溶洞处理方案

一、工程概况：桥址区地层从上到下依次为：填筑土、种植土、淤泥质土、粉质黏土、细砂、中砂、粗砂、角砾土、圆砾土、碎石土、卵石土、风化煤层、风化页岩、风化砂岩、风化灰岩、风化泥灰岩、风化粉砂岩。灰岩中，水量较贫。岩溶水主要赋存于灰岩岩溶发育部位，基岩在钻连通性，且存在较大的储水空间，其水量丰富。地下水的补给来源于大气降水及砂层和溶洞、溶隙的侧向迳流补给，向下游排泄。溶洞情况：通过对桩基地质勘察资料统计，绝大部分桩均存在溶洞，且溶洞数量都在

2

个以上，溶洞高度～26.9m

不等，其中

8m

以上溶洞共有76

个，有全充填、半充填、无充填三种。溶洞充填物有粉质粘土、灰岩碎块、卵石土。马渡互通桥、乳源河及江湾河桥溶洞数量统计表见表

2-2。表

2-2

桥梁溶洞数量统计表工程名称

已勘察

溶洞

溶洞桩

0～3m桩数

所占比

高

3～8m高

8m

以上高

备注总桩数马

渡

互

497

个 280通桥

例56%

溶洞

溶洞

溶洞470

个

153

个

51

个

含匝道桥乳

源

河

102

个 82大桥

80%

332

个

88

个

13

个江

湾

河大桥

85

个

49

58%

50

个

37

个

12

个三、施工方案方案概述根据地质勘察资料，本工程溶洞有全填充式、半填充式和无填充旋喷帷幕）和施工过程处理（钢护筒跟进、抛填片石、粘土和水泥）两种方法施工溶洞桩基，以达到安全、质量可控、实际操作可行和成本最佳的预期目的。对于大型溶洞，在桩基开工前必须进行预处理，钢护筒跟进、抛填片石、粘土、水泥等过程处理是对预处理缺陷的一个应急处理方法。施工前的准备3.2.1

人员组织

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。同时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。3.2.2

材料准备根据分析掌握的数据，准备足够的粘土、回填的片石及钢护筒，以便能在出现溶洞时及时处理。3.2.3

机械配备生故障或损坏时无替换的设备而导致停工待机状态。全填充式溶洞处理方案对于全充填的大型溶洞一般采用压浆或旋喷帷幕法处理溶洞桩基，。3.3.1.1

概述(压浆法)

钢管（与隧道大管棚施工类似）打入溶洞底部。在钢管底部起至上50cm

范围内进行梅花形钻孔，钻孔间距

10cm。注注浆压力

2～3Mpa

左右。注浆过程中，当注浆量明显变小时，将钢管提升50cm

后再进行注浆，直至将溶洞内填充物在桩基施工范围内全部固结。3.3.1.4

施工工艺(压浆法)1、布孔根据桥墩桩基布置和溶洞分布，浆液扩散半径取经验值

0.6m，在溶洞桩基钢护筒周围向外

50cm

1m左右布置，注浆孔布置图如图

3-1

所示。图

3-1

注浆孔布置图2、钻孔用地质钻机钻注浆孔，钻穿溶洞顶板后取出套管及钻具跟进Φ89mm

钢管。采用小型机具将钢管打入溶洞填充层至溶洞底部。3、注浆注浆材料及配比参数注浆材料采用

现场情况可做适当调整。注浆压力

3MPa～5MPa

整注浆压力，而是控制浆液的注入率，并且记录浆液压力的变化。当压力发生突变时，应及时检查是否发生异常情况或者停止注浆。注浆范围根据相关实验和以往实践经验，注浆时浆液扩散半径取

0.6m，注浆的范围如图

3-2

所示。由图

3-2

可以看出，采用压注水泥浆法对溶洞桩基进行预处理，工安全。图

3-2

理论注浆范围注浆过程①试泵回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力时，持续二、三分钟不出故障，即可结束。②安装注浆管和止浆塞

CS

胶泥的麻丝绳饶成不口空余部分，填充

CS

塑胶泥，使注浆管和止浆塞固定。注浆管外露的长度小于

30～40cm，以便连接孔口阀门和管路。注浆管安装放好后，在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入。③压水实验压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续

④浆液配置按设计要求的水灰比用高速拌浆机拌和水泥浆液。⑤注浆注浆前用

～2

倍于注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好检查设备机况是否正常；使设备充分热身。试运行时间为

20min。注浆时采用自下而上，分段进行灌注。将钻具与注浆泵连接好，先向孔内通清水

15

分钟或看见孔口返出清水后则进行注浆。注浆水灰比

1:1

后进行注浆；可若地层漏水严重，则可适当减少水灰比。根据施工控制显变小、压力维持在

2MPa

时停止注浆，5min

后进行补注。如补注时注浆压力大于

2MPa

则将钢管提升

50cm

将溶洞内填充物在桩基施工范围内全部固结。3.3.1.5

方案概述

（旋喷帷幕法）工艺，即采用护筒中心点按

2.05m

直径的圆周，均布

15

个单管高压旋喷桩，旋喷桩的直径为

50cm，旋喷桩施工完成后，桩与桩之间紧密搭接形成帷幕，从而起到冲孔中的护壁作用防止溶洞漏浆塌孔。混合，同时将喷杆旋转和提升，经凝固后形成圆柱状固结体。出现，同时采用此情况进行处理。灌浆采用

4h

的浆液应废弃。高压旋喷施工主要施工机具和施工相关参数如表

3-3

和表

3-4所示。表

3-3

主要施工机具表项 目 规 格旋喷设备

单

位

数

量

备

注套

1

需周转

1

次表高

套管钢管

φ159×10mm履带吊

50t电焊机

m台台

5012

可周转

3-4压旋喷施工相关参数表项目 参数水泥 普通硅酸盐水泥水灰比浆液 压力（MPa）水泥用量喷嘴直径（mm）喷嘴个数注浆管（个）注浆管外径(mm)提升速度旋转角7～10

天强度桩径

～120～25880kg/m3～～15015～20cm/min360～1Mpa0.5m3.3.1.7

施工工艺（旋喷帷幕法）1、布孔以Φ桩基为例，护筒内径一般为

1.75m，以护筒中心为圆心Φ2.05m

为直径，将高压旋喷桩均布在Φ2.05m

直径的圆周上。设计旋喷桩直径为

15

3-3所示。图

3-3

高压旋喷帷幕平面布孔示意图旋喷桩主要通过套管来定位及导向，套管采用φ 159mm、壁厚10mm

的无缝钢管。布孔时，要注意控制孔的垂直度，当护筒垂直度的影响。2、钻机就位管桩位，其偏差不大于2cm，成孔偏斜不应大于

%，钻孔的有效深度应超过灌浆设计深度

～0.5m。3、引孔钻进中，详细记录孔内岩性分层变化情况，以便掌握准确的地质资料。此外，在钻遇下列情况时，如坍孔、钻速变化、卡、掉钻、失水、回水改变等均应详细记录。4、拔

出岩芯管、插入注浆管度。在插管过程中

，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过

1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。5、旋喷提升钻孔深度和垂直度等参数达到要求后，进行高压旋喷桩（注浆）施工，高压喷射器下入孔内最低深度后，先按照规定参数进行送浆时，旋喷桩搭接段长度不小于

30cm。管尾部设一过滤器。注浆需要。当浆液比重与设计规定值超过

时，应重新调整浆液水灰比。旋喷注浆过程中，须专人负责经常调整、检查高压泥浆泵压力、程中，应及时准确填写施工记录。备，离地存放。6、孔口补浆当高压旋喷桩（注浆）结束后起出旋喷管，及时观察旋喷孔内水面压力。7、钻机移位浆泵及输送管道，然后将钻机移位。四、施工应急处理措施各种突发事件的处理措施4.2.1

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，当冲锤穿破溶、土洞顶板，孔引起地面塌陷。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或狗头石（直径10-20cm）和粘土，配备一台

ZL50C

岩，在

1-1.5m

范围内变换为小冲程，逐渐将以防止卡锤。况，如果进尺由慢突然变快，或泥浆面突然下降，这时说明击穿了未知溶洞，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。例

使冲孔顺利穿过溶洞。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，其施工方法充填片石和粘土，泥浆护壁通过。固壁，直至漏浆现象消失。塌严重，则迅速提起冲锤，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。4.2.2

过串珠状溶洞应急处理措施钻进速度判断出孔桩接近溶洞顶部岩层时，提起冲锤、钻杆，移开回转钻机，采用冲击钻机冲孔。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受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的。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，车就位，密切注意泥浆面变化，一旦穿通溶洞后，提起冲锤，向孔内回灌泥浆，向孔内回填片石和粘土，如果不发生塌陷，则用冲锤冲击放。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小冲程锤击，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，要及时提起冲锤，防止塌孔引起卡锤。(3)、在溶洞内采用小冲程冲击，以防止卡锤，同时清理洞内的斜。六、安全、质量保证措施安全保证措施(1)冲孔桩施工时，应查明土洞、溶洞分布范围和类型，确定处到施工时心中有数；施工中如遇到溶洞，发生坍孔，则操作司先提起冲锤，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，以防止斜孔和卡锤。待处理完成后，再进行重新冲孔作业。机旋转范围内。(3) 钻孔接近溶洞时，必须严格掌握松绳量，要勤松、少松，防止击穿岩壳卡住钻头。(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，各类密封套完整良好，无泄漏现象；安全阀中的安定期检修，保证正常使用。质量保证措施6.2.1

施工组织管理方面的措施（1）邀请设计、监理、科研和大专院校等单位专家参加技术攻关研讨会，制订切实可行的施工方案。（2）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。（3）组织技术革新、质量管理和科技攻关组。6.2.2

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。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，待冲到不偏孔为止。重，回填后以小冲程钻进，钻头平稳后再加大冲程造孔。（3）卡钻的技术对策时提起钻头进行抛填处理。②在距溶洞顶板以上30-50cm

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，