溶洞条件下的灌注桩施工技术及成本总结150730

1、溶洞条件下的灌注桩施工技术及成本总结12015年7月28日 南湖项目工程部南湖项目工程部目 录一二三武汉地区灌注桩机选型介绍溶洞区域地质情况概述四五溶洞区域桩基施工经验总结溶洞处理成本方案总结南湖项目溶洞处理方案回顾 南湖项目工程部一. 武汉地区灌注桩机选型介绍目前武汉地区钻孔灌注桩施工常用机型主要有以下几种：1.回旋钻机2.冲击钻3汽车钻4旋挖钻机5长螺旋钻机由于南湖项目地质情况复杂，开工准备时间短，整体工期紧张等因素，以上桩型为保证支护和桩基的同时施工、减少场地占用率、加快工程进度，基本上都使用到了。南湖项目工程部1.冲击钻冲击式钻机是灌注桩基础施工的一种重要钻孔机械，它能适应各种不同地质

2、情况，特别是卵石层中钻孔，冲击式钻机较之其它型式钻机适应性强。同时，用冲击式钻机造孔，成孔后，孔壁四周形成一层密实的土层，对稳定孔壁，提高桩基承载能力，均有一定作用。目前常用的冲击钻机有CZ系列，其所有部件装在拖车上，包括电动机、传动机、卷扬机和桅杆等，整体牵引。冲机钻孔是利用钻机的曲柄连杆机构，将动力的回转运动改变为往复运动，通过钢丝绳带动冲锤上下运动。通过冲锤自由下落的冲击作用，将卵石或岩石破碎，钻渣随泥浆（或用掏渣筒）排出。一. 武汉地区灌注桩机选型介绍南湖项目工程部2.旋挖钻机旋挖钻机是一种在在建筑工程中应用较为广泛的一种桩基成孔施工机械，主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注

3、桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机的额定功率一般为125450kW，最大成孔直径可达1.54m，最大成孔深度为6090m，可以满足各类大型基础施工的要求。一. 武汉地区灌注桩机选型介绍南湖项目工程部3.回旋钻机旋钻机一般适用粘土，粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机，可以适应微风化岩层的施工，为满足施工要求，旋挖钻机底盘和工作装置的配置具有装机功率大、输出扭矩大、机动灵活、多功能、施工效率高等特点，目前，旋挖钻机的最大钻孔直径为3m，最大钻孔深度达120m（主要集中在40m以内）一. 武汉地区灌注

4、桩机选型介绍南湖项目工程部4.汽车钻机汽车钻机一般适用粘土，粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土的地层,在工程中被广泛运用。一. 武汉地区灌注桩机选型介绍南湖项目工程部.长螺旋钻机主要适用于成孔深度内无地下水的一般砂土，粘土及人工填土，无需护壁，成孔深度一般在8-22米，成孔直径一般在300-800，不宜用于地下水位以下的各类土及淤泥质土；成孔原理：电动机带动钻杆钻动，使螺旋叶片旋转削土，土随螺旋叶片上升排除孔外。一. 武汉地区灌注桩机选型介绍南湖项目工程部各种机型优缺点及施工效率对比分析优点优点缺点缺点施工效率施工效率(岩溶岩溶地质下地质下)旋挖钻机旋挖钻机钻机机动灵活，易于周转，成孔速度快，周

5、期短，工作效率高，易于缩短工期，环保特点突出，施工场地干净；有利于保证施工进度，但易产生塌孔造成一定程度的砼超灌；噪音大，且成孔时易发生塌孔，孔底沉渣较厚，施工过程中易产生因塌孔扩径造成成桩砼超灌；每台钻机单日成桩数可达4-5根，成桩效率高回旋钻机回旋钻机护壁效果好，成孔质量可靠，施工无噪音，无震动，无挤压，机具设备简单，操作方便，排渣彻底、孔底干净、钻进效率高，费用较低。 适应性广，适合在各种地层中施工，桩长、桩径选择范围大，单桩承载力高，与预制桩相比，可节约钢材，降低成本，施工噪音小，清孔较干净，减少砼超灌，成桩质量较好；用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。每台钻机单日成桩数

6、可1-1.5根，成桩效率低冲击钻机冲击钻机它能适应各种不同地质情况，特别是卵石层中钻孔，能稳定造壁，提高桩基承载能力，孔底成渣通常控制较好，保证成桩质量；钻机周转不便，产生的泥浆较多，易产生较大的噪音，机械功率消耗很大，耗电量大，钻进效率低，成孔周期长，成本支出高； 每台钻机单日成桩数可1根，成桩效率低汽车钻机汽车钻机噪音小，成桩速度快，工作效率高，特别实在地质较差的灰岩地带，可保证成桩进度，操作灵活，成桩质量好；易破坏场地，造成环境污染（主要是易产生泥浆及稀泥巴），耗电量大，常增加发电成本。每台钻机单日成桩2-3根，成桩效率较高长螺旋钻机长螺旋钻机可以连续成孔，提高成桩速度，有利于支护工程排

7、桩的施工，噪音小，无泥浆；场地条件要求高，机械周转不灵活，功率大，耗电量大，成本支出高。每台钻机单日成桩6根，成桩效率高对比机型一. 武汉地区灌注桩机选型介绍南湖项目工程部依据南湖项目特点，对该项目的桩基选型做如下布置：1.旋挖钻机：1#楼附近工程试桩选用，提高速度，后由于易塌孔造成缩颈弃用； 2.冲击钻：在溶洞发育区（6#、7#楼及周边地库）选用，利于回填冲击造壁，稳定成孔；3.回旋钻机：二层地下室支护桩选用，便于行走和保证成桩速度和质量；4.汽车钻机：大面积适用于工程灌注桩，利用气举反循环清孔，保证桩基质量；5.长螺旋钻机：一层地下室支护桩选用，速度快，但超灌砼到地面；一. 武汉地区灌注桩

8、机选型介绍南湖项目工程部二.溶洞区域地质情况概述岩溶发育带灰岩顶板表面图南湖项目工程部溶洞区域桩位超前钻资料二.溶洞区域地质情况概述南湖项目工程部 从勘察结果看，场地内大部分地段岩溶均在表层3米以内，仅个别地段岩溶发育深度异常，如6-48#孔，最大的岩溶发育深度达到了基岩层以下23.8米，部分溶洞呈串珠状分布，大部分地段岩溶为开口溶洞，其间均补可塑性粘性土充填，但随着勘察及打桩的影响，部分溶洞已被循环液洗空，溶洞部分已连通。 从走向看，岩溶发育带大致呈北东-南西走向，较大的溶洞则集中在一个北东-南北走向的条带上，经分析，这个场地溶洞发育应为沿北东-南西走向的大裂隙之上，该裂隙与地层走向基本一致

9、，灰岩质地越纯，则溶洞越发育。二.溶洞区域地质情况概述南湖项目工程部 根据地勘报告及超前钻资料显示，南湖项目溶洞区域主要分布如下：延巡视河一侧5#楼局部、6#楼全部、 7#楼大部分及周边地库区域，溶洞主要分布于灰岩表层，溶洞高0.214.3米，这些溶洞大部分被粘性土及灰岩碎块充填，局部存在溶洞，其他区段灰岩表面破碎，存在溶沟溶槽，具体分为以下三部分组成：可塑性粘性土充填，局部含少量灰岩破碎带；大部分被粘性土及灰岩破碎块充填，局部存在空洞；溶洞无充填，为空洞，钻进时泥浆全流失。 溶洞的发育情况来看，溶洞区域最发育的区段靠近巡视河，为6-48#桩，该桩溶洞洞高最大达14.3米，而且该处大溶洞下还有

10、一洞高达1.6米的小溶洞，较大的溶洞也多分布在6#楼中间部位，6#楼两端部分桩位分布有串珠状小溶洞，施工过程中5次造成泥浆全部流失。二.溶洞区域地质情况概述南湖项目工程部 根据地勘报告及超前钻资料分析来看，6#楼6-48,6-41,6-1,6-63等桩位存在大溶洞及串珠状溶洞，施工过程中出现相邻溶洞串孔，泥浆大量流失的现象，钻孔灌注桩施工过程中反复回填碎石，粘土，水泥，反复造壁，仍然发生孔壁坍塌现象，进而造成一定程度的地面塌陷，为了防止施工过程中出现岩溶塌陷事故，项目工程部针对岩溶区域溶洞主要采取如下措施进行处理： 1.注浆法 2.块石加粘土水泥回填筑壁法 3.砼直接灌注法 三.南湖项目溶洞处

11、理方案回顾南湖项目工程部1.注浆法 实例：如6-48，6-49，6-50等桩位根据超前钻资料显示，此3根桩有特大溶洞（深度超过3米），岩溶最为发育，且为串珠溶洞。施工过程中6-48#桩施工钻进至43.9米处时发生严重漏浆，由于其周边地质土体已松软，土体抗剪强度下降较为明显，此时已发生地面塌陷50CM施工作业面及其不安全，项目工程部果断采取停工指令，采用小钻成孔100根注浆，利用春节养护，节后再次选用冲击钻施工，此时土体已经固化，且对溶洞空孔进行填充，节后的施工进度、质量、安全均得到了保障。 典型案例回顾典型案例回顾三.南湖项目溶洞处理方案回顾南湖项目工程部6-48#桩钻进至43.9米时开始漏浆

12、6-48#桩周边发生塌陷三.南湖项目溶洞处理方案回顾南湖项目工程部溶洞发育区注浆钻孔施工溶洞发育区注浆三.南湖项目溶洞处理方案回顾南湖项目工程部2.块石粘土水泥筑壁法 6#楼大部分较大溶洞深度主要集中在1米-3米之间，针对这部分桩位施工过程中采取块石粘土水泥筑壁法进行处理. 案例：6-28#设计孔深为37米，勘察显示在31.8-34.6米之间有高度为2.8米的溶洞，在实际钻孔过程中，钻进至33.5米时发生严重漏浆现象，待结合施工勘察资料，判定已进入溶洞区间，开始向孔内回填块石粘土及水泥，回填深度33.5米，此时块石粘土形成比较坚实的孔壁，而后在钻进至34米时再次发生严重漏浆，后又向孔内回填块石

13、粘土及水泥进行二次复打，成孔后砼成功灌注完成。 备注：如果一次回填后溶洞还是存在漏将现象，则多次重复上述过程，直至泥浆不在渗漏，此时确认造壁成功，可以进行下一道工序施工。三.南湖项目溶洞处理方案回顾南湖项目工程部3.砼直接灌注法 实例：如6-3#桩，超前钻资料显示有高度为0.4米的溶洞，在此前的超前钻施工过程中未出现循环液大量流失现象，此桩成孔过程中也未出现泥浆大量流失现象的，施工单位而后直接采取砼灌注的方式完成此桩的浇筑，完成后未出现砼流失现象，整个灌注过程中，施工单位及时上报监理单位、甲方工程师、成本造价师一起见证砼浇筑过程，砼方量按实结算。三.南湖项目溶洞处理方案回顾南湖项目工程部四.南

14、湖项目溶洞处理施工方案总结u 砼直接灌注法 对于溶洞高度小（小于1米），且超前钻施工过程中未出现循环液大量流失现象，桩成孔过程中也未出现泥浆大量流失现象的，可采取砼直接灌注的方式，灌注过程中，施工单位报监理单位、甲方工程师、成本造价师一起见证砼浇筑方量。 特别注意：当桩位超前钻资料显示有小溶洞，但桩位周边有其他裂隙或溶洞，施工过程中需要连续灌注，浇筑完成后建议每隔半小时用测绳测标高，直至初凝前砼面未发生大的沉降为止。若灌注完成后未及时复测，很可能会发生砼连同钢筋笼一起跨陷下去，为避免 这样的质量事故发生，建议砼浇筑完成后增加复测次数，确保砼未流失。若完成后发现砼开始流失，应继续补方浇筑，直至砼

15、面达到设计桩顶标高要求。 小溶洞、溶隙、裂隙的处理小溶洞、溶隙、裂隙的处理南湖项目工程部u 钢护筒跟进法对于超大溶洞、连珠型大溶洞及地下暗河：宜采取通长钢护筒法成孔，成桩孔径应比设计大150-200mm，成孔后下入壁厚不小于2mm的钢护筒，然后再下钢筋笼及导管，清孔后浇灌砼。当溶洞洞体高度较大，且填充情况不好时，无填充物或流塑充填物，漏浆很严重，采取片石加粘土反复复打，依然无法形成泥石护臂的，可采取钢护筒跟进法。该方法时一面冲孔，一面接高护筒，将其震动下沉至已钻成的孔内起到隔断溶洞内流塑充填物或泥浆流失的作用。大溶洞、溶隙、裂隙的处理大溶洞、溶隙、裂隙的处理四.南湖项目溶洞处理施工方案总结南湖

16、项目工程部u 块石粘土水泥筑壁法 主要针对在溶洞高度在1米-3米之间且中间无填充物，这部分桩位施工过程中采取块石粘土水泥筑壁法进行处理，在成孔后投入1:1的二灰粘土加片石，片石直径在150-400mm之间比较适宜，投料高度应是溶洞顶面至孔底的3倍以上，采取多次填料多次充填夯击成孔，保证溶洞被充填密实不至于浇灌砼时发生砼流失现象。实例：如6-48#桩成孔施工时，待施工至该孔位开始漏将后，并结合施工勘察资料，判定已进入溶洞区间，开始向孔内回填块石及粘土，回填高度高出溶洞5-8米，块石粘土形成比较坚实的孔壁，同时可以减少砼超灌，如果一次回填后溶洞还是存在漏将现象，则多次重复上述过程，直至泥浆不在渗漏

17、，此时确认造壁成功，可以进行下一道工序施工。较大溶洞（高度为较大溶洞（高度为1-3米之间）的处理米之间）的处理四.南湖项目溶洞处理施工方案总结南湖项目工程部u 块石粘土水泥筑壁法特别关注以下两点： 对于砼灌注过程中砼压穿孔壁，砼面陡然下降，遇到这种情况时，砼不能停止灌注，要一直补灌砼，直至砼面不在下降，浇筑过程中应勤测勤量，及时了解桩身直径变化情况及砼的上升规律。浇灌砼过程中， 应经常上下活动导管，直至砼初凝前未再沉降为止。 对于经过反复造壁的桩孔，若出现钢筋笼及导管下到位，但灌注时出现孔壁坍塌现象时，应立即及时提出导管及钢筋笼，对孔位进行回填，待对桩孔附近进行高压注浆固化处理后，再重新开孔施

18、工这些桩位。较大溶洞（高度为较大溶洞（高度为1-3米之间）的处理米之间）的处理四.南湖项目溶洞处理施工方案总结南湖项目工程部总结：鉴于本过程桩基工程分为主楼及地库部分，类似的桩基工程还会遇到很多，结合南湖项目的桩基过程管控经验来看，主要分为单桩及群桩的处理。u 单桩处理 建议采用块石加粘土进行回填复打，虽会产生一定程度的超灌，但该方法既可以保证工程工期（特别是遇到类似南湖项目抢工期的工程），又确保成桩工程质量。u 群桩处理 遇到类似群桩的处理，可以借鉴南湖项目的成功经验，通常群桩范围内有较大溶洞，岩溶发育较强，且会形成成片区域的裂隙带，在这种情况下，施工机械及人员在上面施工会存在较大安全风险，

19、为确保人员设备及施工机械的安全，同时保证工程节点工期顺利完成，应在群桩周边施工区域先进行注浆处理，这样既解决了溶洞带的注浆问题，同时又对上部的土体进行固化，待形成上部土体达到一定强度后可以进行下一道工序施工，最终在一定程度上也减少了砼超灌量。四.南湖项目溶洞处理施工方案总结南湖项目工程部五.溶洞处理成本方案总结u 注浆法 针对岩溶地带较为发育，且局部桩位溶洞高度在3米以上，且溶洞中间完全无充填物或者为串珠状溶洞，施工过程中易出现因相邻溶洞串孔造成泥浆大量流失，钻孔灌注桩经反复回填碎石粘土，水泥，反复造壁易出现孔壁坍塌，进而造成一定范围的地陷，在这种情况下，为了确保施工过程中的机械设备及人员的安

20、全，防止出现局部地面下陷事故的发生，从节约成本的角度上分析，以南湖项目的经验来看，建议优先选用注浆法对周边区域土体进行注浆加固处理，待土体达到一定强度后进行造壁施工。在这种情况下，采用注浆法，一是可以保证人员钻机设备的安全；二是可以减少因造壁不成功导致砼流失引起的砼超灌，节约了成本；三是保证了桩基工程质量；四是缩短工期，避免后期土方开挖因桩位之间串孔形成地障影响进度。 南湖项目工程部u 块石粘土回填复打造壁法 针对岩溶地带较为发育，且大部分桩位溶洞高度在1-3米之间，且溶洞中间完全无充填物或者为串珠状溶洞，施工过程中易出现因漏浆造成泥浆大量流失，在这种情况下，建议成本部优先选用块石粘土回填对桩位进行反复造壁处理，待孔壁达到一定强度后再开始进行成孔钻进施工。从成本角度分析，采用块石粘土回填复打造壁