岩溶地区灌注桩漏浆与塌孔的处理技术

岩溶地区灌注桩漏浆与塌孔的处理技术
摘要：岩溶地区的地层中往往含有大量的土洞与溶洞，在水下灌注桩施工过程
中频繁出现的漏浆和塌孔对施工人员和设备安全造成严重威胁并且严重影响工程
进度和质量。

本文是针对岩溶地区灌注桩施工中出现的漏浆与塌孔，采用片石粘
土水泥筑壁法、钢护筒跟进法、素砼回填法和预注浆法处理地层中的土洞和溶洞，取得了良好的效果。

关键词：岩溶；灌注桩；漏浆；塌孔
1 工程概况
福建省某工程桩基础水下灌注桩，工程桩桩数710根，桩径800～1400mm，
设计桩长6～58m，持力层为第⑧层中风化石灰岩，嵌岩深度1.2～17.9m；围护
桩桩数280根，桩径1200mm，设计桩长14.7～20.9m，部分桩需嵌岩1.2m。

工
程桩超前钻已探明土洞106个，土洞规模0.50～13.90m；溶洞651个，溶洞规模0.30～13.30m。

由于溶（土）洞数量多，施工过程中常发生漏浆和塌孔，施工难
度大、危险系数高。

2 冲孔设备选取
（1）旋挖钻机。

优点：自动化程度高、成孔速度快、泥浆可反复循环使用。

缺点：施工占用场地面积大、泥浆护壁较差、沉渣控制难、砍岩效率低、成孔后
对灌注时效要求高。

（2）冲击钻机。

优点：钻头提起快，纠偏孔容易，适合于所有岩层，对溶洞的处理也较方便。

缺点：穿过溶洞时容易卡钻，过黏土层容易糊钻。

鉴于围护桩桩长较短且嵌岩深度小，溶洞数量少，所以选取旋挖钻机施工；
工程桩因嵌岩深度大，溶洞数量多，所以选取冲击钻机施工。

3 施工准备
3.1 技术准备
施工前技术人员充分掌握地质情况并制定相应的钻进方案，开孔前对班组进
行详细交底并把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，提前做好应急准备。

3.2 材料、机械准备
3.2.1现场应储备足量的粘土、片石、袋装水泥和钢护筒。

安排专人每天统计
材料的储备量，及时补充。

3.2.2在施工过程中配备一台ZL50C型装载机和一部中型挖掘机，司机随时候命，当遇到溶洞漏浆时，能迅速采取应急措施，另外三个大泥浆池各设置一台
D220型泥浆泵。

3.3 现场准备
3.3.1施工前现场的“三通一平”必须准备到位，发生漏浆时大型机械能够快速
便捷到达。

3.3.2现场准备三个大型泥浆池，每个泥浆池容量100m³，储浆量70%以上，
以备漏浆时补浆所用。

4 主要施工方法
4.1 片石粘土水泥筑壁法
对溶蚀发育轻微、空洞不大（0～3m）、施工时漏浆量小的桩孔采用片石粘
土水泥筑壁法施工。

对照冲孔柱状图，当冲至溶洞顶板1.0m 左右时，减小冲击
钻冲程（控制在1.0 ～ 1.5 m），通过短冲程快频率冲击的方法逐渐击穿溶洞，
当穿过溶洞出现漏浆时，及时补充泥浆，同时提锤至孔口，观察泥浆液面，如泥
浆液面一直无法稳定，则可反复投入袋装水泥、粘土和片石（按0.75t：3m3：
1m3比例）回填冲击，用0．5～0．8 m小冲程（严禁使用大冲程冲击，避免糊
钻和卡钻），不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，形成人工泥石护壁，
再加泥浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使
用小冲程继续冲进。

对于一些溶槽、溶沟、小裂隙同样可采用此法，同时为了节约成本，可不投入水泥包，
只投入粘土和片石即可达到较好效果。

使用此法施工时，钢护筒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塌孔。

严禁因为钢护筒长度不够，
没座落在亚粘土层上，造成塌孔，导致钻头被埋在孔内。

4.2 钢护筒跟进法
空洞较大（3m以上）的溶洞条件下桩基施工可采用钢护筒跟进法。

该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其压到或震动下沉至溶洞顶板。

钢护筒采用厚度10mm的钢板制成，
实际直径要比灌注桩设计直径大200mm，钢护筒的高度自溶洞底延续到地面以上30cm左右。

为保证钢护筒的强度和刚度，每隔2m左右应设置一道加强钢板箍。

本工程采用纯压式注浆，设计压力为0.5Mpa～2.0Mpa。

待注浆时采用5.0Mpa压力冲破
胶纸然后稳定注浆压力在设计压力范围内，一般控制为1.0Mpa。

当孔深大于15m时，每增
加5m压力增加0.1 Mpa，注入量大或冒浆、漏浆时采用低值。

注浆浆液的浓度应由稀到浓变换：①当注浆压力保持不变，注入率持续减小时，或当注
入率不变，压力持续升高时，不得改变水灰比；②当0.75：1浆液注浆时间已达30min，而
注浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应提高至0.60：1；③当0.60：1浆液注浆时
间已达20min，而注浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应加入水玻璃，水玻璃模度
系数为3.0～3.3，浓度宜为30～45波美度，掺加量为水泥用量的1%。

一次及二次注浆管延续持荷压力为2Mpa，且灌注时间不少于20min，即结束该孔注浆。

注浆过程中如发现地面冒浆应立即查明原因并采取相应措施，可减小注浆压力至0.10Mpa，
若继续冒浆持续30分钟则暂停注浆，间歇24h后继续注浆至二次冒浆后即结束该孔注浆。

待水泥浆压注工作完成7天后即可开始冲进。

本工程140#～217#围护桩没有采取超前钻进行勘探，施工前参考邻近市政道路勘探孔发
现多个溶洞并有一70余米长，高度在1.5～4.0m的条状土洞，在未注浆前选取两根围护桩进行试打，在冲孔过程中均发生多次漏浆，其中一个孔位更是在钻进过程中发生了大面积塌孔，因回旋钻机和人员后撤及时，避免了一起重大安全事故的发生。

在采取了预注浆后，对该段
围护桩施工过程中仅发生两次轻微漏浆，没有发生过孔壁坍塌，可见预注浆法处理大型溶（土）洞效果良好。

4.4.2易坍塌层预注浆
对于突发的，泥浆流失量大的漏浆情况往往很容易造成上部卵石层和砂层等不稳定层的
坍塌而引起事故的发生。

根据我们施工总结出的经验，在冲孔前对桩孔四周易坍塌层进行预
注浆相对于采用钢护筒跟进法是一种更为便捷、成本更低而且能大大缩短成孔时间的实用方法。

易坍塌层的预注浆方法与溶洞预注浆方法大同小异。

易坍塌层预注浆采用水灰比1：0.8
的水泥净浆，引孔高度超出易坍塌层层底1m，花管布置范围为易坍塌层顶上1m处至引孔孔底。

注浆过程的参数控制与溶洞预注浆一致。

本部施工的TK122号工程桩，设计孔深58m，地质情况为35m的中分化破碎石灰岩中夹
杂着多个小型溶洞。

在冲进过程中发生多次轻微漏浆，但在冲进至孔深56m处时发生严重漏
浆导致孔口大面积坍塌和桩机倾覆，无法继续施工。

因其孔深较深，易坍塌层厚度大，采用
钢护筒跟进法成本高耗时长，经各方商讨后决定采用注浆法处理该桩孔。

该桩孔在注浆完成
后采用正常方法冲进，成孔过程非常顺利。

4.5 清孔和灌注过程中漏浆的处理方法
4.5.1在清孔过程中，由于泥浆比重降低，孔壁压力减小，可能使原先被堵上的溶洞重新
漏浆，所以清孔时要保证泥浆质量，提高粘度和胶体率。

对于冲进过程中发生过多次漏浆的
桩孔应在清孔完毕后立即灌注。

清孔发生漏浆时，应立即对孔内补浆，无法补满的则回填团
状粘土至漏浆处以上，进行冲击堵漏后继续清孔，因无法堵漏而造成清孔不彻底的可采取桩
内预埋注浆管，采用桩底后注浆技术处理孔底沉碴。

4.5.2在灌注混凝土过程中要时刻关注泥浆面变化情况，不要急于拆除导管，控制埋管深
度在6米左右以保证混凝土面突然下降时有充足的时间采取应急措施。

如果出现泥浆面下降，应立刻将导管放至最低，并加快混凝土灌注速度，等到泥浆面稳定后，立刻用线锤测定混凝
土面高度，确定埋管深度，若无埋管深度，则应重新剪球。

如果出现坍塌，无法继续灌注混
凝土的，则应该在第一时间撤离人员至安全地带，拔出钢筋笼，重新回填再次处理。

若凭桩
机自身无法拔出钢筋笼，则应迅速安排大型挖掘机或者吊车配合桩机上拔钢筋笼。

灌注完毕之后，导管不能立刻拔出，应静置一个小时左右复测混凝土面高度无异常后，
方可撤走人员设备。

灌注混凝土是成桩的最后一步，也是最重要的一步，因此在此种特殊地
质情况下灌注混凝土时每台桩机都必须有专业技术管理人员在场进行技术指导。

5 总结经验
在有超前钻资料的情况下，冲孔之前应认真分析每根桩的溶洞发育情况，根据不同的溶
洞选用合适的处理方法，若选用了错误的处理方法势必会造成工期延误和经济损失，甚至威
胁到机械设备和人员的安全。

少数情况较为复杂的桩孔，在冲孔过程中每天应多次跟踪进尺
情况，接近溶洞时应对操作工人进行安全和技术交底，穿越溶洞时项目技术人员应在现场旁
站指导。

通过这个工程的磨炼，我们项目部总结了一套完整的处理溶洞的技术方法和应急措施，
培养了一批掌握岩溶地质灌注桩施工技术的专业人才，为以后类似地质的工程施工奠定了坚
实的基础。

6 改进
由于在冲进过程中对桩孔的垂直度控制较差，导致部分钢护筒无法正常下沉，所以日常
施工中要勤复核，这点要引起我们要足够的重视；因为溶洞的处理造成成桩时间比正常情况
要多出很多，所以在施工组织设计时应有前瞻性，尽量避免桩机间的相互影响和在同一溶洞
断面上多台桩机同时施工；另外，对某些较为特殊的地质条件来说，多层钢护筒跟进法是一
种更为适用的方法，这方面我们今后还要不断实践和摸索。