溶洞处理施工工法

1、广州市建筑集团有限公司双套管溶洞处理施工工法编制人： 刘智东 杨锋杰 校对人： 刘智东 审核人： 吴祥威 关而道 审定人： 吴祥威 关而道 施工工法编制单位：广州市建筑集团有限公司二一年九月双套管溶洞处理施工工法广州市建筑集团有限公司刘智东 杨锋杰 吴祥威 关而道1、 前 言近年来，由于我国人口增长速度过快，土地资源紧张。为充分利用好土地资源，人口过多的国情决定了建设高层住宅将是我们的“不二选择”。突破传统的溶洞灌注方法，采用下双套管方式成孔，施工方便，提高溶洞预处理填充效果，提高后续施工的安全性, 且灌注材料、施工方法简单方便无特殊要求,是当前值得推广应用的新技术之一。本施工工法主要以广州市

2、逸彩新世界第一小区江边组团（T1-T3单元）工程为实际工程介绍事例 2、 特点 施工操作简单：只需小型地质钻机，混凝土输送泵等设备，就能对多层溶洞（土洞）进行预处理，从而达到改良不良地质条件的目的，对后期桩基础施工提高了效率。 成本节约：比传统做法更加的科学快捷，套管可分节分层回收，节约材料，每次灌注溶洞应不小于3个以上灌注孔，提高了工作效率。 安全保障：提高了溶洞处理的填充率，使后续施工和日后投入使用得到有效的安全保证。3、 适用范围适用于水电（大坝、堤防、水库、电站）、建筑（地上、地下、人防）、交通（公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场）、采矿等靠近江河沿岸或场地地质条件非常复杂，溶洞比较发

3、育且具有很大连通性，分布范围广工程；溶洞为串珠状溶洞或单层溶洞的工程；4、工艺原理通过选用合适的灌浆材料，填充管选用双套管方式成孔，防止管内淤泥阻塞，排气孔根据溶洞的深度设置疏气管，从而使溶洞灌注达到一个良好的循环效果，提高混凝土灌注的效果，保证溶洞得到有效的填充，防止日后施工出现严重安全事故。5、 工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程双套管溶洞处理的施工顺序为：测量放样布置钻孔钻排气孔钻填充孔安装及固定导管灌注混凝土。5.2 前期准备5.2.1 根据超前钻资料，绘制地质剖面图。5.2.2 收集每个桩位的溶洞情况并编制出溶洞分布一览表。5.2.3 由于本工程地处珠江河沿岸，土表为软弱冲积砂层

4、、淤泥层，下方是因长期受潮汐影响而形成的土洞、溶洞。这样的地质情况极为恶劣，按一般的规范进行场地地质钻探，是无法准确探测出土洞、溶洞的具体分布情况，因此对钻探资料发现有溶洞的桩增加了2-3个超前钻，使桩施工前能对场地地质进行详细的了解，以利于在后续的施工中根据地质情况解决问题。5.2.4 在施工过程前，应对操作人员进行考核，保证操作人员满足施工需要。并且定期对工人进行抽查考核，以保证工人能熟悉溶洞处理的施工流程。5.2.5 测量员根据待处理土（溶）洞的代表钻钻孔的轴线位置及勘察资料确定溶洞的范围和中心位置，作好标记。根据放样结果就近准备设备和材料堆放场所。 5.3 溶洞灌注施工设计参数表5.3

5、 溶洞灌注施工设计参数如下表分类要求孔径110mm、130mm孔深至洞体底板材料75mmPVC管、130、150钢管（两种钢管壁厚均为5，可多次性使用）、C20商品细石混凝土注浆设备砼泵车注浆压力25MPa泵送混凝土用量应根据洞体的充填情况确定，以充填密实为原则。在25Mpa左右的压力下，保证地面不产生裂缝和抬升，注不进或透气孔出现泛浆为止。5.3 排气孔设置单层溶洞连续墙排气孔设置原则根据超前钻孔的位置，排气孔尽量靠近超前钻孔进行布孔，以增大遇到溶洞且为同一个溶洞的可能性，排气孔与超前钻孔的距离为300500mm。结合本工程的地质情况，排气孔的数量定为24个，如排气孔成孔中并未反映有溶洞的，

6、则相应增加排气孔数量，直至找出该溶洞为止。以确保有2个为有效排气孔，如下图所示：图5.3.1 连续墙平面布置图单层溶洞工程桩排气孔设置原则根据超前钻孔资料，结合本工程溶洞发育为南北朝向，排气孔按南北方向以桩中心呈对称布置，共设置2个排气孔，以增大遇到溶洞且为同一个溶洞的可能性，同时可充分探明溶洞分布、洞内充填情况。在同一桩径内，如地质超前钻资料显示有溶洞，但排气孔成孔中并未反映有溶洞的，则相应增加排气孔数量，直至找出该溶洞为止，如下图所示：图5.3.2 连续墙平面布置图5.3.3 多层溶洞排气孔设置原则设置的位置及要求与单层溶洞的排气孔设置是一样，不同的是要在排气管在溶洞高度范围内的部分，在管

7、两侧面开不小于管径的小孔、间距为300500mm呈梅花形布置。 图-1 排气孔开孔施工 图-2 预埋排气孔施工5.4 设置填充孔 单层填充孔设置原则靠近溶洞顶面标高较浅的排气孔一侧设置填充孔（距离为300500），使填充孔能位于同一个溶洞的最高点，同时亦可减少排气孔在灌注混凝土时被同时堵塞的情况出现，能有效的确保混凝土能较好地充填洞内空间。在第一个填充孔成孔过程中，未遇到溶洞或溶洞全充填软、硬塑填充物情况下，可根据成孔地质情况增加一个填充孔。图 单层溶洞剖面图5.4.2 多层填充孔设置原则设置的位置及要求与单层溶洞的填充孔设置是一样，不同的是埋管方式采用双套管方式成孔。先采用130钻头穿透第一

8、层溶洞顶面岩层，扩孔后再用锤击150（3.5mm管厚)钢套管至第一层溶洞顶部。换用110钻头穿透下一层溶洞顶部岩层，扩孔后下130钢套管至最底层溶洞内200mm并作为灌注管使用。图-1 多层填充孔施工流程图针对多层溶洞的情况，采用由下往上逐层提管灌注的方式进行混凝土灌注，即灌注完最底层溶洞后，提升灌注管（130钢管）至上一层溶洞进行灌注，依次并逐层往上灌直至灌完顶层溶洞。为防止灌浆时管道受压后反弹，必要时用挖土机进行压管工作。图-2 多层溶洞剖面图5.5 灌注混凝土施工采用混凝土输送泵进行灌注C20商品细石混凝土。注砼泵管与130钢管利用螺纹连接。在注砼泵接驳安装等准备工作完成后，进行C20商

9、品细石混凝土灌注施工。当注砼泵压力值达到25MPa时，且透气孔出现泛浆时，结束混凝土灌注施工。为防止孔内泥浆阻塞灌浆孔，在灌浆前用钻杆插通后再灌浆。灌浆过程必须连续，以保证灌浆质量。为节约材料，故每次召C20商品细石混凝土输送车灌注溶洞时，必须有不小于三个以上灌浆孔钻至溶洞。且每次注砼时，必须召两辆细石混凝土车作准备，避免灌浆停顿。图5.5 接驳口连接大样6、 主要机械设备6.1 施工机具表6 主要机具设备一览表序号机械名称规格数量用途1钻机XY-1004钻设排气孔、填充孔2全站仪GJS-3321测量放线3电焊机BX1-5004钢套管接驳焊接4混凝土泵GB-602灌注混凝土7、 劳动力组织劳动

10、力根据工程工期要求而定，本法以广州市逸彩新世界江边组团T1-T3单元工程工程为例。见下表表7 劳动力组织表序号工作类别人数1电焊工42技术管理23施工员24测量放样25钻工126机长47混凝土工48、 质量控制8.1注意事项8.1.1 严格按照方案要求的混凝土等级、布孔进行施工。8.1.2 在钻孔的过程中，采用泥浆护壁，并密切关注安全，防止塌方。8.1.3 要求混凝土有较好的流动性，保证输送的顺利。8.1.4 在排气孔及填充孔在成孔后、灌混凝土前及灌混凝土后用测绳进行测量，以了解掌握孔内的畅通及混凝土灌注状况。8.1.5 在灌混凝土的过程中密切关注泵压力，以防止发生爆管。8.1.6 在施工过程

11、中，做好详细施工记录，以判断溶洞灌混凝土填充情况。8.1.7 尽量减少灌混凝土的间隔时间，以防止灌混凝土初凝导致压力增大。8.1.8 在施工过程中，为确保排气孔能排出溶洞内的空气及水，钻机操作人员在插入排气管时要确定排气管长度，并根据排气孔的地质资料的溶洞标高，在排气管适当的位置设置疏气孔，使溶洞处理时能灌注混凝土。必要时用挖土机对130灌注管施加压力，以增加130灌注管在灌注混凝土时的抗抬升能力9、 效果检查溶洞处理后经过后并对其进行抽芯检查可知，溶洞注浆充填的效果理想。结果如下：抽芯部位抽查桩位全填充桩位填充率T1栋121192%T2栋191789%T3栋1515100%123E轴连续墙7

12、7100%123A轴连续墙11982%AE23轴连续墙22100%AE1轴连续墙7686%合计736792%表9 溶洞处理抽芯情况表图9-1 Q17桩位溶洞抽芯照片 图9-2 50#桩位溶洞抽芯照片表9-3 93#桩位溶洞抽芯照片 表9-4 Q18桩位溶洞抽芯照片10安全措施10.0.1 队伍进场前进行一次全员的常规安全教育及针对各工种进行一次专业方面的安全教育，以后针对施工中的一些安全问题及时进行有针对性的教育，增强广大员工的安全意识。10.0.2 做好安全技术交底工作，由工地质安科负责对班组长（部门负责人），班组长对员工进行一次全员的安全交底工作，做到安全要求明确，责任清楚。10.0.3

13、严格现场用电管理，现场所有电源、线路、开关等的安装、搭接、拆换必须由专职电工按照施工电器安装标准负责操作，严禁一般人员私自进行，凡需接地按照有关安全规程进行设置。10.0.4 灌注溶洞时要密切留意灌注区域周边土层是否异常，如发现下陷则立即停止灌注，10.0.5 各工种必须执行相应工种的安全操作规程，特殊工种人员必须持证上岗，杜绝“三违”和不讲科学蛮干的现象。10.0.6 安排专人跟踪气象消息，及时做好防洪、防雨、防大风的准备工作；对办公室、宿舍等人员集中区，重要机具设备停放场地，水泥、易燃、易爆、膨润土等堆放场所，在施工准备阶段做好防洪、防雨、防大风的预防工作。11、效益分析11.0.1 以广

14、州市逸彩新世界第一小区江边组团（T1-T3单元）工程为例，设计净桩长为1022米（取22米），基坑深度为10.45米，则工程桩平均施工深度为22+10.4532.45米，按平均塌孔次数2次计算：表11-1 单个冲孔桩成孔及塌方费用表品名规格单位单价数量金额（元）单桩成孔的费用（桩径以1.8m计算）R2H=0.90.93.1432.45m317082.5314030.67每次塌方抢险平均费用回填红泥片石塌方抢险平均费用计算m3130.6494.4812342.87溶洞塌方共造成的损失费用为： （14030.67+12342.87）252747.08元。钻探溶洞的深度按方案施工2个有效排气孔，填充

15、孔1个计算，则：表11-2 溶洞处理价格表品名规格单位单价长度金额（元）排气孔（钻孔）110m266.0832.458634.3排气孔（PVC管）75m3932.451265.55填充孔（钻孔）130m266.0832.458634.3填充孔（钢管）150m132.5332.454300.6排气孔费用： 28634.3+21265.5519799.7元填充孔费用： 8634.3+4300.6=12934.9元根据灌注砼量的施工记录，取其平均值为30m3，则：4503013500元溶洞处理费用为：46234.6元实际经济效益52747.08-46234.66512.45元每个桩位所节省的费用为6

16、612.45元，因此，桩位数量溶洞越多所节约的成本越多。11.0.2 突破传统的溶洞灌注方法，采用下双套管方式成孔，减少套管内淤泥阻塞的问题，使溶洞内的地下水及气体能排出溶洞外，提高混凝土灌注的效果。并经过抽芯检查得出大部分溶洞已经填充，使现场周边的加油站及建筑物得到有效的安全保障，为后续的基坑开挖及地下结构施工提供安全的施工环境。众所周知，建筑业是我国国民经济的支柱产业之一，建筑安全生产对国民经济的健康稳定发展具有重要的意义，无论是在发展中国家还是发达国家，建筑业始终是一个事故发生率比较高的行业之一，正所谓万丈高楼从地起，对于高层建筑、隧道、路桥等工程来说地基基础处理的重要性尤其重要。11.

17、0.3、以该项技术为核心内容编制的QC成果，获得到2010年广东省质量协会优秀QC小组奖。 图10.0.3 QC成果获奖奖状12、工程应用实例12.1、工程名称：广州市邮件处理中心工程位于广州市花都区花东镇与白云区人和镇交界处，建筑面积约37268m2。工程结构是混凝土框架结构，天面是网架结构。基础采用预应力静压管桩。根据地质勘察资料，场区内存在2种不良地质现象：土洞、溶洞。土（溶）洞埋深不同，最浅的1.352.2m，最深的达到7.29.6m。通过对地下土洞进行了加固处理，使本工程的静压砼管桩得以顺利进行，并顺利通过由广州市质监站、业主、监理、设计和勘察等单位共同对工程桩的质量验收。 图11.

18、1 广州市邮件处理中心12.2、工程名称：广州逸彩新世界第一小区江边组团（T1-T3单元）商住楼工程位于广州市芳村珠江桥西桥双桥路东侧，珠江河以南地段。工程建筑总面积43279 m2，含3幢地上20层，地下2层的建筑物。工程场区位于珠江河以南地段，属于珠江冲积平原。施工现场地下水位较高（在原土面下1米），受珠江潮汐影响大。溶洞顶面砂层较厚（1016m），溶洞顶板岩层较薄（0.31.2m)，溶洞所处深度不同，最浅的0.22.2m，最深的达到46.9m。共有93个桩位被溶洞区域覆盖。经溶洞处理抽芯检查后得出，溶洞灌注填充率达到92%，使后继的冲孔施工过程中减少溶洞塌方事故的发生，并获得安监站、甲方、监理一致好评 图11.2 逸彩新世界第