溶沟的洞内顶棚击穿卡钻现象，宜抛填片石，并采取低程高频的作业形式予以冲砸。此外，一旦发生卡钻现象也应首先评估卡钻形成机理，摸索出具体成因何在，并不得妄动钻头，从而才能有效控制越钻越紧的卡钻事故发生；如若卡钻时钻头能够动弹，则需要以垂直上下角度踢动钻头，并维持该动作行为往复多遍，尽可能尝试同一角度、同一方向的扭动钻头，以有效促进卡钻的钻头被提动。此外，还要采用小冲击锤头在桩身孔一端予以冲击，且要利用高压水喷射的辅助条件将钻头取出。迫不得已与必要时还可以尝试爆破法、吊车法将卡头取出。
4 结语
本文结合某工程应用实例所处的地质环境设定对溶洞底层下的地基土桩基施工涉及到的溶洞钻孔、强夯等涉及到的相关内容进行了一定可行性研究，并通过这些技术有效提升了坍孔控制效率，避免了钻头卡头、砼浇筑浆液流失等问题。不过值得说明的是，对于当前相关工程作业的施工责任单位，也应极力重视路桥建设的桩基础溶洞处理技术相关内容的深入研究，以不断保障各类质量病害、病患控制在可控状态之中，提高项目运营价值。
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作者简介：
桩基施工溶洞处理措施研究 篇4
溶洞主要隐藏在地层中, 一般接近水平方向发育的不规则状态, 这给桩基施工带来许多困难。因此要针对桩基施工溶洞处理措施进行深入研究和探讨。
2 桩基施工溶洞处理的步骤
2.1 了解地质情况和桩基类型
桩基施工中的溶洞处理是详细了解工程所在地的地质情况, 并确认该工程设计的桩基类型, 根据桩基桩位地质、桩基类型、水文资料, 掌握溶洞出现的位置, 并大致推断其范围、充填情况和性质, 制定合适的施工方案和施工技术保障措施。这项工作需要专业人员进行勘测和把关, 需要将每个孔位的地质柱状图发给专业技术人员, 确保溶洞的位置、大小、充填情况的真实性, 并让设计人员和管理人员根据具体的地质情况采取相应的施工方案。
2.2 选择溶洞处理方案
在选择溶洞处理方案时, 需要参考已经完工的相关工程的建设效果和经济分析, 综合评价每一个方案的质量安全、施工难度、施工进度和施工成本等多项因素, 在各个方案中选择一个最有的施工方案。对于有些溶洞分布广泛而复杂的地区, 施工难度会加大, 而溶洞处理方案的选择范围也比较窄, 这是因为复杂的地区对溶洞处理的要求更高, 必须进行有效的分析后选择最有安全保障的处理方案。
2.3 制定质量检测标准
质量标准的制定主要包括对溶洞处理效果的综合评价, 一是要保证护壁的牢固可靠, 而是要防治孔壁的渗水和塌孔。在进行质量标准的制定时, 最需要考虑的溶洞处理后可能出现的漏洞和处理的薄弱点, 因为薄弱环节是溶洞处理后最可能造成质量问题的地方, 所以相关的质量管理部门需要参考溶洞测定技术人员的测量结果和建议。
2.4 确定环境保护措施
环境保护措施主要包括水土、植被的保护措施、水环境的保护措施和大气环境的保护措施, 同时还要注意施工过程中生产生活垃圾的管理, 在施工完成后也要对施工垃圾进行正确合理的处理。
3 溶洞处理的原则
桩基施工中溶洞处理的原则主要包括下列五个方面:
(1) 要确保每根桩的详细勘测, 为选择相应施工方案提供依据;
(2) 对处理溶洞的填充物进行土工试验, 检测容重、孔隙率、含水量等物理参数;
(3) 对每根桩都要设计出相应的溶洞处理方案和成孔方法;
(4) 对每种处理方案, 都要进行仔细的计算, 完善施工方案, 指导施工;
(5) 遇到大溶洞时, 必须请监理工程师和设计单位核查, 并报监理批准后实施。
4 桩基施工溶洞处理的主要措施
4.1 灌注水泥混合物的处理措施
桩基施工溶洞处理的一种常见措施是灌注水泥混合物, 将溶洞地区的承载能力进行有效加强, 在采用这种处理方法是要注意如果钻孔穿越溶洞、漏浆太快而无法达到加固目的时, 需要采用集中抛填的措施, 集中抛填是指将黏土、片石和袋装水泥或混凝土集中填入, 该方法的前提条件是填入时间短而集中。对于溶洞的高度在2—5m, 且洞内为无填充物的溶洞, 冲孔至溶洞顶板岩层时, 泥浆突然下降, 补给泥浆不能回升, 则采取先填充碎石、砂混合物和袋装水泥, 使溶洞空洞形成一个自然圆锥体。
4.2 钢护筒跟进的处理措施
桩基施工溶洞处理的另一常见措施是钢护筒的跟进, 其中钢护筒一般直接在工厂订做, 护筒壁厚12～15mm, 护筒直径根据桩径、溶洞层数选取。多层护筒跟进时, 冲锤直径要根据护筒直径进行调整。由于钢护筒长度较长, 护筒的制作、加工及拼接的精度、准确性要求较高, 尤其是施工现场的拼接质量控制。为此在护筒拼接前必须逐段对各护筒进行筒径、长度的检查, 做好标识, 并设置导向钢板, 以保证其顺直度, 逐段拼接, 施放护筒, 直至其不能自行下落, 然后采用振动锤施打至预定深度。
4.3 注入水泥砂浆的处理措施
桩基施工溶洞处理的注入水泥砂浆措施使用在较复杂的岩溶地区, 一般溶洞层数较多, 且保证溶洞位置勘察准确, 土层中有较厚的淤泥层、砂层、圆砾土层, 注浆利用水泥形成的浆液, 首先是填充岩溶裂隙, 其次是回填溶洞空腔。钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探, 溶洞内充填物呈松散或软塑状态, 可直接注入水泥浆, 空隙较大的部位可注入水泥砂浆。根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律, 计算填砂量。为防止洞内高压阻止灌砂, 利用其他孔作为减压孔, 压力稳定时即可停止。
4.4 片石黏土筑壁的处理措施
桩基施工溶洞处理的片石黏土筑壁处理措施, 具体来说是指钻至距离溶洞顶部1m左右时, 准备足够的片石和黏土, 当穿过溶洞顶板后提出钻头, 向孔内投入黏土、片石, 片石、黏土采取分层按比例抛填入孔, 将黏土和片石挤入孔壁, 实现人工造壁。冲击过程中要注意孔内水位变化情况, 如果孔内泥浆下降较快, 应及时向孔内补充泥浆, 测量并控制冲孔深度至溶洞顶距离小于50cm时提出冲锤, 向孔内继续抛填片石、黏土, 然后再进行冲孔, 如此往复直至穿过溶洞后逐渐加大冲程至正常冲孔速度。
结语
综上所述, 在桩基施工中如果遇到溶洞地区, 必须进行合理有效的处理措施以保证工程的正常施工。在岩溶地区实施工程建设, 必须充分认识地形的错综复杂和可能引起的多种多样的病害类型。不同地区的溶洞构造和桩基类型的选择不同, 必须根据具体问题具体分析, 对不同的工程建设采取适当的溶洞处理方案, 也就是说整治方案必须因地制宜, 既要立足于对病害的观察和正确判断, 又要根据工程具体情况决定, 才能保证工程技术可行, 质量保证和经济合理。随着科学技术的不断发展, 施工新材料、施工新技术、施工新设备、施工新理念都在不断出现并应用在实际建设中, 同样作为桩基施工中的溶洞处理也受到了工程界的广泛关注, 并出现了新的处理措施, 为了更加地适应不断复杂的施工地形, 还需要不断探索新的溶洞处理措施。
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溶洞处理 篇5
广清高速连接线主线高架桥97#-A桩桩基设计直径200cm，设计桩长43.7m，嵌岩桩基础，混凝土标号为C25。
二、地质情况
根据地质勘察报告资料，该桩地层由上而下为素填土、耕植土、淤泥、粘土、全风化粉砂质页岩、全风化炭质页岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩、溶洞、微风化含炭质灰岩。该桩有四层溶洞呈串珠型分布，上面三个溶洞较小，分别为0.8m、1.2m和1.2m，最下一层溶洞高度为9.1m，四层溶洞总高度为12.3m，溶洞内均为软塑状粘土全充填。
三、施工方案的确定
针对该桩溶洞较大且呈串珠型分布，施工技术难度较大，该工程又为市重点工程，我公司从严把质量关，确保工程进度，确保施工安全考虑，把该桩做列为重中之重并按设计要求作相关施工监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识。根据该桩溶洞情况，溶洞内全为流塑状粘土全充填，溶洞位置较深，最后确定先采用冲击钻成孔，投放抛填物的方法处理溶洞，后考虑采用下放钢护筒的方案。
四、施工前的准备
1、人员组织
项目部专门组织有关技术人员研究学习有关溶洞处理的措施，并且成立了溶洞处理应急小组。施工现场派4名技术人员分两班在工地24小时轮流值班，发现问题及时上报处理。项目部还组织桩基队钻机机长学习溶洞处理的知识，使他们对溶洞处理心中有数。总之，在人员组织方面，明确分工，各负其责。
2、材料准备
片石100m3，粘土20 m3，水泥10T，编织袋200条，钢护筒30m。
3、机械配备
装载机40型一台，16T吊车一台，小斗车10辆。
五、施工过程控制
该桩护筒顶标高为11.005m,设计孔底标高-35.5m,应钻深度46.505m。采用冲击钻成孔，钻头直径2.10m(加大钻头直径,使成孔直径不小于2.1m,为下放钢护筒做准备,钢护筒直径2.09m),钻头质量4000Kg,后换为7000 Kg原装钻头。本桩1月1日开钻，1月16日穿过最后一层溶洞，钻孔深度40.1m。
上部松软地层厚度9.29m，钻进速度较快。泥浆颜色灰黑色，且有臭味。上面两个溶洞较小，分别为0.8m和1.2m，中间间隔只有10cm，两溶洞已基本联为一体。钻头钻至最上一层溶洞溶顶以上0.6m时,向孔内抛投片石高度0.5m，以平衡钻头，防止穿破溶洞时出现孔斜。冲程控制在0.8m,平稳冲砸。经仔细观察钻头穿破溶洞后钢丝绳无摆动，孔位无偏斜。钻进溶洞后，无漏浆，钻头进尺稍微加大。为保证固壁良好，向孔内投放片石1.5m，以0.6m的小冲程钻进,钻进1m后,再次投放片石1.5m,其中夹杂投入粘土,钻进时进尺较小,遂加大冲程至1m，钻进过程中无异常现象发生。溶洞内钻进时，泥浆比重为1.6。
第二层溶洞与第三层溶洞之间为5.4m的微风化含炭质灰岩，岩质较硬，进尺慢，钻头损坏严重。我部及时进行调整改装钻头（质量4000 Kg）换为7000Kg的原装钻头。第三层溶洞穿破后，未见漏浆现象，由于该层溶洞较小高度只有1.2m，钻头穿破溶顶后随即向孔内投放片石1.5m，并用0.6m左右的小冲程反复冲砸以固壁。钻进过程中无异常。
第四层溶洞最大，溶洞高度为9.1m，溶洞位置在孔深31m至40.1m之间。钻头进入溶洞后进尺加大。泥浆有轻微漏浆现象，随即提出钻头，向孔内投入片石及粘土，厚度1.5m,然后以0.6m的冲程冲砸。进尺1m后泥浆由灰黑色渐变为黄褐色。根据地质勘察报告溶洞内全为黄褐色粘土充填，实际地层与设计相符。由于该层溶洞大，抛投的片石大部分取用大直径片石，尺寸25～40cm。溶洞内没有发现大量漏浆现象，粘土未装袋抛投，只是夹杂于片石内投入。该溶洞处理时，均采用每钻进1m投放片石及粘土1.5m重复钻进的方法。溶洞内泥浆比重始终控制在1.6以上。施工过程中由于钻头质量较大，钻机主机出现一点故障，中间间隔了一段时间。9.1m溶洞处理历时5天。
四层溶洞处理时，泥浆比重均在1.6以上，泥浆未加水稀释，只保持循环，浓度较大。
六、处理效果
该桩从开钻到穿过最后一层溶洞，历时16天，钻孔深度40.1m。其中溶洞处理共耗时7天，溶洞总高度12.3m。溶洞处理抛投片石共计75 m3,粘土18 m3。我部采用抛填片石及粘土的方法，成孔质量良好。钻进过程中无塌孔、吸钻、埋钻及卡钻现象。钻头上下自如，无孔斜、缩孔现象。
七、混凝土灌注
混凝土采用垂直导管法进行灌注，采用商品混凝土并派实验人员前往混凝土厂家进行质量控制，根据灌注情况随时调节混凝土性能，较好的满足了施工需要。现场由专业工程师控制灌注进度并根据地质情况控制埋管深度，保证成桩质量。当灌注到溶洞位置时保持较大的埋管深度，防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉，造成断桩。施工过程中保持埋管深度不小于5m，没发现混凝土面下降现象。但当灌注到溶洞位置时，混凝土面上升缓慢，尤其是孔深35m～33m位置时，平均每上升1m需要混凝土8m3左右，混凝土浪费严重。但翻浆正常，下料顺利。灌注完毕后，混凝土方量比设计多出60 m3。
八、体会和心得
1、钻头钻至溶顶时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔，除采用抛填片石平衡钻头外，也可采用质量较大的钻头处理。
2、溶洞处理时，速度稍微放慢一些或稍停一段时间，可促使片石和粘土的固结利于固壁。
3、充填物的溶洞采用抛填物的方法处理是可行的，但为了避免发生缩孔，可采用大块片石。
4、溶洞内泥浆浓度要大，比重不小于1.6。
5、如孔内泥浆不是大量流失，粘土可不装袋投入。
6、因溶洞内为流塑状粘土，即使孔内不漏浆，为加大泥浆浓度，增加固壁的牢固性，也要按片石粘土3:1的比例加入。
7、当处理住漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆，要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。
桥梁桩基施工中溶洞处理方法 2009-06-01 19:58 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,往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生,甚至威胁桥梁运营安全。因而充分了解桥区桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等,采取稳妥的措施,保证施工的顺利进行,十分重要。京珠高速公路粤境南段大镇至广州太和段全长122.34km ,路基宽3315m ,许多桥梁均通过岩溶区。其中第19 标段处于南岭中南段,地质构造上属于华南褶皱带的一部分,区域地质构造轮廓主要有NE 向及EW向构造带。3 座立交桥桩基设计为嵌岩桩,均处于石灰岩地区。设计地质资料显示有少量小溶洞,但在施工中发现地质资料不准确。通过地质补钻揭示溶洞发育,洞内漏水,分布复杂,最大洞高约5m ,溶洞层数多达5 层。钻孔施工过程中发生过漏浆、地面塌陷等事故,增加难度且影响进度。工程勘察对溶洞区桩基施工前一般采用物探或其它如电磁波层析CT 探测等方法探明溶洞的具体情况。因此,在施工首根桩时发现地质情况与设计资料出入较大后,选择逐桩超前钻探,并按设计桩尖标高在完整基岩内加深5m ,确保桥梁的安全可靠性。
下面简要介绍和总结下国内其它大型桥梁桩基施工中溶洞的处理方法：
（一）广和大桥主桥基础溶洞处理
广和大桥位于广州市白云区石井镇鸦岗村的白坭河水道上，大桥全长791m，桥宽36m，最大跨径120m。其基础采用钻孔灌注桩，其中：φ150cm64根，φ200cm44根，共108根。施工总工期22个月。本桥位地质属于第四纪沉积层覆盖之下，基岩主要为石灰统壶天灰岩。这些石灰纪地层沉积成岩以后，经历了漫长的地质年代和多次构造运动，形成北东向褶皱，并有大致平行于褶皱轴向的纵断层和大致与之垂直的横断面层。后来经历了侵蚀和剥蚀作用，并在地下水的化学和机械作用下形成一系列岩溶地貌，最后在第四纪全新世珠江三角洲最后一次海侵中，形成以冲积相为主的第四纪松软沉积层。从地质资料分析，溶洞分布较广。主桥位溶洞分布广而多。在桥位方案论证中，第一方案，28个钻孔，有12个发现了溶洞；第二方案，28个钻孔，有17个发现溶洞；第三方案，28个钻孔，有11个发现溶洞，最大的溶洞约16m。溶洞按其填充状态可分为空的、半填充的和完全填充的三类：按其填充物的性质可分为粘性土、砂砾和稀土三类；按其漏水情况可分为漏水和不漏水两类。溶洞的走向与河流的流向相同。根据上述地质条件，从技术、经济等方面经过比较，选择了静压化学灌浆法、套内护筒法等施工技术配合使用处理溶洞，取得预期的效果，推介如下。
1主桥桩基对溶洞的处理：主桥桩基精确放样后，在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻，必要时增加钻位。根据超前钻的结果，确定护筒的打入深度。有溶洞的桩位，护筒沉至风化岩层，置于强风化岩面上，这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。没有溶洞的桩，护筒沉放要穿过淤泥质亚粘土、砂砾层，置于砂砾质亚粘土层至少2m深。根据溶洞的不同类型，最后决定兼用两种不同的施工方案。图1布孔平面及剖面示意方案a当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。方案b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。
2方案：a方案，b施工方法
2．1方案a（静压化学灌浆法）施工方法 2．1．1技术要求
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，相当于在桩基础施工过程中，于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序，与桩基施工的各工序一起形成流水作业。图2用钻机钻头钻杆压沉内护筒示意单位：cm 2．1．2施工方案
（1）处理方法选择由于溶洞埋藏较深，不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理，有效的处理方法是灌浆法。而在众多的灌浆法中，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。因此，采用静压化学灌浆法，同时也可兼用喷射灌浆法，促进填充物强度的加强。
（2）静压化学灌浆的加固特点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。浆材的结石率为100％，即1m3体积浆材可得1m3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。浆液在土体中的渗透扩散方向是往小主应力面方向，浆液固化后，小主应力面得到加固，而原次小主应力面变成小主应力面。这样，通过对小主应力面反复不断的加固，一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙，充填溶洞的空间，在桩体周围形成防水帷幕，防止流砂和保证护壁泥浆不流失；另一方面，提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成挡土墙，防止坍孔。静压化学灌浆的关键在于浆材的配方和工艺。
图3内护筒底部及顶部灌浆封缝示意单位：cm（3）工艺设计 布孔：在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔（见图1）。钻孔：孔径80mm，孔深要求达到最深溶洞的底部。
材料：普硅425＃水泥（新标准为普硅32．5mpa水泥）与化学浆。工艺：采用双液灌浆系统进行全孔灌浆，要求少量多次、反复灌浆。2．1．3主要施工机械设备
主要机械设备有：bw250泥浆泵，bw150泥浆泵，100型钻机，泥浆搅拌机和贮浆槽，高压灌浆管及其配件。
2．2方案b（套内护筒）施工方法2．2．1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）
2．2．2内护筒内径的确定内护筒内径应大于φ220cm，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），内护筒内径选用233cm，壁厚为1cm，则外径为235cm（主桥外护筒内径为240cm）。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220cm内径。2．2．3溶洞顶部冲孔
根据超前钻的资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，提起钻头、钻杆，移开钻机（gps－30），采用冲击钻机ykc－30冲孔，冲孔钻头外径235cm。用冲击钻冲孔时，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。2．2．4内护筒的沉放方法
（1）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，内护筒不会靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）。此时，gps－30钻机重新就位。
（2）护筒沉设利用gps－30钻机进行，在钻机的钻杆上附加压架，利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量，使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部（如图2）。
2．2．5内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理（1）在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂（见图3）。（2）用高压喷射灌浆法（施喷法）对回填体进行灌浆处理。灌浆后，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10－7m／s。灌浆处理后，即可重新冲孔。
（3）在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。
（4）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。
（5）重新冲钻，直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时，经监理工程师同意即可终孔，此桩即成孔。成孔后的工序工艺与常规相同，并不赘述。3结语
3．1根据溶洞的不同类型，用方案a、方案b进行分类处理，处理方法可靠，各项技术指标均能满足设计要求。
3．2化学灌浆法对溶洞的预处理达到预期目的，有效防止了钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔现象，可保证成孔及水下水泥混凝土浇注等工序顺利完成。套内护筒法要求对施工过程的每个环节（从确定内护筒长度、内径到沉放方法乃至内外护筒间空隙、内护筒与溶洞底部间空隙的处理）都必须落实到位，便可顺利成孔。
3．3只要对其施工过程严格把好技术关，可有效缩短工期，保证了工程质量与经济效益的双赢。
（二）广州花都新雅桥
广州花都新雅桥位于新华镇建设南路与雅瑶镇交界处，是连接城区重要交通纽带。由于地质情况复杂，地下溶洞有3种情况：①覆盖层中的土洞内一般有充填物，但不密实，空洞范围一般不大；②基岩中的小溶洞，洞内无充填物，或有充填物，但不密实，即小空洞；③基岩中的大溶洞，洞内无充填物，或有充填物，但不密实即大空洞。溶洞桩基施工方案：
1、对①、②两种情况，要求施工采用常规的溶洞处理方法，即洞顶打穿后抛填粘土、碎石、整包水泥后冲挤压密实，凝固后复冲。
2、对③种情况，则要求施工先进行溶洞内的充填加固，把土、溶洞用水泥、粉煤灰浆填满，7天后再进行成孔。对少量上面覆盖层地质较差的、砂砾层很厚的、一旦漏浆会塌孔情况，则采用加打钢护筒护壁措施。溶洞桩基处理方案：
1、对于封闭的比较小的溶洞，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆；若充填物呈软塑状态时，直接注浆固结。
2、溶洞内无填充物需向洞内填充砂子的，选择一个合适的孔位，放入并固定钢套管，将注砂管与钢套管相连接，在注浆前灌砂。用压风机将干砂压入，为防止洞内高压阻止灌砂，利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积，压力稳定，即可停止。
3、对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时可采取投放片石、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。桩基套管钢护筒要求
φ1200mm桩的套管钢护筒的内径为1350mm，采用10～12mm厚的钢板卷制而成。采用的钢护筒长度为24～32m，分节运到现场。有大溶洞需要打钢护筒的桩基，先用φ1350mm的桩机锤成孔至溶洞顶，采用60kW以上的振动锤和25t以上的吊机配合打设钢护筒。钢护筒采用分节吊装焊接，分节高度为8．0～10．0m，孔口对焊，振打入桩孔内，一般每节振打只需5～20分钟。实施情况：
施工过程中，曾发生过以下几方面的情况，按相应要求采取了岩溶地区桩基冲桩施工技术处理，取得很好的施工效果：
1、原设计桩底岩层不好。多次遇到冲孔快到终孔标高时，但岩样不是微风化岩，不能终孔，需超前钻取样重新确定桩底标高。
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、碎石夹粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。
3、遇到岩面是斜面，发生了偏孔，应低锤轻冲击、慢冲击，要多次抛块石纠斜，因为打斜岩应低锤轻冲击、慢冲击。
4、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锤现象。
5、遇到混凝土卡管及混凝土不合计量的现象，测试分析混凝土由于坍落度为12cm及施工人员未用水冲洗湿润管，混凝土和易流动性差是造成塞管的原因，混凝土坍落度以18～22cm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；混凝土灌注与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，备料应不少于十立方米。施工验桩结果：
整座桥桩基的质量是符合设计要求的，达到优良级标准（超声波检测结果一类桩占98％以上，其余也均为合格桩）。尽管岩溶地区地下情况千变万化，但通过我们的认真分析，采取有效的岩溶地区桩基冲桩施工技术对策、措施来处理施工，做好超前钻孔，重点注意冲桩成孔，控制灌注混凝土，岩溶地区桩基冲桩施工质量安全也是容易控制的。
通过本工程的实践，我们认为：岩溶地区桩基冲桩施工的施工技术措施，应做好超前钻孔，重点注意冲桩成孔，控制灌注混凝土，一定能达到我们施工的期望。
（三）京珠高速公路靠椅山至大镇段
京珠高速国道主干线粤境南段靠椅山至大镇段54座桥梁中，有17座处于溶洞地区。其中练屋中桥、坝子中桥和横石水大桥岩溶极为发育，桩的垂向溶洞个数为1 ~ 13个，其中最大的达22.1m。溶洞内有的有充填物，多为亚粘土或亚砂土；有的为半充填或无充填(空洞)；有的溶洞不漏水，有的为半漏水。在这桥梁施工中，遇到许多问题，经采用相应措施，比较圆满地完成了桩基的施工任务。溶洞地质桩基的施工方法
2.1 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，这时不官溶洞有多大，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。可以采用人工挖孔或冲击钻成孔。练屋中桥大多数溶洞内充填物为亚粘土，物理力学性质较好，湿密度1.88g/cm3，天然孔隙比为0.899，塑性指数为12.3%，容许承载力为190kPa，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。练屋中桥和横石水大桥在桩的上部采用人工挖孔，自地表挖至11 ~ 17m时，已经穿透了透水层和一些溶洞，施工没有受到溶洞的影响。再往下改为冲击钻成孔，也不骨出现漏浆和坍孔现象，按照正常的地质情况施工。2.2 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，可采有片石加粘土(按1:1体积比)回填冲击，使其形成泥石护壁。反复多次回填片石粘土，反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止。练层中桥和横石水大桥大部分桩基是采取这种方法成孔的，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护简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坍孔。在地下水容易控制的地质情况下，也可以采取人工挖孔砼护壁的方法施工，并且 要穿 透透水层，座落在亚粘土层上。练屋中桥、横石水大桥均采取这种方法施工。有些桩在施工中几次严重漏水，护筒内水头高度急剧下降，均未出现坍孔现象。练屋中桥第一次进场的施工队，就是因为钢护筒很短，没座在亚粘土层上，造成坍孔，导致钻头被 埋在孔内。打油林小桥4#桩、坝子中桥14#桩也都由于这个原因造成坍孔。坝子中桥9#桩坍孔时还将钻头埋在孔中。2.3 钢护筒跟进法
溶洞较大，洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可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，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，有以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。
钢护筒跟进有两种施工方法。一是冲击钻成孔钢护筒跟进法。还有一种情况就是桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍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，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。
当地下水很小并且容易控制时，应优先采用人工挖孔、砼护壁的方法施工。这种方法的优点是速度快、质量好、成本低。
人工挖孔桩所有桩孔可以同时开工，进展快。砼护壁的中心、垂直度及孔径大小易于控制，使钢护筒和井壁有较小的间隙，利于钢护筒下沉，给一层护筒到底创造了条件。人工挖桩设备简单、成本低。但人工开挖法受一定深度限制，并要注意工人的安全。
在地下水非常丰富、桩孔内的水不易抽干、人工无法挖孔作业时，可采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。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。一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3 ~ 5cm，保证冲击店在护筒内顺利提升或下冲为度。在护筒跟进很困难时，可以先下在大护筒后下小护筒，然后割掉在大护筒下缘以上的内护筒，以保证桩砼与外护筒的连接。如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小，不能使钢护筒下沉时，可采用小药量电雷管焊破，保证 钢护筒顺利下沉，可在井口上部估一个简易导向装置进行控制。
在井口用20槽钢焊一个井字架，两槽钢间的距离大于钢护筒外径10mm左右。在距孔口4 ~ 5m的位置 设一个导向用的环形钢筋，内径也是大于钢护筒外径10mm左右，锚固在砼护壁上，钢护筒沿这两个定向装置下滑。上下钢护筒拼接时，用2台经纬仪(或2人持垂球)在两个垂直方向看护筒边缘均在竖直线上，护筒是竖直的。拼好的钢护筒沿导向装置下滑。
为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。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8 ~ 10mm为宜。由于钢护筒外缘与人工挖桩砼护壁或冲击钻的孔壁还有一定的问隙，桩顶在水平力作用下可能产生一定的水平位移，在施工中可采取一些措施予以解决。(1)将钢护筒上端4 ~ 5m左右高度割掉(在人工挖桩有砼护壁的情况下可以这样做，否则易坍孔)，浇注桩身砼并与砼护壁连在一起，5m以下的部分也可渗入一些砂浆，使钢板和孔壁也能连接在一起。这样做既保证了桩的质量，还可节约一部份的钢板。
(2)在孔口浇注厚30cm的砼封盖。在封盖上钢护筒和井壁间预留2个孔，一个孔用作注浆，一个孔留作排气。用灰浆泵将水泥浆压入护筒与护壁间的孔隙中，将灌注桩与井壁连在一起。3 坍孔
钢护筒只有1 ~ 2m高，座落在砂砾和卵石层上。当冲击到溶洞后，突然漏浆造成水头高度急剧下降，砂砾和卵石层失去稳定，形成漏斗状的坍孔。坝子中桥9#孔、打油林小桥4#孔均由于钢护筒埋得太浅，没有座落在亚粘土不透水层上，造成坍孔。3.1.1 预防坍孔的方法
(1)在地下水可以控制的情况下，可优先考虑人工挖桩砼护壁，穿过透水层座落在不透水的土层上，这种方法预防坍孔比较有效。练屋中桥和横石水大桥都采用了人工挖孔砼护壁，并且都座落在亚粘土层，即使溶洞漏水很厉害，在回填片石粘土反复冲击反复漏水的情况下，仍未出现坍孔现象。
(2)采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒座落在亚粘土层上，再继续冲击成孔，也可避免坍孔。
(3)发现漏浆及时补水。3.1.2 坍孔的处理方法
(1)当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，并暂停一段时间后，再深埋钢护筒不透水层方可重新钻孔。
(2)当成孔深度较大时，可将钢护筒一直座落在坍孔的嗽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。3.2 卡钻
卡钻的原因和处理方法：
(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。(2)孔不圆，形成梅花孔。最好用6刃和4刃钻头打圆孔，不用一字钻。(3)钻头在冲击填充的片石时，进起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下。可放小炮震活钻头，也可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头的石碴松动再提出。
(4)钻头冲破溶洞顶板，掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸顶板岩。一般用药量为300 ~ 500g即可，一次不行可反复几次。
(5)卡钻时不宜强提，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。练屋中桥在刃脚焊2圈钢筋扩孔，卡住了，用卷扬机强拉，结果卷扬机拉坏了。3.3 斜孔
斜孔是由于岩石表面倾斜或出现探头石，致使钻头沿软的低的部位下滑造成的。解决的方法是回填片石，也可以灌注水下砼，待强度形成后用小冲程打紧绳反复冲击，直至调正过来为止。过大的冲程会成孔不圆，造成斜孔，一般应采用1 ~ 4m为宜。3.4 漏浆
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。在溶洞桩基施工中，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，并且马上补水，防止水头高度继续下降。3.5 坍孔埋钻
埋钻的原因是坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后坍孔，钻头便被埋在孔中。(1)人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺较短，地下水易于控制，没有大的承压力，人可以下到桩孔中去挖坍落的泥石，边护筒跟进。要注意工人的安全，一直挖到钻头的位置，护筒也跟进到钻头位置。
(2)真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部，用9m3空压机通过钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于坍孔的石子粒径小于25cm(导管的内径)。
对隧道溶洞处理技术的分析 篇6
关键词：隧道;溶洞危害;处理方法
一、溶洞的形成。
1、在石灰岩地质区，沿着石灰岩层内的节理面或者渗裂面的地表水经过长期与之发生化学反应在表层形成溶沟，或者称融槽，这样一来，原先层层分布的岩层便被溶沟分离开来形成柱状的石柱或石笋。
2、同理，经过上述所讲的化学反应，地表水沿石灰岩渗裂裂缝向下渗流发生溶蚀作用，在岩层超过100m深处便会形成落水洞。
3、紧接着，在更深层的岩层下，从落水洞下落的地下水到达石灰岩岩层的含水层后发生横向流动，又会形成溶洞。
4、溶洞也会随地下洞穴的形成在岩层地表发生塌陷，如果塌陷的深度大面积小，这样的溶洞现象称坍陷漏斗，而深度小面积大则称陷塘。
5、当地下水的溶蚀与岩层的塌陷作用长期相结合的作用，就会形成坡立谷和天生桥。
二、隧道溶洞的危害
溶洞为岩溶洞穴，是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。岩溶对隧道的主要危害表现为：
1、洞穴的存在使结构物部分及全部悬空，大大降低隧道使用的可靠度;
2、季节性的岩溶洞穴涌水，给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素。
3、岩溶水，特别是当CO2等可溶性物质含量增高时，水的流通将给隧道结构带来极大的侵蚀作用，影响隧道的使用寿命;
4、洞穴堆积物因松软易坍塌下沉，改变洞穴周边的应力分布形态，影响隧道的稳定;
5、隧道中地下水流失，使隧道顶部地面岩溶塌陷，导致环境地质被破坏，也是造成隧道结构不稳定的原因。正确处理溶洞对隧道施工具有重要意义。
因此，制定合理、科学、有效的溶洞处理方案对隧道顺利穿越岩溶地段极为重要。
三、隧道溶洞处理原则及处理方案
1、处理方案选择原则
（1）安全性。安全是对任何工程施工最基本的就要求。确保施工安全与运营安全，围岩累计变形量不大于10cm，防渗漏水等级为I级。这一点是保证施工正常有序进行的最根本保证。
（2）合理性与可操作性。首先必须符合相关隧道施工的法律法规的规定，严格按照法规的基本眼球进行施工与建设。其次，对溶洞处理的设计方案要是可行的，是可操作的，处理方案要建立在目前的溶洞处理技术的水平之内，要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平，尽可能降低施工难度。
（3）灵活性好。根据断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案，而不局限于一种固定的模式，一旦一种方案不能实施或实施效果差时，能较好地转换为替代方案。同时，这种灵活性还要求隧道施工各部门的通力合作与沟通，只有这两反方面结合起来，方可达到隧道施工过程中的灵活有效。
（4）具有可连续性。需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。
隧道建设是一项长远的工程，必须着眼于它的使用质量及周期，从可持续的角度出发，充分考虑溶洞的潜在危险进行具体的施工处理。保证隧道运行的最长周期。
（5）经济性强。即在保证施工安全、质量并不破坏环境的条件下的投入对溶洞处理的成本。
2、隧道熔洞具体处理方案
首先保留并加固坍塌体，防止坍方扩大，然后施做套拱和超前大管棚，保证正洞开挖施工安全;管棚施做完成后挖除坍塌体，进入隧道正常开挖、支护工序，并对隧道基底进行注浆加固处理，增强隧底承载力;溶洞段通过后，进行拱部坍腔回填处理。
通过作者的实践经验，科学的溶洞处理顺序为：封闭掌子面→施作套拱→施作超前大管棚→挖除坍塌体→洞身开挖、支护→边墙及基底加固处理→坍塌溶腔回填处理。
四、溶洞处理关键施工技术
1、喷射混凝土封闭掌子面
在未探明前方地质情况之前，为防止前方出现涌水突泥情况发生，首先保留并加固坍塌体，依靠坍塌体的支撑掌子面，防止塌方进一步扩大，立即对掌子面进行封闭处理。若掌子面前方自溶腔内涌出块石、碎石夹黏土等充填物稳定掌子面作用，坍体暂不挖除。
2、施作套拱和超前大管棚
为保证施工安全，拱部应采用管棚超前支护并注浆加固溶洞填充物，从而形成复合稳定的固结体，使周围地层的力学性质得到改变，稳定性能加强;管棚尾端设钢格栅混凝土套拱，前端打入稳定岩层，形成有效的“棚护”作用。
3、洞身开挖及支护
注浆完成后洞身采用微台阶法开挖，开挖后立即施做初期支护结构，并采用喷射混凝土立即封闭掌子面。溶洞处理段围岩大部分为溶洞充填物，采用人工配合挖掘机开挖;若出现溶层顶板不稳定时，可炸开顶板，挖除充填物，回填碎石的方法
4、边墙及基底加固处理
对隧道顶部进行注浆预加固处理仅保证隧道拱部开挖安全，边墙及基底围岩力学性能得不到改善，并且曾受到过扰动，极有可能会发生坍塌事故;另外，即使开挖安全通过溶洞段，也会因溶洞段与溶洞前后隧底岩性不同，使后期隧道衬砌结构沉降不均，从而造成衬砌严重开裂，甚至影响行车安全。因此，必须对边墙及基底进行加固处理。
5、拱部坍塌溶腔回填处理
为确保隧道衬砌结构安全，保证运营安全，需对拱部坍塌的溶腔进行回填处理。回天处理应综合考虑周边环境及溶洞状态，并结合隧道结构特点，进行回填。为减小流塑态的泵送混凝土对支护结构的冲击力和侧压力，回填应对称、分次、分层施工完成。
6、监控量测
在洞身开挖施工过程中，每5m设一组围岩量测点，主要监测项目为拱顶下沉和周边收敛，密切监视每一工况下隧道支护结构的变形情况并及时反馈，指导下一步施工。
结语
岩溶地区的隧道溶洞如果处治不当，会给隧道施工和运营带来各种问题和危害，因此，在岩溶发育地区进行隧道施工时，一定要进行详细的地质勘探，对隧道前方岩溶进行准确预测，并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案，及时进行隧道溶洞加固处理，防止突泥和突水的发生。实践证明运用前述方法对溶洞的处理是行之有效的，因为隧道溶洞不相同，所以以后的实际工作应结合现场施工条件以及溶洞的发育大小、岩溶水的发育分布和与隧道的相关位置等具体情况采取综合治理措施。
在今后的工作中，每个隧道工作者应该结合实际，不断去研究学习，让每个隧道工程做到更加完善。
参考文献：
[1]浅谈岩溶地层隧道施工中典型溶洞的处理技术与措施.鲍宏伟.科技传播，2011，（13）
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[4]袁真秀.浅谈对隧道坍方的几点认识[J].隧道建设.2001.（3）.
桩基础溶洞地基处理 篇7
(1) 了解地质情况和桩基类型。桩基施工中对溶洞的处理需要进行工程地段的地质详情的了解, 还要进行工程设计中桩基具体类型的确认。此项工作必须经由专业人员来完成勘测和把关, 然后将各个孔位的地质柱状图向专业技术人员进行发送, 使溶洞的位置、大小和充填情况的真实性得到保证, 还要安排设计人员与管理人员结合具体的地质情况选择相应的施工方案。 (2) 选择溶洞处理方案。在进行溶洞的处理方案的选择的时候, 必须以已经结束的相关工程的建设情况和经济分析作为参考, 对各个方案的质量、安全、施工的难度和进度、施工成本等多个因素进行综合性的评价, 从这些方案当中进行最适合的施工方案的选择。 (3) 制定质量检测标准。制定质量标准涉及到综合评价溶洞的处理效果的问题, 一方面要确保护壁尽可能的牢靠, 还要对孔壁的渗水以及塌孔有一定的防治作用。因此相关的质量管理部门应该以溶洞测定技术人员的测量结果和建议作为重要的参考。 (4) 确定环境保护措施。环境保护措施主要涉及到针对水土和植被的保护措施、水环境的保护措施以及大气环境的保护措施, 同时还要对施工中产生的生活垃圾的管理加以重视, 施工完成以后, 必须合理的处理这些施工垃圾。
2 桩基溶洞施工的常见问题及处理措施
(1) 坍孔。①存在的问题:如果有透水层, 当冲击到溶洞后, 由于突然漏浆会使水头高度快速的下降, 使透水层失去应有的稳定性, 进而形成漏斗状的坍孔。②预防坍孔出现的方法:施工中如果使用冲击钻进行冲孔, 可以在亚粘土层上坐落钢护筒, 之后继续进行冲击直到成孔;如果有漏浆的现象就需要马上进行补充。③处理坍孔的方法:如果成孔不是很深, 可采取全孔粘土回填的方法, 暂时停止一段时间, 再将钢护筒深埋至不透水层, 之后才可以再次钻孔;如果成孔比较深, 可以在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上坐落钢护筒, 在护筒周围进行粘土回填、挤实, 然后再钻孔。 (2) 卡钻的原因及处理方法。①卡钻主要是因为冲击钻的刃脚比较钝、孔径逐渐变小导致的, 必须按时对冲击钻进行补刃处理。②如果孔不是很圆, 就会有梅花孔形成, 圆孔最好使用五刃或者是四刃钻头进行。③十字孔、探头石以及落石等物卡钻, 或者是钻头卡在了溶洞里, 上下无法提动的时候, 沿着孔壁障碍物使用“一”字形或者是半月形的小钻头进行冲击, 可以击破或者是挤走障碍物, 将钻头提出。钻头在进行填充的片石冲击的时候, 冲击以后弹起的石块会挤住钻头和孔壁的空隙, 钻头难以上下活动, 这时可以采用小冲击钻完成。④如果溶洞顶板卡住了钻头, 可以顺着大绳用漏斗形的钢套管下至钻头的顶部, 进而协助钻头导出。提出钻头以后, 用小冲程缓慢进行修孔, 如果有需要可以进行片石、黏土回填重钻。⑤如果有卡钻事故发生, 不可以强制性的将钻头提起来, 这样容易使机械被拉坏, 钢丝绳也容易被拉断, 导致钻头掉落。如果钻头能够上下运动的话, 才可以通过对钻机利用进行钻头的上下提动, 同时用撬棍来使大绳得以拨动, 反复多次旋转钻头, 使钻头顺利的被提出来。 (3) 斜孔。如果溶洞面有所倾斜或者是有探头石出现, 钻头就会滑向软低部位, 产生斜孔。解决的方法就是进行片石回填, 如果回填了三次以上还是难以调正, 就必须马上向监理及业主汇报, 在得到同意以后, 可以进行水下砼的灌注, 等到形成一定的强度以后, 再用小冲程进行反复的冲击, 将其进行调正。 (4) 漏浆。①在进行成孔冲击的时候, 因为部分溶洞同地下暗河或者是其他溶洞比较相近, 泥浆流走比较快, 水头高度会快速的下降, 导致漏浆的出现。所以在施工的时候, 一定要将片石和粘土准备充分, 如果有漏浆的情况出现, 就要马上进行片石、粘土的回填, 完成冲击造壁, 保持补水, 以确保水头高度不会下降。②意外跑浆:一般在地质资料没有显示有溶洞的存在, 但是却有跑浆的情况出现, 很有可能使临近的大溶洞洞壁被挤破了, 或者是小溶洞连接在旁边的大溶洞上了。可以通过片石、粘土的投放, 来确保钻孔顺利的通过来完成对跑浆的处理。
3 其他的注意事项
(1) 如果有比较大的土洞或者空溶洞存在时, 很容易出现掉锤的现象, 在即将到达溶洞顶板接近1米的位置, 应进行轻锤冲击、慢速冲击, 确保孔壁的圆滑和坚固, 一般提升的高度不宜超过50厘米。 (2) 混凝土坍落度在18~22cm为合适;确保浇筑导管良好的密闭性, 先放置隔水塞再进行浇筑, 要快速、连续的进行混凝土浇筑。
4 质量和经济的保证措施
(1) 质量保证措施。①材料检查。对于桩基溶洞处理进场材料必须由项目部技术员检查合格后方能允许使用, 需要进行实验抽检的, 交由实验室进行实验。②加强职工培训, 提高施工人员的素质。代表讲授技术规范和施工操作方法, 组织技术比赛, 并适当派员外出学习, 及时掌握高等级公路建设中新的施工工艺和技术。③施工现场指导。技术交底到每根桩, 开钻前将地质柱状图交底至施工队技术员和桩机机长签收。详细讲解每根桩的地质情况和应注意事宜, 并配合文字交底。在溶洞处理现场必须有技术员进行现场指导, 以确保施工符合设计及规范要求。④制定奖罚办法, 将质量情况与工资、奖金相结合。为提高工人积极性及质量保证意识, 项目部制定奖罚办法, 以责任状形式与施工队签定。 (2) 经济保证措施。①严格按照图纸、规范及已制定方案施工。②溶洞处理时拍照录像, 保存影像资料。如溶洞回填:a少填不能堵塞溶洞, 造成重复劳动;b超填;少填与超填都将造成不必要的经济损失。③溶洞处理需要变更时, 如回填方量超出设计, 钢护筒埋设长度超出等, 应及时报告业主和监理并在其指导和监督下完成施工。
5 结束语
在实施岩溶地区的工程建设的过程中, 必须对地形和可能引起病害类型做以充分的了解。桩基类型的选择要与溶洞的具体构造相适应, 工程建设项目不同, 采取的溶洞处理方案也不尽相同。总而言之, 整治方案一定要做到因地制宜, 既要对病害做准确的判断, 还要结合工程的实际情况采取合理的决定, 确保工程技术的可行性。
摘要：在桩基工程施工中, 大多数遇到的溶洞都是接近于水平方向发育的岩溶形态, 形状多呈现不规则状态, 也有的呈现交错或者多层叠加的状态, 进而形成多个支洞。因为岩溶地区多有不良的地质情况发生, 所以在施工的时候, 必须先进行岩土工程的地质情况的探查和了解, 以便采取有效的措施进行处理, 使桩基施工工作能够得以顺利的开展。
关键词：桩基溶洞,施工,问题,处理
参考文献
[1]谢中玉.桩基施工中溶洞问题处理对策[J].安全与环境工程, 2007, (4) :101-103.
桩基础溶洞地基处理 篇8
上饶沪昆立交特大桥, 全长2 457.31 m, 孔跨采用24 m、32 m标准跨, 在57#墩和60#墩跨沪昆高速公路段设置连续梁。基础采用桩基和扩大基础, 桩基均为柱桩, 并采用钻孔灌注桩施工, 入岩深度不小于1.5 m。从地质资料上和现场实际情况揭示, 本桥桥址下基岩面起伏较大, 岩溶发育, 溶沟溶槽发育, 局部上部覆盖层内发育土洞, 溶洞大小不一, 埋深差异较大, 部分呈串珠状发育, 分为填充、半填充和未填充的溶洞, 填充物主要为流塑、软塑及硬塑状粉质黏土、中粗砂及少量灰岩碎块。全桥有溶洞墩台21个, 其中小溶洞 (溶洞高度<3.0 m) 12个, 大溶洞 (溶洞高度>3.0 m) 11个。多层溶洞10个, 其中4层溶洞2个成串珠型分布。
2 工程特点
该桥DK346+631.34~DK348+258.49段位于灰岩区, 岩溶为桥的主要不良地质现象。本桥岩溶分布广泛, 溶洞层数多, 单层高度大。
3 控制工程及难点工程
钻孔击穿溶洞后, 导致泥浆流失, 泥浆面迅速下降, 造成塌孔, 这类问题是最常见;钻孔击穿溶洞后, 造成塌孔, 导致地表发生塌陷, 这类问题在遇到大型溶洞且地表土质较差时容易发生;钻孔击穿溶洞后, 因操作不当造成钻头卡住或掉入溶洞内, 这类问题在施工中也经常遇到;斜岩层钻孔发生偏孔;即使采取了可靠措施, 防止了钻孔过程中的塌孔, 但在水下混凝土灌注到一定高度后, 停灰面突然下降, 导管底露出停灰面, 导致断桩;即使采取了可靠措施, 防止了钻孔过程中的塌孔, 但穿过溶洞后, 因地下暗河冲刷, 即使大量补浆, 泥浆面仍停留在地下水位面处, 导致泥浆无法循环, 钻渣不能排出孔外, 钻进停止不前。
4 溶洞处理方法
4.1 填充黏土和片石法
黏土和片石填充适用于高度6 m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, 这时可采用片石加黏土 (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, 尽量使片石和黏土保持密实, 直至回填至溶洞顶部1~2 m。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, 使片石和黏土挤入溶洞内, 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、黏土处理溶洞时, 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。
4.2 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, 有时采用填黏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黏土块和片石方法, 当击穿溶洞顶板时, 为节约混凝土灌注量, 可先填黏土块和片石, 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1 m以上, 待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
4.3 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0.2 m, 最小一级内护筒直径大于桩径0.2 m。为保证内护筒的刚度, 防止受压变形, 钢护筒采用10 mm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。 (2) 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注意的问题
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) 钻机钻孔时泥浆比重要适量加大, 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。。
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1 m以上, 灌注完成后观察30 min左右, 如果混凝土面没有变化才拔出导管。
6 结语
溶洞处理是桥梁桩基施工中难度较大的技术问题, 由于其具有不可预见性、复杂性、危险性等特点, 在处理过程中应综合分析各种资料和数据, 针对不同的溶洞类型制订相应的处置方案, 对随时出现的新情况做好充分的准备。
摘要：以沪昆客运专线上饶沪昆立交特大桥钻孔桩施工为实例, 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。通过本工程的实践, 使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术取得了较为成熟的经验。
桩基础溶洞地基处理 篇9
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) .
桩基础溶洞地基处理 篇10
关键词：桥梁,桩基,溶洞,处理
1 工程概况
新屋高架桥在广梧高速公路路线上处于整体式路基段, 左右幅桥梁等跨布置, 中心里程桩号K126+505, 桥跨组合25×30, 桥长750 m, 上部结构采用预应力混凝土先简支后连续刚构T梁, 单幅桥面宽12.0 m, 下部结构桥墩采用独柱板式墩配承台桩基, 每个承台配两根桩基, 桩基尺寸根据不同墩高选用160 cm及180 cm两种不同直径。3号墩4根桩基均设计为钻孔灌注嵌岩桩, 设计桩径180 cm, 设计桩长40.65 m (桩位平面布置见图1) 。
2 问题的出现
3号右B, 3号左B桩基冲击钻孔过程中, 均出现大方量漏浆、塌孔现象, 因塌孔严重导致3号左B桩钻机钻锥埋置在标高-15.000 m处无法取出。尽管事后通过地质补钻已查清3号墩每个桩位的岩溶情况, 但还是缺乏对3号墩整体岩溶的评估与考量。之后经业主、设计单位、监理单位及施工单位四方召开现场会议, 决定采用片石、土回填3号左B, 3号右B桩已成孔部分, 另外补钻三个地质孔, 采用钻探与跨孔CT相结合的方法, 通过对相邻两个钻孔之间进行跨孔弹性波CT测试, 查明3号墩场地内溶洞的位置、规模、埋深、连通性和岩溶裂隙范围, 对3号墩整体岩溶进行评估和考量, 为3号墩桩基溶洞处理提供较为详细的地质资料依据。根据勘测单位提供的超前地质钻探及跨孔弹性波CT反演波速影像等物理勘探资料发现:未成孔的3号左B, 3号右A, 3号右B三根桩桩身范围内均存在大小不一的溶洞。
3 方案的确定
根据勘测单位提供的超前地质钻探及跨孔弹性波CT反演波速影像及综合地质解释剖面图等地质勘探资料, 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再次召开现场会议, 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, 最终确定新屋高架桥3号墩桩基溶洞处理方案 (见表1) 。
4 方案的实施
4.1 3号左B桩
1) 钢护筒加工制作。外层钢护筒直径为225 cm, 壁厚12 mm。内层钢护筒直径210 cm, 壁厚12 mm。钢护筒预先加工成1 m～2 m一节, 在孔口采用对接焊接的方式连接成需要的长度。护筒两端设宽15 cm、厚8 mm的扁钢一圈, 用于上下两节护筒连接。接长时, 上下护筒对准, 将连接钢板对接焊牢, 焊缝应严密。底节护筒的上端设焊接钢板, 下端设刃脚。为了加强钢护筒的刚度, 防止变形, 在每节钢护筒连接处沿四周焊一圈加强箍筋。2) 外层钢护筒施打。采用2.35 m钻头, 利用钻头的重量及冲击的能量施打ϕ225 cm外层钢护筒, 入土深度8 m, 用以围护孔口塌孔部分。3) 内层钢护筒跟进。外层钢护筒打至设计标高后, 在护筒内套ϕ210 cm护筒, 采用跟进的方法穿过溶洞打至岩面, 直至孔壁稳定不需要跟进为止, 然后成孔, 最终护筒与钢筋混凝土结合在一起, 作为永久结构支撑在岩石上。4) 内、外护筒之间及外层护筒与土层之间空隙的处理。待桩基完成灌注达到强度后, 为保证钢护筒间、外层钢护筒与土层间的空隙全部能够填充满, 在外层钢护筒外侧设置4个压浆孔, 在两层钢护筒间设置3个压浆孔, 进行高压旋喷水泥浆处理。
4.2 3号右A桩、3号右B桩
为防止3号右A, 3号右B桩基冲孔过程中漏浆塌孔, 确保桩基冲孔施工顺利完成, 采取在桩中心半径为1 200 mm的圆周上均布16个单管高压旋喷桩形成圆形闭合帷幕的方案围护孔口, 桩的影响半径为250 mm, 桩长同全风化层厚。该方案的原理是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后, 以高压设备使浆液成为20 MPa以上的高压射流, 从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体, 当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流动压超过土体结构强度时, 土粒便从土体剥落下来, 一部分细小的土粒随着浆液冒出地面, 其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下与浆液搅拌混合, 并按一定的浆土比例和质量大小有规律地排列。浆液凝固后, 便在土中形成一个固结体, 即高压旋喷桩。
3号右A, 3号右B桩基溶洞采用高压旋喷注浆的方法进行注浆, 即在桩周范围内布置10个注浆孔, 跳孔施工、每孔钻至漏浆层漏浆时进行高压旋喷压注水泥浆, 第二天扫穿水泥塞, 继续往下钻进, 如下一段漏浆时再压注水泥浆, 然后第二天再继续往下钻进, 反复进行直到溶洞底板下0.5 m, 把溶洞内充填满水泥浆, 确保桩基施工顺利进行、桩底持力层承载力满足要求。
3号右A, 3号右B桩基础采用高压旋喷注浆的方法对溶洞进行注浆处理完成后再进行桩基施工, 在施工过程中如果因注浆不彻底发生漏浆时, 采用抛填黏土、片石, 小冲程冲砸的方法, 形成泥石护壁, 堵塞空洞, 保证冲孔施工顺利完成。
5 质量检测及效果评述
从施工过程及工后检测结果看, 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, 旋喷桩水泥固结体水泥掺量大、拌和均匀、胶结紧密、整体强度高;溶洞内水泥浆固结体充填饱满, 密实度较好, 达到了预期处理目的。
3号墩桩基溶洞成功处理后, 3号左B, 3号右A, 3号右B均顺利成桩。经检测单位对桩基进行的基桩钻孔抽芯试验检测, 3号墩4根桩基检测合格率达100%, 没有出现任何质量问题和安全事故, 证明各项处理措施是正确的。
6 结语
新屋高架桥3号墩桩基溶洞处理的施工实践总结如下:1) 岩溶地区桩基施工是桥梁施工的关键, 而桩基施工中溶洞问题的处理直接影响桩基施工的顺利与否, 决定工程的工期、质量和成本。2) 由于岩溶分布的复杂性和随机性, 为摸清其具体分布, 施工前做好详细的地质勘探工作, 提供准确的地质资料, 并根据不同的地质异常选择合理的处治方案是桩基施工中溶洞问题处理的关键。3) 由于溶洞桩基施工具有不可预见性、复杂性、危险性, 施工前施工技术人员应认真仔细阅读设计图纸及勘察资料等有关文件, 弄清楚桩基溶洞、土洞的基本情况, 确保施工安全。4) 在复杂的岩溶地质施工中, 不确定因素较多, 因此, 必须加强施工过程中对地质变化的监控, 重点监控泥浆稠度、溶洞层数及填充物形态等情况, 做好详细的钻孔原始记录, 为出现异常情况时分析原因并选择合适的处治方案提供依据。
参考文献
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浅谈隧道施工溶洞及塌方处理 篇11
【关键词】隧道溶洞；塌方；处理
1.隧道溶洞简述
在隧道的开挖施工中,塌方作为一种比较常发的事故,会给隧道施工造成极大的危害,比如延误工期、出现比较严重的机械损失,甚至威胁着施工人员的生命安全。目前,国内很多在建的或者已建的隧道都有过塌方现象。防止塌方的发生、塌方出现后的治理工作已经成为隧道施工的关键所在。隧道施工中造成塌方的原因是多样的,有地质自然条件的原因也有人为施工方法、施工质量的原因。因此,要加强对隧道施工的管理,从地质因素与人为因素出发,防止塌方事故发生,采用正确方法处理塌方事故，黄土成分复杂，且不同地区的黄土成分也有所不同，成分不同的黄土受水的影响也不尽相同。施工前应进行土力学试验，以指导施工过程中的含水量控制。黄土隧道施工前应查明地表情况，尽量减轻地表水对隧道上覆土层的影响，必要时采用注浆加固、回填夯实等方式进行处理。假如隧道在较长范围内沿着黄土冲沟走向或者与黄土塬边平行走向，而覆盖层又较薄或偏压很大，就轻易发生较大的坍塌或滑坡现象。大断面黄土隧道施工，宜根据隧道断面大小、埋深，考虑围岩的自稳能力，选用双侧壁导坑法、CRD法、CD法或弧形导坑法施工。大断面黄土隧道施工应遵循“先预、预加固、严治水、短开挖、少扰动、强支护、早成环、快封闭、勤量测”的原则。黄土隧道塌方后，塌方体已不具备自稳能力。因此，塌方后须先对塌方体进行加固处理，使塌方体自身具有一定的自稳能力，然后采用大管棚过渡。由于受地质勘探的局限性、地质条件的多变性以及黄土成分的复杂性影响，黄土隧道施工中存在很多影响安全的不确定因素。施工中每一项工作都与安全紧密相关，环环相扣，这就需要工作一丝不苟。对于大断面黄土隧道施工，则应慎之又慎。
2.隧道溶洞的塌方原因
不良地质条件。隧道施工时穿过断层或者地层覆盖比较薄弱的地段,比如穿过水源比较丰富的土层如水塘、冲沟、水库等,穿过风化比较严重的岩层,或者在隧道施工中遇到溶洞、裂隙、软硬差异比较大的岩层分界处,这些都是会引起隧道塌方的比较常见的不良地质现象，施工方法与措施不当。施工时对地质条件掌握的不全面,导致选择不正确的施工方法。由于地质勘测做的不准确,参与施工的人员经验不足,在不良地质地段的钻探工作做的不好,施工不认真而引起塌方。施工安排不当,工序安排不合理,有的工序时间间隔拉的过长,支护、衬砌不及时,导致围岩暴露的时间长就会引起风化,从而导致塌方。在爆破时使用的药量过大,强烈的震动引起塌方。使用钢质支撑时,支撑架质量低下或支护松动后没有及时加固引起塌方，因塌方段为大断面、大跨度结构，开挖对较大范围内的围岩造成了扰动。使错落体内的围岩自稳性更低。因偏压的作用，初期支护受力复杂，易产生破坏。在雨水的渗透作用下，上覆土层粘聚力大幅降低甚至消失，绝大部分洞顶土体自重施力于隧道初期支护上。当初期支护局部强度不够。或者由于洞顶地表土体的垮塌形成冲击荷载而使初期支护强度相对不够时，就会造成局部坍塌，并很快引起连锁反应，造成大面积的突发性塌方。此外，由于大断面黄土隧道施工经验不足，施工人员主观上对黄土的熟悉不足。缺乏对这种突变性情况的预见性，也是事故发生的间接原因。坍方前的征兆:(1)量测信息所反应的围岩变形速度或数量超过允许值；(2)喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂；(3)在坑顶或坑壁发生不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙不断漏出砂、石屑；(4)岩层的层理、节理缝或裂缝变大、张开。(5)支撑梁、柱变形或折断，楔子压扁压劈，填塞木弯曲折断，扒钉受力变形，木支撑发出“噼啪”破裂声。(6)坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑。塌体段为白垩系下统灰绿色泥质砂岩，泥质胶结，砂状结构，薄层～中厚层构造，水平层理极其发育，经铁四院检测后发现该种砂岩为膨胀性质，且属于中度膨胀。由于膨胀土围岩具有“吸水而膨胀，失水而收缩”的特性。塌方段为富水段，围岩遇水极易软化崩解，围岩中度膨胀性加速、加大围岩应力释放，造成围岩松动圈范围大，在初期支护支撑力不够的状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使围岩产生局部破坏，然后逐渐牵引周围土体的连续破坏。
3.隧道溶洞塌方处理
塌方事故发生后，各方对事故的处理提出各自的方案，归结有以下三种：(1)注浆锚固法。该方法是以“非套管成孔技术”和“中高压注浆”为基础的注浆锚固法塌方处理方案。此方案中“非套管成孔技术”是方案成败的关键，它可以保证钻孔的稳定， “中高压注浆”式压力注浆，扩大有效注浆半径，连接超前长锚杆使之与压力注浆加固体成为有机整体，可以最大程度地发挥了超前锚杆的支护效果。但是此方案最终未被施工单位采纳，主要由于此方案中要在塌方区上方打入超长锚杆(30 m以上)，施工难度相当大；大管棚注浆超前支护(小导洞法)。该方法主要采用注漿大管棚辐以注浆小导管，对塌方体进行预支护。采用短进尺、分阶段开挖，对塌方体的支护做到随挖随支。此方案充分考虑了隧道的工程地质条件与施工技术条件，充分发挥了注浆法和管棚法的优点。但管棚和注浆的施工必须达到预期效果，即形成一个能支撑上面松散岩石的壳体；(1)减少混凝土内外温差和混凝土表面温度梯度，防止表面裂缝；(2)防止混凝土超冷，应尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；(3)防止旧混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到一方面使混凝土免受不利的温度、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以使混凝土达到设计的强度和耐久性。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施往往也有保湿的作用，漏顶塌方且处于浅埋地段的,这类塌方一般会堵塞进洞口,要先对洞口附近未塌方地段加固,再加强塌洞的洞壁如采用局部打设锚杆挂钢筋网并喷射早强。然后看塌方规模大小制定是整体清除还是部分清除塌方体。塌方量较小的情况下采用整体清除,可以边清除边支护。在塌方量较大的情况下采用部分清除,先进行加固防止塌方进一步扩大,然后进行渣体的清除,并及时进行支护(或衬砌)。在总体上进行塌方加固后,紧接着要对塌方地表漏洞进行回填,使之恢复原状。同时,在回填的进行中,量测人员要注意衬砌上的预埋量测点,以分析其对隧道衬砌的影响。在变质岩地段，应超前钻探，以探明前方地质状况，作好支护，以避免坍塌。
4.总结
综上所述,隧道塌方会对工程的安全造成很大的危害,所以在施工过程中要采取有效的措施,避免塌方发生,把防塌、治塌作为重中之重。防塌就要在地质勘测上下功夫,为隧道设计提供较为全面的材料,提前勘察出不良地质,在此基础上制定出切合实际的设计。治塌时要根据塌方的实际情况,采取不同的处理方法。同时,还要采用正确的施工方法,加强对隧道施工质量的监控。
【参考文献】
［１］任文胜.隧道塌方原因分析及处理方案研究［J］.山西建 筑,2008(3).
桩基础溶洞地基处理 篇12
深圳市轨道交通二期3号线工程施工总承包 (含施工图设计) 3107标段起讫里程为YCK33+162.00～YCK39+147.00, 全长约5.985km。本标段包括五站四个半区间, 即爱联站、吉祥站、龙城广场站、南联站、双龙站、爱联站～吉祥站区间、吉祥站～龙城广场站区间、龙城广场站～南联站区间、南联站～双龙站区间～设计终点区间。
2 地质情况
本工程地质情况按区间划分如下:
爱联站～吉祥站:上覆第四系全新统人工填筑 (Q4ml) 素填土、冲洪积 (Q4al+pl) 土层、砂层、圆砾土、卵石土, 下伏基岩为测水组 (C1s) 砂岩、石磴子组 (C1s) 灰岩、大理岩及断层角砾。在YCK33+930～YCK33+995段发育太坪圩断裂 (F14) 。测段岩溶强烈发育, 工程地质条件差。
吉祥站～龙城广场站:上覆第四系人工填土 (Q4ml) , 冲洪积 (Q4dl+pl) 粘性土、中粗砂、圆砾土、角砾土、砾砂、卵石土、碎石土, 下伏基岩为石磴子组 (C1s) 灰岩、大理岩。灰岩、大理岩节理裂隙极其发育, 特别是陡倾节理较发育, 岩体破碎, 大气降水易下渗, 受岩溶裂隙水垂直运动作用, 岩溶强烈发育, 呈溶孔、溶洞等溶蚀现象, 溶洞多呈串珠状发育, 钻探揭示最多发育五层, 串珠状溶洞累计高度最高达8.8m (Z3-TJL-068#) , 钻探揭示单个溶洞直径最高高达15.62m (Z3-TJL-056-1#) , 多有软至流塑粘性土或粉细砂充填, 为覆盖型岩溶分布区。
龙城广场站～南联站:上覆第四系全新统人工素填土层 (Q4ml) 、冲洪积 (Q4al+pl) 粉质粘土、砂层、卵石土及圆砾土层, 下伏基岩为石炭系下统测水组 (C1c) 砂岩及变质砂岩、石磴子组 (C1s) 灰岩、大理岩。段内岩溶发育程度划分为中等溶蚀区, 工程地质条件较差。
南联站～设计终点:上覆第四系全新统人工填筑的 (Q4ml) 素填土、全新统冲洪积的 (Q4al+pl) 粘性土层、砂层、卵石土层及圆砾土层, 下伏基岩为石炭系下统石磴子组 (C1s) 的灰岩、大理岩, 局部揭示石炭系下统测水组 (C1c) 的强风化砂岩, 节理裂隙较发育, 岩层倾角一般较缓, 为20°～40°。岩溶揭示率为28%, 属岩溶中等发育区。
3 水文地质
3.1 地表水及地下水赋存
在我国辽阔的疆土内, 分布着大片盐岩底层, 由于地表水和地下水的溶蚀作用, 发育着各种类型的岩溶地貌和岩溶形态, 给工程建设带来了一定的复杂性[1]。
地表水主要有:圳埔河河水, 地铁线路在YCK36+121m～YCK36+152m处跨越圳埔河, 河宽约31m, 水深1～2m, 常年流水。
根据地下水的赋存条件, 沿线地下水主要有三种类型:一是松散土层孔隙水;二是岩溶水;三是基岩裂隙水。
3.2 地下水的补给、排泄及动态特征
平原区内地表水、松散岩类孔隙水相互间的水力联系较为密切, 相互补给, 二者同基岩裂隙水联系较弱, 同时还受大气降水、蒸发、植物蒸腾的影响。
地下水的渗流方向主要受地形控制, 从地下水位反映的形态看, 地势高则地下水水位高, 反之则地下水位低。
岩溶的发育强度取决于地下水的交替强度。由于岩层中的裂隙随深度的增加而逐渐减少, 地下水运动也相应减弱, 则岩溶的发育一般是随深度增加而减弱[2]。
4 岩溶
岩溶是指可溶性岩层, 如, 石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、石岩笋等, 受水的化学和机械作用产生沟槽, 裂缝和溶洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴, 洼地等现象和作用[3]。
本工程岩溶极其发育, 场区内分布广泛, 属岩溶强烈发育区, 主要以不规则溶洞、溶槽、碟状或倒锥状漏斗、椭圆形溶蚀洼地等几种形态存在。溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易处理, 而活、湿、大的溶洞, 处理方法则较为复杂[4]。
5 遇溶洞时的处理措施
5.1 溶洞处理原则
隧道岩溶的处治是一项非常复杂的技术, 根据国内大量岩溶隧施工经验和运营工程中出现的问题, 并参照国外有关岩溶处治技术的文献资料, 隧道岩溶处治技术应遵循采取以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理的原则[5]。
有溶洞的桩基, 根据溶洞的不同类型, 采用不同的施工方案:当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, 采用填片石加黄泥、水泥填满溶洞, 然后再钻孔施工;当溶洞深度在3m以上的, 采用套内护筒法施工, 即用内护筒穿过溶洞的施工方案。
5.2 处理方法
隧道在溶洞地段施工时, 应根据设计文件有关资料及现场实际, 查明溶洞分布范围, 类型情况, 岩溶的稳定程度和地下水流情况等。分别以引、堵、越、绕等措施进行处理[6]。
5.2.1 填充法
对于3m以内的溶洞主要采取填充法进行处理。当溶洞小于钻头直径时, 按常规方法钻进;比钻头直径大的溶洞, 容易发生钻头被夹、被卡或歪斜现象, 采取回填措施, 即:当穿过洞顶板后提出钻头, 向孔内投入粘土+片石+水泥, 片石大小20cm左右;片石、粘土、水泥采取分层抛填入孔, 抛填比例为片石∶粘土∶水泥=3∶6∶1, 先抛入片石, 再抛入粘水泥, 最后抛入粘土, 依次循环进行, 直至填充物高出溶洞顶以上1～2m后, 再放入钻头, 小冲程高频率冲击穿过空洞, 不盲目追求进尺, 将粘土和片石挤入孔壁, 实现人工造壁。冲击过程中要注意孔内水位变化情况, 如果孔内泥浆下降较快, 应及时向孔内补充泥浆, 测量并控制冲孔深度至溶洞顶时, 提出冲锤, 向孔内继续抛填片石、粘土、水泥, 然后再进行冲孔, 如此往复直至穿过溶洞后逐渐加大冲程至正常冲孔速度。
当溶洞内无填充物时, 冲穿溶洞顶板时, 泥浆会大量流失, 此时要及时向孔内补充泥浆, 然后再抛填片石、粘土、水泥;当溶洞内有填充物时, 可直接向孔内抛填片石、粘土、水泥。
5.2.2 套内护筒施工方法
桩基础是一种特殊的深基础, 深埋于地下, 是一种隐蔽工程;同时, 其结构类型、传力特点与施工方法有着密切的关系, 施工质量又直接影响桩基础的承载性状[7]。
1) 护筒的加工
钢护筒直接在工厂定做螺旋管, 护筒壁厚12mm, 长度12m, 护筒直径根据桩径、溶洞层数选取几种并提前通知加工厂家。使用时在现场按要求截取。护筒使用前在底部外侧加焊一圈12mm钢板作刃脚, 刃脚高度10cm。套多层护筒时冲锤要根据护筒直径进行调整。
2) 内护筒长度的确定
(1) 穿越砂层的护筒用振动沉拔桩机打入时长度一般不超过10m;
(2) 穿越砂层的护筒跟进放入时分段长度一般不超过6m;护筒穿过砂层进入粘土层1.0m即不再跟进护筒或至溶洞顶, 内外护筒间搭接至少50cm。
(3) 护筒穿越溶洞时的长度按下式计算:
护筒长度L=h+3 (m) (h为地质超前钻确定的溶洞高度) 。
3) 护筒直径的确定
外护筒内径一般大于桩径20～30cm。最后一层内护筒内径大于桩径5cm, 外径小于上一层护筒内径10cm左右。再上层护筒直径以此类推。
4) 溶洞顶部冲孔
根据超前钻的资料, 当钻孔施工接近溶洞顶部时, 采用冲击钻机冲孔, 冲孔钻头外径比拟放入钢护筒外径略大2～3cm。用冲击钻冲孔时, 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。
5) 内护筒的沉放方法
(1) 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, 内护筒不会靠自重沉到溶洞底部 (因溶洞底有沉渣、沉淀物等) 。此时, 振动沉拔桩机就位。
(2) 护筒沉设利用振动沉拔桩机进行 (或在旋转钻机的钻杆上附加压架, 利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量, 使内护筒随钻头的钻进而下沉) , 直到溶洞的底部。
6) 内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理
(1) 当为全填充溶洞时, 此间隙不需处理。
(2) 当溶洞内无填充或半填充时, 由于地下水位较高, 洞内被水充满, 为防止冲孔时水泥浆流失或浇注的混凝土流失, 采取以下措施:
在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石 (中间段填土) , 用静压化学灌浆法对底部及内外护筒间隙100cm范围内的回填体进行灌浆处理。灌浆后, 内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结, 固结后其抗渗系数可达10～7m/s。灌浆处理后, 即可重新冲孔。
(3) 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。
(4) 重新冲钻, 直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时, 经监理工程师同意即可终孔。
5.2.3 特殊情况的处理方法
1) 无填充溶洞覆盖较厚砂层或软塑至流塑状粘土
根据详勘资料揭示, 部分桩位覆盖层中砂层厚度大, 或为软塑至流塑状粘土, 当下部无填充溶洞顶板击穿后极易造成孔内泥浆大量漏失, 使上部土层护壁非常困难, 容易引起孔壁垮塌, 造成成孔失败。对于此类桩基, 将外护筒加长至10m左右 (根据振动沉拔桩机可打入深度估计) , 直接用振动沉拔桩机将护筒打入砂层内, 护筒直径根据砂层及粘土层厚度确定, 如打入第一节外护筒即已穿透上述地层, 护筒底至溶洞顶段即不再跟进护筒, 只需溶洞段跟进护筒, 即为一层内护筒;如未穿透上述地层, 则护筒底至溶洞顶段需跟进护筒, 加上溶洞段跟进护筒, 即为二层内护筒;外护筒打入后即可按正常方法进行冲孔, 冲至护筒底后如为较好土层则正常冲孔;如, 仍为砂层, 则在砂层中投入适当的优质粘土, 增加泥浆的比重和粘度, 泥浆比重1.2～1.5kg/L, 采用2～3m冲程, 反复冲击造成坚实孔壁, 防止塌孔, 如, 下部砂层很厚则要不断投入粘土块、小片石、水泥增强护壁功能, 冲至距溶洞顶1m时, 停止冲击, 提出冲锤, 吊入内护筒;用I字钢自制一压架, 压架大于内护筒小于外护筒并卡在内护筒壁上, 防止掉入内护筒内, 压架侧面的下方固定两根细钢丝绳, 内护筒放入后, 放入冲锤, 以0.5m的冲程打击压架, 将内护筒压至溶洞顶, 提出冲锤, 将压架提出, 换小一些冲锤将溶洞顶板击穿。检查溶洞底部是否为倾斜岩面, 如为倾斜岩面则需处理后再放入第二节内护筒, 否则放入护筒继续冲孔。
2) 溶洞底部岩面倾斜
溶洞底部基岩岩面起伏变化大, 使桩孔穿越土层进入基岩时, 容易发生桩孔偏斜、垂直度超标, 尤其是在大型无填充溶洞如果处理不好极会发生折桩的质量事故。为此, 在冲孔中主要采取以下措施:
提高警惕, 加强观察, 冲击过程中, 一旦发现钢丝绳偏摆严重, 说明孔底不平或软硬不均, 冲头已出现歪斜, 此时立即停钻, 投入块石, 采用1.0m的小冲程, 低锤密击, 泥浆比重1.3kg/L, 防止冲锤在倾斜岩面发生‘顺层跑’而造成斜孔, 待岩面冲出台阶后再逐渐加大冲程。
在极特殊情况下, 桩位可能一边为溶洞, 一边不是溶洞, 不管是全填充溶洞还是无填充溶洞, 都很难处理, 尤其是无填充溶洞很容易发生卡锤、锤头脱落、锤翼崩落的事故, 此种情况, 不管溶洞多大, 只有用片石将溶洞填满, 耐心采用低程勤击的方法冲击修整。
3) 3层以上串珠状溶洞
本工程中串珠状溶洞较多, 3层以上溶洞有42根, 从详勘资料来看, 3层以上溶洞中, 一般只有1～2层为3m以上溶洞, 其他层为3m以下溶洞, 层与层间顶板较薄, 这类溶洞在冲孔时, 有可能使下层溶洞顶板 (同时为上层溶洞底板) 大块掉落, 从而造成上层溶洞坍孔。为此主要采取以下措施。
由于是溶洞内的坍孔, 一般不会危及覆盖层, 更不会危及地面, 如果此时上下层溶洞总高度超过3m, 则下内护筒处理, 否则在坍孔后及时向孔内抛填片石等重新处理。
4) 土洞
土洞顶板承载力较低, 在冲锤的振动下极易塌方, 处理不好容易引起上部覆盖层塌方甚至导致地面塌陷, 为此采取以下措施:
根据土体的受力特性, 且如为水洞则土洞的体积不会很大, 为此主要采取减震措施, 距洞顶3m时即以0.5m小冲程冲击, 距洞顶1.0m时改用直径0.5m的自制小冲锤将洞顶击穿, 以减小泥浆的流失速度, 提出冲锤并及时向孔内抛填小片石及粘土、水泥, 再换正常冲锤冲击;如为全填充大土洞, 则下内护筒处理。
6 结语
在岩溶地区修建隧道工程, 施工过程中的突水突泥已成为最严重的工程灾害之一。大规模的突水, 突泥不但危机隧道施工的安全, 影响隧道施工的进度, 而且一旦施工措施不当, 常常会使隧道建成后运营环境恶劣, 地表环境恶化, 给人民的生产和生活造成重大的损失, 因此, 如何在岩溶隧道施工中规避突水灾害的发生, 控制地面坍陷与地表澄江, 减免水资源损失, 防范地下水质污染, 已成为岩溶隧道施工亟待解决的重要技术难题[2]。
参考文献
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[6]铁道部第二工程局.隧道[M].北京:中国铁道出版社, 2007.
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