溶岩桩基施工处理方案

溶岩桩基施工处理方案

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一、概述

杭长铁路客专线高安至萍乡一带，下伏有较广泛的碳酸盐，覆盖型岩溶发育，地上水位多在土石分界面上下波动，极易发生岩溶坍塌，对工程危害十分厉害。四工区管段内钻孔桩大部分均为岩溶钻孔桩，主要分布在杭州台～99#墩、111#～143#墩、146#～151#墩、154#～169#墩、其中11#～13#墩、20#～22#墩、55#～59#墩、75#～99#墩、120#～130#墩处几乎全部为大型、特大型岩溶，给施工带来极大的困难，因此施工过程中要特别重视。

二、岩溶常见的类型

三、施工工艺

（一）、岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键技术是如何保证成孔过程中不漏浆、或虽漏浆但不塌孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。

（二）、施工方法

1、施工前充分的技术和物质准备

在施工过程中，若钻孔灌注桩钻进时遇到溶洞、裂隙地带，就会出现孔内泥浆急剧下降，如不及时补充水头和抛填粘土、片石等回填物堵塞溶洞、裂隙带的漏浆空洞，抬高水头以增加孔壁侧压力，孔壁土层就不能承受地下水和周围土层的侧压力，就会造成护简底部地层坍塌和埋钻的现象，护简周围地面大面积整体下陷，地面也可能出现裂缝。一旦出现这种异常情况，若处理不及时或处理不当将会影响到工程质量和人员、设备的安全，造成经济上的重大损失，施工周期也将延长。

在施工前，施工单位根据逐桩钻探资料认真研究各墩台溶洞分布的平面位

置、高程、范围、连通性和有无充填物等情况，根据设计要求制定出详细的施工方案和施工技术保障措施。在选用钻机时，选用有挤压侧壁作用的正循环冲击钻机，在现场备足水、粘土、片石、碎石、粉煤灰和水泥等必备材料，同时设置容量不小于2倍单孔容量的泥浆池和沉淀池，制备符合要求的优质泥浆，应急电源和施工机械也应作充分准备，确保意外情况出现时，能按照应急预案中的施工方案及时进行处理。

2、埋置好钢护筒

为防止钢护筒在钻进成孔过程中水头突然下降、地层扰动后液化发生坍塌倾斜等事故，在埋置护筒时，将护筒一定周围内的砂性土挖除，回填粘性土至护筒底以下0.5m处并夯实，然后通过定位的控制桩放样，把钻孔中心位置标于孔底，再把护筒放进坑内，然后移动护简、使护筒中心与钻孔中心位置重合。在护筒周围对称、均匀回填最佳含水量的粘土，分层夯实、达到最佳密实度，同时也选用刚度好、接头严密、不漏水、抗挤压的钢护简。

3、采取合理的成孔措施

在成孔过程中，钻进冲程及泥浆也应随地质情况变化而做相应的调整，在通过亚砂土、亚粘土时，采用1m～1.5m的小冲程并输入较低稠度的泥浆，在通过细砂层时，采用1m～2m的中、小冲程，同时加大泥浆稠度，抛填直径15～20cm 的片石、粘土反复冲击，使孔壁被挤实。钻至溶洞顶部1m左右时，加大泥浆比重和稠度，采用1m～1.5m的小冲程，逐渐将溶洞顶部击穿，同时准备好足够数量的水泵或泥浆泵。在孔周围准备足够的片石、粘土、水泥及粉煤灰等，一旦孔内水头急剧下降，以便及时向孔内补水、补浆，同时回填粘土、片石、水泥及粉煤灰等，以便保持孔内水头稳定。回填物必须高出溶洞顶1m以上，然后放下钻头进行冲砸堵漏，以小冲程反复冲砸，将粘土、小片石挤入溶洞。大部分钻孔桩由于事先做好了预防措施，使在施工时遇到的溶洞、裂隙得到了及时处理，保证了钻孔桩顺利成孔。

4、按溶洞类型不同分别采取不同的施工措施

1）、对溶蚀发育轻微、空洞不大、施工时漏浆量小的桩基施工

采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，增大

孔壁的自稳能力。

（1）工艺程序

施工准备→埋设护筒→移动钻机、定位→护筒内投入土、片石、水→钻孔→抽碴→吸泥清碴。

（2）施工要点

①开孔时用小冲程冲击钻孔，要打得准、打得稳，间断冲击，少抽碴，使开口圆顺。

②加入小于15cm片石，反复冲击2-4次，挤密护筒底部周围土层。

③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。

④根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。

⑤接近岩溶时主绳松绳量应为1-2cm，防止击穿岩壳时卡钻。

⑥钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，保持孔内水位高度。

2）、空洞较大且充填物为软塑状的单层溶洞条件下的桩基施工

采取振动锤下沉钢护筒到基岩，然后冲击钻孔至溶洞顶板，利用冲击钻穿溶洞顶板后，灌注低标号砼，使砼面高于溶洞顶面，砼灌注时采取间歇方式。待砼达到一定强度后再继续钻孔，穿过低标号砼成孔。

（1）工艺流程

（2）施工要点

反循环冲击钻孔：采取冲击成孔时，为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注的砼凝固，待邻孔砼灌注完毕24h后开钻。

钢护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻。在覆盖层中可采用正反循环钻进，冲钻方法与一般冲击钻孔相同；在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔，钻进方式为泵吸反循环。岩层中钻进时，泥浆浓度控制在1.15～1.20。当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，拆移钻头，进行溶洞区水下砼的灌注，砼采取低标号砼，砼配合比由现场试验确定，保证每批砼坍落范围在3米左右。砼灌注采取间歇灌注方法（以免砼流失太远造成浪费），直至到达溶洞顶面以上1.0米，待砼达到强度后继续钻孔，钻孔穿过低标号砼成孔。

3）、充填物为流塑状或空洞较大的多层溶洞条件下的桩基施工

采用双护筒跟进方式冲击成孔。

（1）工艺流程

（2）施工要点

①外护筒直径应较设计桩径大20cm，内护筒直径应较设计桩径大5cm。

②施工程序：根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先短后长，先易后难，先外后内的原则确定各桩施工顺序。

③外护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻，其钻孔方法与传统的冲击钻孔方法相同，但成孔的桩径比设计桩径大7cm，以便内护筒顺利通过顶板。护筒跟进示意如下图：