溶洞处理方法

1、冲孔灌注桩溶洞处理方法 1.由于本工程地质的特殊性，每根灌注桩必须做超前钻探。通过超前钻资料显示，约有30%的桩存在溶洞，大部分溶洞高约在0.37.38m之间，最高达到13m，微风化岩有泄水现象。     2、溶洞的分类 根据地质勘察报告，可将本工程的溶洞按以下标准分类： 2.1 按溶洞的大小分：a：小溶洞，洞高<3m；b:大溶洞，洞高>3m。     2.2 按洞内有无添充物分：a:有充填，已填满，包括亚砂土和亚粘土充填，有可塑、软

2、塑和流塑之分；b:半充填，有一半左右充填。c:无充填物，为空洞。     2.3 按是否漏水分：a:全漏水，与其它溶洞相连；b:半漏水；c:不漏水。     2.4 按溶洞垂向数量分：a:单个溶洞；b:多个溶洞或串珠溶洞。     3、冲孔灌注桩溶洞处理方法 经专家讨论，溶洞处理方法的原则:第一保证施工安全；第二保证不影响周围临近已成桩的质量；第三能够成桩。根据以上处理原则及超前钻资料，冲孔灌注桩溶洞的处理具体有以下

3、几种方法：3.1 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，这时不管溶洞有多大，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。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，可以按无溶洞的情况施工。3.2 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，可采用片石、粘土和整包水泥(按1 m3：3 m3：075 t比例，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石)回填冲击，用0508 m小冲程，不

4、循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒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塌孔。严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成塌孔，导致钻头被埋在孔内，护筒埋置采用钢护筒跟进法。对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时采取投放片石、粘土，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。

5、     3.3 钢护筒跟进法  溶洞较大（洞高>3m，单层或多层溶洞成垂直串珠装）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，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。 当桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁塌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。     3.3.1钢护筒选择。内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=(h+H)m(h为地质超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30cm的高度

6、)。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，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为9mm为宜，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。     3.3.2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筒，用吊机(或桩机自身重量)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

7、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。钻头直径大于钢护筒外径3  5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。 如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小，不能满足护筒下沉要求的，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，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。     3.4 注浆法 溶洞层数较多，为串珠状。溶洞位置勘察准确，洞高大于0.5米，小于3米，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起塌方的情况，采用预先压注水泥浆，待水泥浆压注工作完

8、成24小时后开始钻进。压注时压力控制不大于0.4Mpa，并直到稳定2秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻孔冒浆为止。     4、施工中出现的问题及处理     4.1 塌孔 如果有透水层，当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层失稳，形成漏斗状塌孔。     4.1.1预防塌孔的方法:     4.1.1.1 采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落在亚粘土

9、层上，再继续冲击成孔； 4.1.1.2 发现漏浆及时补水。     4.1.2塌孔的处理方法:     4.1.2.1 当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻孔;     4.1.2.2 当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在塌孔的剌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。     4.2

10、0;卡钻 卡钻的原因和处理方法: 4.2.1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；     4.2.2孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻头打圆孔，不用一字钻；     4.2.3十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。 钻头在冲击填充的片石时，冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下，可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头上的石

11、碴松动后再提出。     4.2.4钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。 钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸掉顶板岩，一般用药量为300500g，一次不行可反复几次，在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。 4.2.5发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。   &#

12、160; 4.3 斜孔 由于溶洞面倾斜或出现探头石，致使钻头沿软的低的部位下滑造成斜孔。解决办法是回填片石，用小冲程打紧锤反复冲击，直至调正过来为止。但过大的冲程会导致成孔不圆，造成斜孔，一般以24m为宜。     4.4 漏浆     4.4.1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。施工时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，并马上补水，防止水头高度继续下降。

13、 4.4.2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、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。     4.5 埋钻 埋钻是由塌孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后塌孔，钻头便被埋在孔中。 处理方法:     4.5.1人工挖土钢护筒跟进法：桩孔钻进10m以内，地下水易于控制，没有大的承压力，人可以下到桩孔中去边挖塌

14、落的泥石，边护筒跟进，一直挖到钻头位置，护筒也跟进到钻头位置。 4.5.2真空吸渣法：将导管置于塌孔的底部，用9m3空压机通过5066 mm钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于塌孔石头的粒径不大于25mm的情况。     4.6 其它注意问题     4.6.1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掉锤现象。 4.6.2混凝土塌落度以1820cm为宜；浇筑导管必须

15、密闭良好，浇筑时先放置隔水塞，浇注混凝土必须连续、快速；混凝土灌注比理论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。      5、结语 通过以往的工程的实践，一般认为：做好超前地质钻探，重点注意冲桩成孔，控制灌注混凝土，一定能控制好溶洞处理效果，确保工程质量。桩基裂隙及溶洞处理专项方案桩基础施工中经常碰到溶洞及岩石裂隙等不良地质。1、裂隙的处理方案裂隙是地应力释放在岩石中产生的裂缝,它会导致桩孔的漏浆、掉石块,甚至卡钻、掉钻、塌孔等事故。现场施工人员事先熟悉该桩位钻探资料，当进尺达到不良区段时，严密监控孔内

16、水头，当发现水头出现下降时。判断是裂隙还是溶洞。当为裂隙时，水头下降较缓，这时提钻2-3m ，同时向孔内投入粘土块和少量水泥，调整泥浆稠度。当水头下降较大时，可补入泥浆保证孔内水头压力。待孔内水头稳定后，继续钻进。2、溶洞的处理方案 根据溶洞的洞高和洞内的填充物情况，对溶洞采用不同的处理方法，主要的处理方法有：抛填法、静压化学灌浆法、灌注混凝土填充法、套放大小钢护筒法等。1.抛填法溶洞范围小，溶洞高度小于1m，对照地质图，当钻至溶洞顶板l m左右时，减小冲击钻冲程控制在11.5m ，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐击穿溶洞，溶洞一被击穿，孔内水头迅速下降，

17、这时立即向孔内补充泥浆，同时提钻至孔口，并向孔内投入片石、粘土块和水泥，填充溶洞，当孔内水头稳定时，用测线测出回填厚度，当回填厚度大于l m时，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。穿越溶洞范围的桩钢筋笼在溶。发现异常情况及时采用以上方法,反复冲砸，填塞溶洞，挤密护壁，直至顺利穿过溶洞。洞上下各1m范围在钢筋笼的定位筋焊接厚4mm的钢板圆筒，在圆筒外增加四根定位钢筋 2.（静压化学灌浆法）施工方法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。

18、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。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13m的，在钻孔桩施工前先进行预处理，采用静压化学灌浆法固结填充物和流砂，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。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

19、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，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

20、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80m

21、m，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，如溶洞空间容积大、倒水性强，则在混凝土干料中添加一定量水玻璃。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、灌注混凝土填充法1、溶洞的高度在1.03.0m之间，且溶洞为填充或半填充的，则先向抛填片（碎）石、砂混合物和注水泥浆，然后用小冲程冲击片石挤压到溶洞边形成泥浆碎石外护壁，水泥砂浆将片石空隙初步堵塞后，停止冲击，24小时后，待水泥的强度达到2.5M

22、Pa后，再继续冲击，穿过溶洞。2、护筒跟进法1.溶洞高在3.0<h<5.0m，对于多层溶洞间距较小的采用钢护筒穿越处理。先用冲击锤进行冲孔、扩孔处理，然后采用振动锤将钢护筒振动下沉至溶洞底部，为保证钢护筒的强度和刚度，每隔2m，设置加强钢板箍。3、溶洞高大于5.0m（多层），且溶洞间距较大时，拟采用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的方法进行施工。内护筒长度L=h+2m（h为地质超前钻确定的多层溶洞高）内护筒内径应比设计桩径大20cm左右，外径应小于外护筒内径5cm左右，若遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小35cm。1、内护筒长度的确定护筒长度：Lh2（m）（h为多层溶洞高度）2、内护筒内径的确定：内护筒内径应大于220cm，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