溶洞处理专项方案

第一篇：溶洞处理专项方案

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目录

一 工程概况..............................................................................................................................III 二 施工准备..............................................................................................................................III 三 溶洞段钻孔施工方案.........................................................................................................IV 3.1 片石回填.....................................................................................................................IV 3.2素混凝土回填...............................................................................................................V 3.3 注浆法..........................................................................................................................VI ⑴ 机具材料的准备.....................................................................................................VI ⑵ 注浆施工.................................................................................................................VI 四 溶洞段钻孔容易出现的问题及解决措施.....................................................................VII 五 施工应急处理措施..........................................................................................................VIII 5.1 施工中遇到溶土洞应急措施.................................................................................VIII 5.2各种溶洞的处理措施..............................................................................................VIII 5.3过串珠状溶洞应急处理措施.....................................................................................IX 六 质量保证措施......................................................................................................................X 6.1 施工组织管理方面的措施.........................................................................................X 6.2施工技术措施...............................................................................................................X 七 安全保证措施...................................................................................................................XII

人工费

II 一 工程概况

北，与3号线一期工程客运中心站接轨，用地规划面积约为23.71公顷，总建筑面积68674.1㎡，其中地下库区建筑面积为61781.7㎡，地面建筑面积为6892.4㎡。地下库区为地下一层二至十跨矩形框架结构，位于库区上方的综合楼为框架结构（地下二层，地上五层），主体形状不规则，呈刀把状。全标段共有抗拔桩1107根，直径都为1m。根据地质钻探结果，并结合抗拔桩平面布置图发现部分桩基处于溶岩地区。为了保证岩溶发育地区钻孔灌注桩施工过程中不漏浆，或漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求，特做溶洞处理施工方案。

二 施工准备

根据地质钻孔柱状图、剖面图得出溶洞最长达18米，最高1.8米，溶洞内基本

III 没有填充物质。全面了解桩位地质情况。除了原设计提供的地质勘探报告外，施工前在有溶洞发育的地区还要进行逐桩钻探，以便更多地掌握每个桩位的地质情况，另外还应结合相邻桩基的地质钻探情况，综合分析以了解这一片范围内的地质变化情况，并将相关地质情况进行详细交底。准备相应的钻孔机械。桩基成孔机具主要采用旋挖钻机。3 物资材料要储备充分

1）钢护筒。根据地质报告，应储备护筒至溶洞底口50cm左右深的钢护筒，钢护筒采用5mm的钢板卷制而成，护筒内径比桩径大20cm，护筒顶要高出施工水位或地下水位1.5m，并高出施工原地面0.3m。

2）粘土和片石。粘土和片石按体积比按1：1配备，配备量应根据溶洞洞深大小来计算决定，一般计算按扩散角45о计算，填筑超高1m左右，但现场准备量一般要按计算量的1.5倍储备。

3）水源准备。地下库区水源溃乏，所以现场必须要准备好充足的水源，以便在泥浆流失时迅速补浆。备用机械要到位

当钻机深度接近溶洞顶部时，为了及时快速回填处理溶洞，现场要安排以下机械进行现场值班，直到溶洞处理成功为止。

主要参与的工程机械有挖掘机、装裁机、25t汽车吊机、发电机、运水车等。5 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。

三 溶洞段钻孔施工方案

3.1 片石回填

IV 1 钻孔施工前将每桩孔位地质情况作出交底，让各参与施工的人员对本桩情况充分了解。桩基的开孔顺序遵循先难后易的原则，即根据地质钻探报告，在小范围采用先深后浅、先大后小、先多后少的原则。钻孔进深接近溶洞顶部0.5m时，应减缓慢进尺。4 孔深离溶洞顶0.5m左右，将先准备好的护筒插打到位。利用钻头将溶洞钻穿，然后迅速补充片石、粘土和水，片石大小10-15cm为宜，片石、粘土按体积比1：1投放，同时补充水，确保孔内不塌孔，片石回填高度超出溶洞顶口高度不小于1m。继续进行钻孔，若发现泥浆泥失严重，再重复投入片石和粘土，直到将溶洞填满，保证孔内泥浆不渗漏。成孔接近溶洞底部时，继续将护筒跟进，基本接近岩面，确保成孔安全，也确保砼浇注安全。

8施工注意事项：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。如发生漏浆现象，立即处理。

3.2素混凝土回填

采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用旋挖钻成孔。

1）混凝土标号及配合比 混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定早强剂，提高素混凝土的早期强度。

2）掺加方法：对于倾斜岩面，为校正孔位，回填素混凝土应与斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm。

3）施工注意事项：待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。

V 4）主要适用范围及优势：适用于中、小溶洞，有无填充物均可采用此方案。施工方法简单，造价相对较高。

3.3 注浆法

注浆施工的目的是对岩溶地层进行加固和堵漏桩位以满足钻孔桩施工条件，注浆施工的部位是桩的四周一定范围内具有漏浆隙或漏浆溶洞的底层。

⑴ 机具材料的准备

① 根据地质情况选择合适的工程地质钻机，施工注浆孔，每根桩补充1~4个地质钻探孔，并补充详勘地质资料。

② 选择注浆机及相应的注浆设备。注浆机的注浆压力一般在0.2~0.7Mpa之间。

③ 注浆物质，一般采用强度较低的粘土水泥浆或强度较高的纯水泥浆，比较而言前者分散度和亲水性较好，且稳定性大大提高；另外还可以采用灌注效果更好的丙凝浆液等化学浆液，但要考虑施工效果及经济比较。注浆物质的配比由试验确定。

④ 其他常用设备。⑵ 注浆施工

① 注浆孔的布设：注浆孔一般布置在钻孔桩中心及状侧四周一定范围内，当钻探发现较复杂的地质状况或异常时，还需补充钻孔。

② 确定注浆控制指标：根据地质情况或施工经验进行设计计算初步确定注浆量和注浆压力等控制标准。

① 地质钻孔：一般采用泥浆循环钻进，先在孔位上打入钢护筒作为引孔，并保持一定的泥浆水头压力，以预防塌孔，如果在地质松散的砂砾石层。一般采用套筒护壁，注水钻孔，钻进过程中一旦发现孔口水头迅速下降时，则说明钻至漏水的岩溶地层，需要进行注浆处理。

VI 钻孔顺序，一般按先深溶洞后浅溶洞，并按每根钻孔桩中心位置先外围后内侧的顺序进行，以利用靠内侧的孔检验外围孔位的堵漏效果。钻孔过程中，须详细做好勘探记录及检测相邻孔的注浆效果。

② 注浆施工

一般步骤：钻孔并观察孔口泥浆→发现漏浆地层→清洗钻屑及孔壁的松软料→进行压水试验以获得相关地层的渗透性等资料→注浆。

注浆施工一般采用自上而下孔口封闭分段或自上而下栓塞分段注浆 法，而不采用自下而上的注浆方法，自上而下孔口封闭分段注浆法，即当钻至漏浆地层，封闭注浆在钻探孔的孔口进行注浆，当浆液终凝后继续向下钻进，再次发现漏浆的地层则重复第一次注浆的步骤，直至终孔才完成该孔注浆。这种方法的优点是注浆时需封闭孔口，操作方便，节省时间，且渗漏地点能够自行复灌，缺点是孔口封闭常不够严密，造成漏浆或缺压。

自上而下栓塞分段注浆方法所不同的是孔内栓塞封堵代替直接封闭孔口，这样堵塞更严密，并且能够取得比较准确的压水资料，使用何种方法一般需要达到的效果进行选择。

注浆结束前，用最大灌浆压力闭浆30min左右。

四 溶洞段钻孔容易出现的问题及解决措施 部分地质钻孔情况与实际有出入。由于地下溶洞形状千奇百态，根据地质钻孔只能宏观判断溶洞的大概情况，往往施工过程中会出现提早钻穿溶洞现象。为避免这种情况发生，要求钻孔施工人员不但熟悉地质钻探报告，还要在施工过程中全面掌握现场动态，特别是出现塌孔时要慢速钻进，同时其它准备工作要准备充分。卡钻

多数情况是溶洞顶口口径没有钻圆，也可能有探头石的情况。一般采用慢慢调整钻进速速，提出钻头，再回填片石后缓慢钻进。

VII 3 斜孔

多数情况是溶洞底板面不平，导致钻头斜钻。解决这种斜孔的方法是回填片石，也可以用水下混凝土进行封底浇注，待强度达80%后再用缓慢钻进，再次钻进过程中要加强观测，确保施工成功。

五 施工应急处理措施

5.1 施工中遇到溶土洞应急措施

在施工中可能遇到未知的溶土洞，当钻穿破溶，孔内的泥浆速度流失，造成砂层段孔壁内外压力失稳而溜坍，严重时可引起地面塌陷。

技术人员及钻机充分掌握地质情况，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，做到冲孔时心中有数。

在现场应准备足够的小片石（直径10-15cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15-20cm），同时组织足够的水源。在施工过程中配备一台装载机，司机随时候命。根据钻孔进尺情况，结合孔桩所处的地质描述图、判断出孔底位置是否是进入岩层，在1-1.5m范围内缓慢进尺。

在入岩后要有专人观测护筒内泥浆面的变化，根据钻孔的进尺情况，如果进尺由慢突然变快，或泥浆面突然下降，这时说明击穿了溶洞，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水。应迅速补水和改变钻进速度以防止卡钻。如果此时出现斜孔，则采用块石和粘土对斜孔部位全部回填，重新钻孔。

在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲钻固壁；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。

5.2各种溶洞的处理措施

1）小型溶洞（高度小于1m）或多层溶洞，可采用注浆加固的方法，通过对照地质柱状图，对桩穿过的溶洞进行填充和加固。为防止浆液流失太远造成浪费，应先注

VIII 入浆液与沙子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。注浆完成后，应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。

2）较小溶洞（溶洞高度小于3m），可采用片石回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，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，以增大孔壁的自稳能力。

3）中、小溶洞，可采用素混凝土回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。重新成孔前应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。

4）对于较大溶洞、连通溶洞需要夯实回填，处理后的承载力不小于周边地层承载力。施工方应根据地质资料，结合现场超前勘探情况，编制桩基溶洞处理专项施工方案，并报建设单位批准后方可实施。

5）如果遇到多层溶洞，先对溶洞大小和是否为串珠状溶洞进行判定，如为串珠状溶洞，且漏水，则直接采用钢护筒通过，如不存在这种情况，则采取向溶洞内直接充填片石和粘土，泥浆护壁通过。

6）对于遇到特大型溶洞或半充填的溶洞，且溶洞上方有较厚的沙层时，先向孔内回灌浓泥浆，同时抛填块石和粘土球，采用缓慢钻砸固壁，直至漏浆现象消失。

如果出现一下钻破溶土洞顶板，泥浆突然间流失，引起整个孔坍塌严重，则迅速提起钻头，要求人员马上离开钻机，待不再坍塌后，对整个孔进行回填处理，先进行预处理后，重新成孔。

5.3过串珠状溶洞应急处理措施

根据现场成孔深度和超前地质钻孔的资料相对比，以及结合钻杆钻进速度判断出孔桩接近溶洞顶部岩层时，提起钻头、钻杆，移开旋挖钻机，回填片石粘土后重新采

IX 用旋挖机钻孔。用旋挖机钻孔时，要求缓慢进尺。当钻穿过溶洞顶部时要缓慢进尺，钻头不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的。

在施工现场准备足够的粘土和块石，同时制备大量的泥浆。根据超前钻探得的串珠状溶洞顶标高反算出地面至第一个溶洞顶的深度，根据此溶洞与钻进深度相比较可知是否到达溶洞顶部，装载机和小推车就位，密切注意泥浆面变化，一旦穿通溶洞后，提起钻杆，向孔内回灌泥浆，向孔内回填片石和粘土，如果不发生塌陷，则用钻机钻孔洞内孤石和突石，对洞底部斜岩面进行钻进，以保证钢护筒顺利下放。

过第二个溶洞按过第一个溶洞的方法过进行。注意事项：

(1)过每层溶洞顶薄岩层时要采用缓慢进尺，防止一下把岩层击穿后引起钢护筒脱落下沉，严重时引起地面塌陷。

(2)冲破岩层后，要及时提起钻杆，防止塌孔引起卡钻。

(3)在溶洞内采用低速钻进，以防止卡钻，同时清理洞内的突石，夯平溶洞底部斜岩面，以保证钢护筒在下放时不会产生较大的偏斜。

六 质量保证措施

6.1 施工组织管理方面的措施

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。

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 要求司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。

X ② 长护筒跟进。

③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

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

XI 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。

③ 清孔前将水泥、锯末、烧碱、黄土混合物抛入孔内冲击60分钟，使泥浆比重达到1.6以上，这对减少更换钻头、补焊次数，提高成孔速度极为有利。

七 安全保证措施

(1)旋挖钻机施工时，应查明溶洞分布范围和类型，确定处理方案；技术人员及冲孔作业人员应充分掌握地质情况，每个施工段的地质资料都发给相关人员，让其充分了解施工作业点地质情况，做到施工时心中有数；施工中如遇到溶洞，发生坍孔，则操作钻机人离开钻机，挖掘机迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水，以防止斜孔和卡钻。待处理完成后，再进行重新钻孔作业。

(2)钻孔过程中，非相关人员距离钻机不得太近，防止机械伤人、挖掘机处理地面塌陷时，现场应有警戒人员，无关人员不得进入挖掘机旋转范围内。

(3)钻孔接近溶洞时，必须严格掌握钻进熟读，防止钻穿岩壳卡住钻头。(4)钢筋笼吊装过程中必须注意：对接完毕，必须检查作业人员的脚是否缩回，防止钢筋笼下放时将脚刮伤甚至将人带入孔中造成事故；吊装前应检查钢筋笼中是否有余料未清除，吊装过程中无关人员禁止进入警戒区内。

(5)吊车提升拆除导管过程中，各现场人员必须注意吊钩位置，以免将头砸伤。导管安装须注意：导管对接必须注意手的位置，防止手被导管夹伤。

(6)砼浇注过程中，砼搅拌运输车倒车时，指挥员必须站在司机能够看到的固定位置，防止指挥员走动过程中栽倒而发生机械伤人事故。轮胎下必须垫有枕木。倒车过程中，车后不得有人。

(7)钢护筒接长安设时，操作人员不得在吊锤下作业。

(8)施工时的高压泥浆泵应做好以下安全检查工作：泵体内不得留有残渣和铁屑，XII 各类密封套完整良好，无泄漏现象；安全阀中的安全销要进行试压检验，必须确保在规定达到最高压力时，能断销卸压，决不可安装未经试压检验的或自制的安全销；指定专人管理，压力表定期检修，保证正常使用。

XIII

第二篇：桩基溶洞处理方案

桩基溶洞处理方案

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,甚至威胁房屋安全。因而充分了解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。

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桩基对溶洞的处理：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，拟用先灌注低标号混凝土后套内护筒法施工(注:业主已提供一套成熟方案,这里不再说明)。2方案：a方案

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。2．1．2施工方案

（1）处理方法选择由于溶洞埋藏较深，且成串珠状，最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。（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110mm，孔深要求达到最深溶洞的底部。材料：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。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。

第三篇：桩基溶洞处理方案

桩基溶洞处理方案

金正大园区范围内岩溶发育，溶洞大概可分为4类，即空溶洞、多层溶洞、大型溶洞（H＞3m）、有充填物溶洞（全填充、半填充）。类型主要以有填充物溶洞为主，其充填物主要有半充填淤泥质土、砂砾、碎石、卵石、粘土等。最大溶洞高27.2m。，多层溶洞一般高度较小。为了保证岩溶发育地段钻孔灌注桩施工过程中不漏浆，或漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。施工时应根据已探测的地质情况来判别溶洞地层情况、空洞大小、溶洞填充物情况。根据不同的溶洞采取不同方案，采用常规泥浆护壁方法、向孔内抛填片石、回填素混凝土、压力注浆以及采用钢护筒跟进等不同施工工艺。常规成孔方案

当溶洞有填充物，是可塑或软塑的亚粘土，且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大也不管溶洞垂直方向数量有多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按正常地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞施工。片石回填

采用正常成孔方法施工，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，以增大孔壁的自稳能力。、1）掺加比例：为有效利用片石，片石与粘土的比例为3:7，参加水泥时，掺加比例为每米2包，掺加锯末时，掺加比例为粘土的10%。

2）掺加方法：片石采用强度≥30MPa石灰岩，石块粒径以15~50cm为宜。掺加粘土是采用水泥袋包装后投放效果更佳。水泥投放方法为以整袋投放为佳。掺加方法为：片石、粘土袋（可选择添加水泥、锯末，也可不添加）分层间隔掺加，回填高度为溶洞顶板以上1米处。

3）施工注意事项：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，发生漏浆现象，立即处理。

根据地质资料，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，冲击岩层的响声，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层。

接近岩溶时主绳松绳量应为1~2cm，防止穿岩壳时卡钻。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，以保持孔内水位高度。

4）主要适用范围及优势：适用于较小溶洞（溶洞高度小于3米），无填充物或半填冲，施工方法简单，造价较低。素混凝土回填

采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜颜面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。

1）混凝土标号及配合比混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定早强剂，提高素混凝土的早期强度。

2）掺加方法：对于倾斜岩面，为校正孔位，回填素混凝土应与斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm。

3）施工注意事项：回填48H后回填混凝土强度达到70%后，且应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。4）主要适用范围及优势：适用于中、小溶洞，有无填充物均可采用此方案。施工方法简单，造价相对较高。注浆加固

就是通过对照地质资料，对桩穿过的溶洞进行填充和加固。1）注浆孔布设：根据钻孔柱状图，找出最大溶洞，如果溶洞为连通溶洞，只需对其中最大的溶洞进行注浆加固。

2）注浆压力控制：用注浆泵注浆，注浆压力不宜太大，控制在0.5~1.0MPa范围，具体压力值现场试验确定。注浆速度为15~20L/min，其目的是使浆液渗透到填充物内（包含灌入的砂和碎石），然后固结，渗透最小直径定位3.0米，以保证冲钻成孔是有足够的固结体。注浆时注浆管必须插入填充物底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据珠江速度确定，应是渗透半径控制在允许范围内。

3）施工注意事项：防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入浆液与沙子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆压力必须调高，最后封孔。注浆顺序由现场自行掌握。且应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。4）主要适用范围及优势：多适用于小型（高度小于1米）或多层溶洞（多层串珠状小溶洞），也可用于各种有填充物的溶洞，但造价较高。钢护筒跟进加固

采用钢护筒跳进法：一面冲孔，一面接钢护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。1）钢护筒的选择：内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m（h为超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30厘米的高度）；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，连接顺直，用卷扬机成型。钢护筒要有一定的刚度，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。2）内护筒的沉放：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，说明顶部已成孔并且圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机（或桩机自生重量）把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，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。钻头直径大于刚护筒外径3~5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。如果冲击钻在坚硬岩石中的扩孔系数较小，不能满足钢护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔竖直，无歪斜、缩颈。

3）主要适用范围及优势：适用于特大溶洞(溶洞高度大于3米)、无填充溶洞、半填冲溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时。

第四篇：溶洞处理

一、桩基概况

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)。

在溶洞地区进行桥梁桩基施工是比较困难的，如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得爓为重要。本方结合京珠高速公路粤境南段靠椅山至大镇段的实践经验，对如何根据工程特性选择合适的施工方法，保证桩基的质量作了初步探讨，希望在同类的工程施工中提供参考。廖误之外，敬请指正。（作者单位：武汉市汉阳市政建设集团有限公司 何志福）

第五篇：溶洞处理

一、桩基概况

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20m3，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7000Kg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4000Kg）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75m3，粘土18m3.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60m3.八、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。