2023年桥梁桩基溶洞处理.docx

桥梁桩基溶洞处理 武汉建工股份桥梁岩溶桩基施工专项方案 岩溶地区由于地层岩性软硬不宜，裂隙发育，溶洞的位置、大小、深浅变化多，即使工程地质勘察钻探时一桩一探，一桩一分析，桩基施工时采取超前地质钻探，仍不能准确把握复杂的地质情况。另外钻探有时会留下钻杆、钻头等遗留物，增加了施工的难度系数。这些都给桩基施工造成一定的困难，因而施工中容易出现问题。对此应做好充分准备，有针对性地采取相应措施，防止桩基质量事故的发生。 一、岩溶裂隙及小型溶洞的处理 对岩溶裂隙及小型尺寸定义为0.5m以下，其危害性相对较轻，一般冲击钻孔施工通过溶蚀裂隙发育密集段时，工艺上要求通常进尺一段深度时必须回填一定量粘土，在冲锤冲击作用下挤入裂隙堵塞桩孔周边溶蚀裂隙，同时可以保持泥浆密度。裂隙对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆。 主要处理措施为： 1.1、入岩前，准备充足的水源和1～2台水泵，同时准备足够的粘土、片石等溶洞处理所需要材料。片石采用强度≥30mpa石灰岩，片石粒径为15-50cm。 1.2、密切注意护筒内泥浆面的变化情况，当泥浆面迅速下降时，证明在漏浆，首先要赶快补水，然后将片石加粘土按6：4的比例往下投入孔内再重新开钻。当再次漏浆时，仍按上述方法处理，即可逐步解决裂隙漏浆的问题。 二、一般溶洞处理 一般溶洞是指洞高一般小于4m，连通性较差的溶洞。一般溶洞施工以做好预防为主。钻孔前在附近储藏大量粘土、片石及一定数量的袋装水泥，钻孔施工过程中，要求配备水泵和充足的水源，保证一旦漏浆，可以立即进行补水补浆。 对于空溶洞或半充填的溶洞，特别是超前钻显示漏浆的溶洞，在击穿洞顶之前，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻，要专人密切注意桩机底盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，说明已穿越溶洞顶进入溶洞。应根据溶洞的大小和洞内的填充物采取不同的技术措施。首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提钻，防止埋钻，然后用铲车或小型挖掘机（60型）及时将准备好的片石、粘土按适当的比例抛入、必要时投以袋装水泥，仍采用小冲程轻砸，用桩锤击碎后让黏土和片石充分挤入溶洞内壁发挥护壁作用。直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此后可用冲锤进行适 武汉建工股份当挤压，直至把桩基周围的溶洞都填满或堵死为止，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越溶洞。击穿溶洞顶板后，要用冲锤将溶洞顶板处的桩孔修理圆滑，以防卡钻或卡钢筋笼。 假设溶洞内进尺过快，那么在孔底已穿过溶洞底后，再次提升钻头，投入片石、粘土，重新进行冲砸，使块石与粘土在溶洞内挤密形成一道环壁，保证成孔质量。 每遇到一层溶洞，无论是否漏浆，是否为充填溶洞均应向孔中投入一定数量的比例为6：4的片石、粘土，然后用小冲程冲击投下的混合物，使其挤入裂隙、溶洞内，如此反复操作，屡次挤入溶洞通道固壁。在钻进过程中，应适当增加粘土数量，提高泥浆密度。假设溶洞充满后孔内有漏浆现象，可抛填水泥包、粘土包并用小冲程挤压，使水泥与泥浆混合填充在漏浆的缝内，使缝隙饱满，待水泥与泥浆凝结后再恢复冲进。 三、大型溶洞处理 3.1、回填封堵漏浆 遇到较大的溶洞，特别是溶洞底部原本存在漏浆源的半充填溶洞，在溶洞形成的过程中已充填的粉土、卵石等将漏浆源堵住，冲孔过程中充填物滑落或被重新揭开，造成重新漏浆。为了堵住漏浆源，发现漏浆后，集中水泵向孔中补水以保持水头，同时立即向孔中抛袋装水泥，然后向孔中投入3～5m厚粘土、片石混合物，待漏浆停止后重新冲孔，冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前，然后停止6～2023h。如此反复操作，直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止。 3.2、钢护筒跟进法 遇到特大型空溶洞或半充填的溶洞时，为防止漏浆造成孔壁坍塌，采用预钻孔，然后埋钢护筒隔离上部松软覆盖层的方法进行处理。穿越大型空溶洞或半充填的溶洞时，采用护筒跟进法可到达较好的效果。即先采用较大直径的钻头冲击至溶洞顶， 1.0m以后下内护筒至孔底，在换小钻头继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土、片石混合物，采用反复冲击的方法将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。此方案的关键在于： a、内护筒必须位置准确；b、内护筒必须具备足够的刚度； c、击穿溶洞后及时回填粘土、片石混合物。 对于桩基穿越溶洞高较大的空洞时，采取下钢护筒的处理方案。冲击钻冲穿溶洞后，打入比孔口护筒稍小的钢护筒，用导向锤将钢护筒振至溶洞底岩面。钢护筒跟进法一般情况下必须同时结合采用溶洞内回填片石冲进以及溶洞底部与护筒脚之间的封 武汉建工股份堵处理，否那么处治效果可能大打折扣。 3.3灌注砼护壁二次成孔钻进法 对于桩基穿越洞高较大且填充物为流塑状溶洞时，由于溶洞较高，且泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，如果采用单一的回填片石和砾石等或回填片石后下钢护筒的方法，回填物可能随流塑状填充物涌向桩孔，抛填数量难以估计，清孔困难，在施工砼灌注桩时存在质量隐患，且大量泥浆涌入桩孔或砼大量流失极易造成断桩。因此，在穿越填充物为流塑状的大尺寸溶洞时，还可以采用以下方法，即钻至溶洞底板后，不用清孔，即向孔内灌注水下砼到溶洞顶0.5m左右，待砼到达7d强度后，重新钻进。灌注的砼会在桩孔周围形成一个圆形或半圆形围护，可有效防止溶洞内流塑状填充物涌入或砼流失而引起的断桩。 四、多层溶洞处理 通过由小型和一般溶洞组成的多层溶洞时，岩溶发育层溶洞数量多且期间多夹杂风化裂隙岩体，一般多出现漏浆、斜孔等病害，因此处理方法可采用处理多个一般溶洞的方法一一解决，由于溶洞规模较小，钻探范围有限，钻孔一般不能穿过所有桩孔范围的溶洞，因此钻探资料往往不能如实反映岩溶发育情况，而将一些深层的小型溶洞遗漏，这些小型溶洞在施工时才被发现，于是时常出现原设计桩底高程不能满足终孔要求现场变更的情况。 由大型溶洞组成的多层溶洞的处理可综合采用灌浆法和内护筒法，可以采用全套护筒法，穿过溶洞使钢护筒底部支撑在溶洞底板或顶板上，接着重新再护筒内钻孔，如还是漏浆，那么采用下内护筒等方法进行处理。 多层溶洞，根据溶洞层数、大小和填充物的情况，采用片石、多层护筒嵌套施工相结合的方法进行处理。开钻前，根据工程地质纵剖图，确定哪层溶洞需埋设钢护筒及个数，开孔时根据埋设钢护筒的数量确定孔径，一般内套护筒比外层护筒小15cm，最内层护筒内径不小于设计桩径+0.15m。处理溶洞前，外层护筒应穿过砂层，以防塌孔。应根据不同护筒直径选用不同的冲锤。 五、不完整溶洞处理 岩溶地区相对较复杂，常会遇到岩面呈斜面、陡坎、石笋、溶沟、溶槽等复杂情况，处理这些情况，可采取两种方法： a、抛填粘土片石，反复冲击成孔在孔内分层抛填片石、粘土，然后冲击钻反复冲击成孔，直到完整岩面。如在冲击过程中，出现冲击钻头有偏移情况，那么要及时再参加 武汉建工股份片石、粘土，然后再反复冲击，此时，冲程不宜过高（2.0m左右），并注意控制孔内泥浆浓度。采取这一方法的优点是操作程序简单、工期短、本钱低，易于连续钻进作业，但如覆盖层为砂层或含砂较多的粘土，那么成孔后清孔难度相对较大，且易出现漏砂情况。 b、压浆固结 先勘探清楚桩孔位置岩面的具体情况，然后利用地质钻机钻孔压浆，平面布置要根本均匀，但对于沟、槽及岩面较低部位可相对加密，孔深要根据岩面情况及所需固结的厚度来确定，固结厚度范围控制在护筒刃脚上方50cm至岩面最低点，周边宽度控制在比桩径大1.0~1.5cm范围内，岩面砂、粘土层压浆固结完成并到达一定强度后，可开始进行桩根底钻孔施工。采用这一方法的优点并达一定强度后，可开始进行桩根底钻孔施工。采用这一方法的优点是固结完成后，可按普通地层情况进行钻孔钻进，不易出现漏砂情况，清孔容易，质量易保证，但其工期相对较长，本钱也较高。 六、岩溶通道串浆、串孔处理 连通孔是指由于场地岩溶裂隙发育，地下水丰富，有连通性好的溶洞存在，使得相邻的桩孔在桩身的某个部位被溶洞贯穿。相邻桩在成孔和灌注混凝土时常有干扰现象，如其中一个桩孔冲孔时，相邻桩孔内水面或淤泥面相应翻动。如有的钻孔暂时停钻或终孔时，由于受邻桩孔钻进影响，冲洗液相互串通，使岩粉和沉渣增多；在灌注混凝土时，混凝土有时会通过荣西流入邻近正在施工的桩孔内，影响临近桩孔的正常施工。 遇到此种情况不可勉强向下施工，应根据地质资料进行判断。假设溶洞不大，可向孔内回填粘土，并掺入一定量的片石、卵石、漂石等石料，使其形成具有一定强度和厚度的护壁，阻隔两孔，使之无法串通；假设溶洞较大，可将整袋粘土抛入孔内，分层参加一定量的袋装水泥，防止施工过程中出现漏浆、塌孔现象。 施工时假设通过露部位发现各桥墩位处存在地下横向贯穿溶洞，为防止相邻桩孔在成孔和灌注混凝土时相互干扰，首先考虑整条施工顺序，采用间隔施工，协调好各个施工钻机之间的关系，当一个桩孔终孔进行清孔灌注混凝土时，相邻有干扰关系的桩孔施工必须暂停并提升钻具，以防止清孔不干净影响混凝土的成桩质量。为防止混凝土进入相邻桩孔，在相邻桩孔内投入粘土封堵，待混凝土灌注完毕后，清理孔内的粘土，继续钻进成孔。 七、深大溶槽处理 深大溶槽所在位置处成桩，其穿过的覆盖层厚度往往比周边桩孔深数十米，另外由于溶槽底部往往聚集有类似溶洞充填物的软塑状甚至流塑状土层，动力触探次数一般仅 武汉建工股份1~2，溶槽底部基岩面起伏不平整，溶洞以及裂隙孔道发育，因此冲孔中时常遇到成孔困难，护筒变形、塌孔、漏浆甚至地面塌陷等病害多现象，影响程度不亚于大型溶洞，因此对此类岩溶类型需加以重视。通过动弹次数1~2的覆盖层土或溶槽时，成孔孔壁稳定性一般难以保证，宜采用预注浆固结或下钢护筒全程跟进方法。 八、施工本卷须知及处理措施 1、卡钻事故处理 卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，钻头倾斜，卡在溶洞顶板岩石不同部位。 防止卡钻措施为。严格控制冲程，在施工过程中细心观察，根据不同的地质情况掌握好冲程。如在基岩中采用3~5m的冲程，在靠近溶洞顶月1m处采用0.5~1.5m的小冲程变化冲进，要求轻锤慢打使孔壁圆滑稳固，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿，防止因冲程过长导致卡钻。经常检查钻机运转性能，对于故障隐患早发现早解决。 遇到卡钻时不能慌，更不能强行提拉，野蛮施工，以防塌孔、埋钻。施工时由于钻机操作手经验缺乏，卡钻时强行提拉，最后使钻机翻到钻孔左前方，使钻机遭受较大损失。 遇到卡钻时首先分析原因，然后对症下药。假设卡在顶板岩石中部，可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出。假设斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓提起；假设卡在顶板岩石下部，那么可利用大钻头上下松动，由下向上顶撞的方法，轻打卡点的石头将顶板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。 卡钻严重时，用钻机本身提钻时钻机尾部会翘起来引起平安事故，利用钢丝绳和千斤顶给钻头一个外力，再用钻机轻打卡点石，或者采用“振动爆破法〞处理，即将经过周密计算和经验总结的一定药量的防水炸药用垂陀放入孔内，沿锤的滑槽放到锤底，而后引爆。震送卡锤，再用卷扬机和千斤顶同时提拉。 卡钻钻头取出后应停止向下继续钻孔，回填片石和粘土快，一般回填高度为1.5米，调整钻机冲程后反复冲砸，在顶板上部形成坚硬柱体以传递冲力，冲击使卡钻的突石、溶