桩基溶洞处理专项方案

目录一、编制依据 (1)二、工程概况 (1)三、溶洞的分类 (1)四、溶洞桩基施工方案 (1)五、施工中出现的问题及处理 (5)六、施工组织 (8)一、编制依据1、施工图纸；2、桩基地质勘察柱状图；3、国家交通部现行桥涵施工技术规范及验收标准；4、我部类似工程施工经验。

二、工程概况主线全长11.5km。

线路区位于粤北山区南部低山丘陵的北江河谷宽谷地带西岸,以冲洪积阶地地貌和溶蚀地貌为主，沿北江河谷间有岩溶峰林、岩溶残丘等，峰林残丘间为岩溶槽谷或准平原，地形起伏有限。

区内地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类岩溶水和侵入岩类裂隙水，因碎屑岩类和侵入岩类总体富水性差，对工程影响小，对拟建工程影响较大的地下水类型主要为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类岩溶水。

根据地质勘察图及设计图纸桩长确定，本合同段四座桥梁桩基存在溶洞，分别为安山大桥、马口大桥、英德互通主线桥及火笼顶中桥。

四桥共有桩基319根，因各方面原因部份桩不具备勘察条件，现已地质勘察出溶洞桩107根，最深溶洞达16.9m。

三、溶洞的分类根据地质勘察报告，可将我合同段内的溶洞按以下标准分类：1、按溶洞的大小分：a小溶洞，洞高＜4m；b大溶洞，洞高＞4m。

2、按洞内有无填充物分：a全填充，填充物为粘土（流塑状、软塑状、硬塑状）、砂、碎石、卵石等；b半填充；c无填充，为空洞。

3、按溶洞是否漏水分：a全漏，与其它溶洞串联；B部份漏水；c:不漏水。

4、按溶洞垂向数量分：a单个溶洞；b多个溶洞。

四、溶洞桩基施工方案针对本工程溶洞分布较广，施工技术难度较大，本工程又为标杆工程。

我项目部从严把质量关，确保工程进度，确保安全考虑，把桩基溶洞处理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。

根据本工程溶洞分布的具体情况，确定先采用冲击钻成孔，然后根据具体情况采用投放抛填物的方法处理溶洞，后考虑采用素混凝土封底或下放钢护筒的方案。

1、溶洞内有填充物施工填充物是可塑或软塑的亚粘土，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，在注意不卡钻的情况下按正常的地质情况施工。

但要注意的是如果溶洞较大要投入片石固壁，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。

2、无充填或半充填小溶洞施工2.1溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在4m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持，拟采用片石粘土水泥筑壁法，既投入片石、粘土、水泥方法处理。

2.1.1在孔位附近准备大量粘土、片石和适当数量袋装水泥，设置2个容量较大的泥浆池，保证桩孔一量出现漏浆，能及时补浆和回填桩孔2.1.2在接近溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，小冲程冲击，逐渐击穿顶板，同时加强对孔内泥浆面变化的监测，发现孔内泥浆面明显下降，立即提起冲锤，及时补充泥浆，回填粘土、片石和袋装水泥（重量比1：2：0.2）, 停置一段时间（一般24h）。

在停置期间，若孔内泥浆继续下降，应随时补充泥浆和回填混合物，待孔内泥浆稳定后，方可继续冲孔，采用小冲程冲击投下混合物，使其挤入溶洞中，堵塞溶洞通道。

2.1.3在冲击过程中，孔内泥浆还会多次下降，每次泥浆下降，都要及时提起冲锤，补充泥浆和回填粘土、片石，并停止冲孔一天，待稳定后继续冲孔。

如此循环反复，直到桩孔不现漏浆为止，顺利穿越溶洞。

2.2两层及多层小溶洞施工2.2.1两层及多层小溶洞处理方法同单层小溶洞，采用投入片石、粘土和水泥方法施工。

对于两层及多层溶洞，特别是本工程部分两层及以上溶洞间夹层较薄，在接近溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，换成小冲锤小冲程冲击，逐渐击穿顶板，同时加强对孔内泥浆面变化监测，冲破顶板后换回原冲锤并反复多次投入片石、粘土和水泥，按上述方法反复冲击直至形成泥石护壁，施工完上层后按同样方法处理下层溶洞。

2.2.2施工中应特别注意不能冒进，以防发生卡钻或打穿两层或多层溶洞后水头高度急剧下降而造成坍孔等事故。

3、较大溶洞施工溶洞较大（一般大于4米），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，拟采用以下三种方案处理：3.1回填法施工中出现上述情况后，先对溶洞进行充填加固，用石块、水泥、粉煤灰浆填满溶洞，并夯实，同时加大孔内泥浆比重，以防已成孔段塌孔，7天后再进行成孔。

施工方法同上。

3.2套内钢护筒施工溶洞较大（洞高＞4m，单层或多层溶洞成垂直串珠状）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，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。

当桩孔穿过多个溶洞，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。

3.2.1钢护筒的选择。

护筒长度L=h+H(m)（h为地质超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶至地面加30cm的高度）；单层护筒内径大于桩直径10cm，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，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，连接要顺直，用卷板机成型。

钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为12mm为宜，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。

3.2.2一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3～5cm，保证冲击钻在护筒内顺利提升或下冲。

3.2.3内护筒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筒，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），利用钻头重量及其震动使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部。

3.2.4内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理⑴内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。

⑵用高压喷射灌浆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。

⑶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。

⑷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。

⑸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。

3.3超前钻孔预灌浆施工3.3.1当以上方案处理溶洞效果不佳时。

其他类似桩基采用超前钻孔注浆浆法，促进填充物强度的加强。

3.3.2静压化学灌浆的加固特点为浆材可在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，浆液是通过填充作用填满溶洞的。

浆液在土体中一方面渗透、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。

3.3.3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。

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、溶洞处理程序发现溶洞及时通知监理，并及时按此溶洞施工方案进行初步处理，以防坍孔。

程序：→监理查看相关情况通知业主→业主组织相关单位确定采用何种处理措施处理溶洞并确认处理工程量→溶洞区通过后且接近设计标高时，设计、勘察单位确定地质情况及是否增加桩长→按设计、勘察单位确定的标高终孔并灌注混凝土→监理旁站记录混凝土灌注数量，业主、监理及相关单位确定溶洞区混凝土超灌数量及整根桩基溶洞处理工程量→总结处理经验。

联系线条为：施工→监理→业主→设计、勘察单位成孔后的工序工艺与常规相同。

五、施工中出现的问题及处理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。

1.1预防坍孔的方法：1.1.1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；1.1.2发现漏浆及时补充。

1.2坍孔的处理方法：1.2.1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，方可孔；重新钻1.2.2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。

2、卡钻卡钻的原因和处理方法：2.1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；2.2孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻头打圆孔，不用一字钻2.3十字孔、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。

2.4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。

钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸掉顶板岩，一般用药量为300～500g，一次不行可反复几次，在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。

2.5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、斜孔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。

解决办法是回填片石，三次以上无法调正就上报监理及业主，在取得同意后灌注水下砼，待强度形成后用小冲程打紧锤反复冲击，直至调正过来为止。

但过大的冲程会导致成孔不圆，造成斜孔，一般以2～4m为宜。

4、漏浆4.1在冲击成孔中，由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相同，泥浆迅速流走，水头高度急剧下降，造成漏浆。

施工时要准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，并马上补水，防止水头高度继续下降。

4.2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、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。