溶洞处理技术施工方案

珠江大桥西桥桩基础溶洞处理方案

一、工程概况

广佛出口放射线土建工程为广州市内环路西出口的延续，本标段为广佛出口放射线土建第一期工程A6.3合同标段。

本标段地处广州市坦尾岛西端及芳村区之间，主体结构为跨越珠江的珠江大桥新桥西桥，包含连接新桥两端的部分高架桥。本标段内的下部结构为钻孔灌注桩，按端承桩设计，平均长度为28m；帽梁包含隐性帽梁型式；支座采用橡胶支座或盆式支座；桥面采用沥青砼铺装，砼防撞栏。

珠江大桥西桥位于珠江三角洲的溶洞地带，主桥桩基选择采用填塞法处理、套内护筒法等施工技术处理溶洞。其基础采用钻孔灌注桩，其中：Φ180cm64根，Φ150cm40根，共104根。施工总工期18个月。

二、地质情况

（1）基岩

该路段下伏基岩以白垩纪的泥岩、泥质细粉砂岩及灰岩、辉绿岩为主，基岩深10~50m不等，按风化程度分为强风化带、中风化带、微风化带。其岩性在水平和垂直方向和风化程度较大，部分钻孔揭露有断泥层，溶洞（局部呈串珠状）等不良地质现象。

（2）溶洞情况

本桥施工场地下伏基岩强风化层裂隙发育，有一定量的裂隙水，一些地方灰岩岩溶发育，出现灰岩破碎层或溶蚀或溶洞，一些溶洞成串珠状出现，这种不良的地层，会蕴藏一定量的裂隙水和溶洞水。从地质资料分析，溶洞分布较广。主桥位溶洞分布广而多。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。根据地质资料，本工程溶洞可分为以下几种形式：

1、全充填：溶洞内已发生填满其它土质，在钻孔过程中，不会发生漏浆或少量漏浆的，这种形

式溶洞一般较少。

2、部分充填带有裂隙：溶洞内已发生充填，但未充填量较大。岩层中存在很大的裂隙，在成孔

进程中，泥浆的流失很大。

3、空洞：溶洞内没有充填物或存在少量充填，洞内大部分为空洞；在成孔进程中，当空洞较小

时，泥浆在补充后，可保持一定水头。

4、空洞带裂隙：溶洞内泥浆无法保证一定水头，流失严重。

根据上述地质条件，从技术、经济等方面经过比较，本工程拟选择了填充法、套内护筒法等施工技术配合使用处理溶洞，具体做法如下。

三、溶洞处理措施

1、施工段溶洞地质情况

根据地质勘察资料，本标段桩基地下存在有溶洞，如57a墩位置钻探发现-21.15深度处有一3.35m高的溶洞，58a墩位置-21.45深度处有一0.7m高的溶洞。在钻孔桩施工前，甲方应提供详尽的地质资料，进一步查清岩溶发育情况，制定合适的处理办法。

⑴对溶洞高度为1m以下的较小溶洞如58a墩位置溶洞采用填塞法处理，当桩基施工至溶洞时，拔出钻头，填入粘土，填塞溶洞，然后重新施钻成孔。

⑵对溶洞高度大于1m，但钻进时无坍孔情况能顺利成孔者，为防止灌注水下混凝土时浆流失，采用半护筒法处理，钢护筒采用4mm钢板，护筒高度为溶洞高度加上上下各1m长度，钢护筒的定位采用将钢护筒焊接固定在钢筋笼的定位筋上，随着钢筋笼的插入下沉就位。

⑶对较大的溶洞采用护筒法处理，采用口径比桩孔径大10mm，壁厚10mm的钢板套筒施工，钢套筒随钻孔桩钻的过程一边压入钢套筒，一边钻进。钢套筒长度穿越溶洞，打至溶洞底部1m以下。继续钻进成孔后，以钢套筒为模板浇筑桩基混凝土。

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2、本施工段处理各种溶洞的施工措施

桩基础在施工前，应认真分析现有的地质钻探资料或超前钻的地质资料，了解溶洞的位置、大小和基本构造，有无充填、顶板的岩性和厚度，以及在地质钻探过程中对溶洞的描述。

（1）施工前期准备：

A、对地质资料中出现溶洞的桩基础，应加大泥浆制备量，以应付随时出现的失浆现象，同时根

据必要加大泥浆的稠度。

B、钻孔口附近作管线探测，对重要管线应提前作好保护措施，尤其在孔边2米范围内的管线。

C、在孔口附近储备一定数量的粘土，并用纤维袋装好。同时还应储备一定数量的片石。储备量

应视溶洞的大小，当不能确定溶洞大小时，储备量应大于10立方米，并在现场可及时调运。

D、钻机安装时，应尽量加大触地面积，安放足够的枕木。在桩机后应用缆绳拉住。

E、在钻孔附近，储备一定长度的钢护筒，以应会突发现象。

（2）处理办法：

根据地质钻探资料或超前钻的钻探资料，结合现场的实际施工情况，在钻进过程中，及时判别孔底的地层变化。当钻进至溶洞顶板时，冲锤采用低锤密实击的的方法施工，以防止顶板过早破坏，造成失浆。同时，在钻进中，密切观测桩机底盘的水平、岩样的变化和孔内水位的变化。在成孔进程中，出现以下几种情况的处理方案：

A、当钻孔过程中，首次出现较快速度的失浆，且失浆量超过4m3时，应停止冲孔，提起冲锤，

及时向孔内抛填黄粘土包、片石等预先准备的物料，并用冲锤压实。直至漏浆情况停止。向孔内补浆至护筒底面以上。

B、再次冲进过程中，对失浆量不大，且地质钻孔中反映出的溶洞小于1米时，采用上面的方法

处理，直至终孔。

C、当反复快速失浆，且累计失浆量超过10立方的桩基础，不能顺利成孔，应用抛填粘土包、

片石的办法，首先堵漏，回填至护筒底面。并及时通报监理、设计及业主代表，征得同意后，作全护筒处理。

D、在地质资料或钻孔的实际情况反映出溶洞层数为两层或超过两层时，应分层处理。当单层溶

洞累计失浆量超过10立方或多层溶洞累计失浆量超过15立方，而且失浆速度较快，不能顺利成孔。经有关方面同意后，作钢护筒处理。护筒顶面设在第一层溶洞顶面以上50厘米，且进入强风化，在保证桩孔中土层内的护壁后，用冲锤继续成孔，直至设计标高。为防止在超灌砼量，在钢筋笼上溶洞位置上下1米范围作钢护筒。多层溶洞的桩基础施工比较复杂，以上的方法是采用套筒法处理，第一次钢护筒的设置为防止快速失浆，而造成的孔壁塌孔，以保证孔内护壁的安全，钢筋笼上的护筒是为防止砼超灌。

（3）应急措施：

A、孔内出现失浆的应急措施：

桩基础应严密注意孔内泥浆水头的变化，当出现失浆、失浆速度较慢时，应及时补浆，保持泥浆水头。当失浆速度较快，而且补浆不能及时跟进时，水头损失从护筒底面以下计超过4米，应及时用袋装黄土、片石抛填，填筑时用冲锤压实，直至沁浆不再流失。孔壁在无泥浆的情况下，不应暴露超过1小时。

B、砼浇筑时超灌的应急措施：

桩基础在成孔过程中，对于出现的溶洞，及时采用充填和钢护筒的方式处理，尽量避免砼超灌。砼在浇筑过程中，当孔壁丈夫力增大，造成侧壁溶洞穿孔的情况，应摸清情况，并及时会知驻地监理，当超灌量不大时，连续灌注，对出现的灌量由驻地监理物价签认。当出现较大的超灌时，应会知业主，及时处理解决。因此，在砼浇筑前对桩孔附近的地质情况进行认真分析，同时结合成孔过程的实际情况，判定是否可能出现以上情况，并加大砼首次浇筑的储备量。当砼浇筑一定深度，钢筋笼无法提起时，应继续灌筑，同时如集有关人员现场处理。

（4）几项关键技术指标的界定：

A、地质资料与实际的施工情况不同：