溶洞处理技术范文

溶洞处理技术范文（精选12篇）

溶洞处理技术 第1篇

渝湘高速公路中兴隧道 ( K50 + 064. 58 ~ K56 + 170) 全长6 105. 42 m, 位于重庆市武隆县境内乌江北岸, 是全线第一长隧道。隧道区属乌江侵蚀河谷发育的峡谷溶蚀、剥蚀中低山区, 地势陡峭, 沟谷深切, 属单斜构造, 地表分布有众多岩溶洼地、漏斗、落水洞等, 为岩溶的主要补给区。隧道最大埋深1 000 m, 穿越地层依次为第四系全新统、三叠系中统雷口坡组、三叠系下统嘉陵江组、三叠系下统飞仙关组、二叠系上统长兴组、二叠系上统吴家坪组、二叠系下统茅口、栖霞、梁山组以及志留系和奥陶系, 岩性主要为石灰岩、页岩和砂岩, 地下水主要为岩溶水和基岩裂隙水, 是典型的岩溶发育区。

1 溶洞分布及基本情况

中兴隧道在施工过程中先后揭示了多处大溶洞和岩溶裂隙 ( 图1为中兴隧道主要溶洞分布平面示意图) , 大致可分为三种溶洞类型: 大型溶洞伴有突泥突水、岩溶裂隙涌水和溶腔。各个溶洞的形态及涌水状况描述如下:

K54 + 919: 开挖至掌子面发生突泥突水, 持续2 h, 突泥突水量约15万m3。掌子面左下角有一个向左上方延伸的分支大溶洞, 底部溶腔直径约6 m, 向上方延伸的溶洞直径约3 m, 向左边延伸的溶洞直径约2. 0 m, 溶洞深度无法探明。

K54 + 380: 掌子面右下侧3 m×3 m范围内共11个探孔出现压力水, 持续时间约60 h。揭示一直径约1 m×2 m的溶洞, 沿右侧墙脚下方向小里程方向斜向外延伸, 溶洞出水量约为600 m3/ h, 遇暴雨溶洞出水量剧增。

K56 + 070, ZK55 + 974: 该两处上导坑开挖时出现溶洞, 伴有大量涌水。右洞溶洞处于右侧边墙斜向下延伸, 溶腔直径约3 m, 左洞溶洞处于隧底中心, 竖直向下延伸, 溶腔直径约1 m, 两溶洞涌水持续26 h, 经探测, 两个溶洞互为连通。

K53 + 890: 掌子面施工超前探孔时, 向左下角探孔突然出现大量喷水, 喷水射程约30 m, 喷水持续240 h, 喷水量约4 000 m3/ h。释放完毕后揭示一溶槽直径约1. 5 m, 沿掌子面左下角向前延伸, 长度无法探明。

K54 + 120 ~ K55 + 300: 该段有6处掌子面开挖后出现多处股状压力水喷出, 拱顶及边墙均有大量裂隙出水, 呈线性雨状, 且持续时间长。

K54 + 063: 掌子面右侧出现高压力水, 喷水射程达15 m左右, 喷水持续120 h。掌子面右侧揭示一溶槽纵向沿边墙斜向小里程方向向上延伸, 溶槽最大可见深度约4 m, 宽度约2 m。

1. 1 溶洞系统特征

根据地质构造和气候综合影响情况及相应的环境特征, 隧道区所穿越的岩溶属深谷洞穴系统模式, 具有以下特征:

1) 有近于垂直通道如落水洞、漏斗等存在, 其深度较大;

2) 溶洞中地下水具有较大的坡降, 水压力较大;

3) 近于水平岩溶通道存在;

4) 洞穴系统出现垂直的多层结构;

5) 溶洞系统的地下水补给主要依靠落水洞、岩溶漏斗, 受大气降水补给明显。

1. 2 溶洞涌水特征

在施工过程中, 共发生5次特大涌水, 其特点是来势凶猛, 涨水速度快, 涌水量大, 尤其是强降雨天气直接影响溶洞的涌水量。2008年7月武隆地区普降暴雨, 日降雨量达到200 mm, 隧道溶洞出水暴涨, 导致隧道施工中断近一个月, 严重影响了施工进度。

2 溶洞的处理

2. 1 大型溶洞的处理

对于K56 + 070, K55 + 974, K54 + 919, K54 + 380, K53 + 890五个大型溶洞段的隧道洞身采取调整围岩级别和支护参数的措施, 以确保隧道结构安全。具体处治措施如下:

隧道开挖断面由原设计断面外轮廓扩大为洞口加强段开挖轮廓, 初喷混凝土厚度25 cm; 初期支护采用18号工字钢作为支撑拱架, 0. 6 m/榀, 全断面设置; 拱墙设置ф8钢筋网, 间距为20 cm×20 cm; 拱墙设置ф25中空注浆锚杆, 每根长度为5 m, 环向×纵向间距为1. 2 m×1. 2 m; 二次衬砌改为钢筋混凝土衬砌, 厚度60 cm, 施工时先在溶腔内做支撑模板, 以避免混凝土堵塞溶洞而影响溶洞排水。

溶腔内壁采取封闭围岩的方法进行处理, 先在溶腔内壁施打ф22砂浆锚杆, 梅花形布置, 间距1. 2 m, 每根锚杆长2. 5 m, 然后再挂设ф8钢筋网片, 最后喷射5 cm厚混凝土将围岩与空气隔绝, 防止其因水流或空气作用而出现掉块乃至坍塌 ( 见图2) 。

2. 2 岩溶管道及裂隙处理

对于K54 + 120 ~ K55 + 300段岩溶管道及裂隙采取增加砂浆锚杆、钢筋网片、格栅拱架等加强支护的措施进行处理。在加固初期支护的同时, 将排水设施一同施工, 以达到加固和排水的目的。

2. 3 一般溶槽处理

K54 + 063在开挖时出现压力水, 属于溶槽内存积大量的水压力所引起的; 开挖泄水之后, 该溶槽深度范围可见, 且没有出水现象。针对该类溶槽, 首先在溶槽内壁喷射5 cm厚的混凝土以封闭围岩面, 使其不再受到空气和水的侵蚀, 然后再回填混凝土, 确保其不会发生坍塌。

3 隧道防排水处理

岩溶发育地段的隧道, 对岩溶水的整治采取“堵、截、排、防”相结合的综合治理措施, 以排为主, 排堵结合。

3. 1 大型溶洞防排水处理

由于隧道历次涌水主要来源于K56 + 070, K55 + 974, K54 +919, K54 + 380, K53 + 890五个大型溶洞, 突发性强, 水量大, 且溶洞涌水与大气降水联系密切, 采取集中排水为主的方案。中兴隧道设计最大涌水量为89 000 m3/ d, 但经过长达一年的水文观测, 隧道最大涌水量为250 000 m3/ d, 远远大于隧道原有设计排水量, 施工过程中部分初期支护和仰拱被胀裂, 鉴于此特殊情况, 为确保隧道初期支护及二次衬砌安全, 采取在隧道主洞之间增设泄水洞的方案来排泄几个大型溶洞的涌水。泄水洞位于隧道两主洞之间正下方, 长1 800 m, 断面2. 5 m×3 m; 在每个溶洞处设置横洞与引水洞相连, 引水洞与隧道洞口一4 m×4. 5 m钢筋混凝土盖板涵连通, 确保隧道内涌水顺利排出 ( 见图3) 。

3. 2 岩溶裂隙防排水处理

岩溶裂隙出水的特点是分布较广、涌水量不大, 一般在拱顶和拱腰都有出现。针对此类型的岩溶水, 采取注浆堵截, 集中排放的方案进行处理。为了将渗水集中排放, 在涌水段拱部增加径向施作ф42小导管注浆补强措施, 具体参数为: ф42小导管每根长3. 5 m, 1. 5 m×1. 5 m梅花形布置, 注浆采用纯水泥浆, 水灰比为1∶0. 8 ~ 1∶1, 注浆压力为0. 4 MPa ~ 0. 5 MPa; 对集中出水点打ф89 mm引水孔, 孔深4 m, 并安装管头封闭的ф75引水钢管, 引水钢管端头1 m范围内钻孔, 再采取PVC管引排至中心排水沟; 加密环向盲管, 每5 m设置一道。

3. 3 单点岩溶出水

在隧道施工过程中, 单点岩溶出水是非常普遍和常见的, 一般经常用沿出水点开槽至拱脚, 埋设梅花眼钢管或透水性PVC管, 用三通与隧道纵、横向排水盲管相连, 最后经中央排水沟排出洞外。

4 经验总结

在岩溶隧道施工过程中, 必须加强地质超前预报探测, 对隧道前方的地质情况需要进行准确的预测。如揭露隧道侧壁及掌子面有小溶洞, 且溶洞越来越多, 则前方可能会有大型岩溶溶洞。此时应对隧道前方进行物探与钻探相结合, 打适量探孔以探明溶洞壁和隧道开挖轮廓线之间的关系, 提前作好穿越岩溶溶洞的应急措施, 一般岩溶隧道水和淤泥较多, 施工应注意安全, 预防突泥和突水。施工过程中关键应确保溶洞壁稳定和作好隧道防排水设施。

参考文献

[1]杨昌宇.武隆隧道岩溶暗河整治方案探讨[J].现代隧道技术, 2003 (6) :67-68.

[2]袁道先.中国岩溶动力系统[M].北京:地质出版社, 2002.

[3]李卫华.超前地质预报技术在武隆隧道) 岩溶地质施工中的应用[J].铁道标准设计, 2003 (s1) :165-167.

[4]JTG F60—2009, 公路隧道施工技术规范[S].

溶洞处理技术 第2篇

摘要:本文以武广客运专线XXTIV标北乡特大桥钻孔桩施工为实例，主要阐述岩溶地区钻孔灌注桩的溶洞处理的工艺原理、方案的选择、针对不同孔径大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等，通过本工程试验及实践，使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术得到了成功验证和发展，取得了较为成熟的经验。

关键词:武广客专 岩溶地区 钻孔桩基础 施工技术

工程简介

武广铁路客运专线

XXTJV

标北乡特大桥（DK1932+974.51-DK1937+010.89）位于广东省乐昌市北乡镇，北接大瑶山3#隧道，南接东塘隧道，距乐昌市约8km，横跨省道S248线。桥跨布置为124-32m简支箱梁，全长4071.27米，钻孔桩1113根，直径分别为φ1.0m和φ1.25m，其中50米以上的桩有139根，70米以上的有17根，最长桩孔深达92米。桥位处岩溶极其发育，大部分溶洞呈串珠状发育，桩基础最多的穿越23层溶洞。地表卵石覆盖层厚，最厚达65米。溶洞处理的成败关系到桩基础施工质量、工期和成本。

溶洞的分类

根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，溶洞可分为以下几种类型：

2.1 按溶洞的大小分 ①大溶洞：溶洞高度＞3m；②小溶洞：溶洞高度＜3m。

2.2 按溶洞填充状态分 ①全填充溶洞：洞内完全充填亚粘土、亚砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状；②半填充溶洞：洞内约一半有填充物，顶部为空腔；③无填充溶洞：洞内无填充物即空洞。

2.3 按是否漏水分 ①全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；③不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。

2.4 按溶洞垂向个数分 ①单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；②多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。

方案选定

根据溶洞大小及填充情况等，选定经济可行的处理方案

溶洞处理方法

4.1 压注双液浆法 注双液浆一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。

①目的：溶洞内注双液浆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施工工序的顺利完成。②加固原理：注双液浆加固的特点是注浆材料可在十几秒或几十秒内瞬间凝固，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体积的浆材可得1m3的结石体。对溶洞中的砂、砾等土体，浆液是通过渗透作用板结砂和砾的；对于溶洞中的稀泥等土体，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的溶洞，浆液是通过充填填满溶洞的。③工艺 压浆材料采用普硅32.5R水泥与化学剂（水玻璃）。a布孔 根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每个墩台布置6～8个压浆孔。b钻孔 用地质钻机钻80mm～110mm的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。c压浆 采用双液压浆系统进行全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。

4.2 灌砂、压浆法 灌砂压浆是溶洞预处理方案之一，一般适用于6～10m无填充溶洞的处理。主要通过灌砂填塞溶洞空间，采用压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实的混和体，防止在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。灌砂压浆孔和注双液浆钻孔施工方法相同。

灌砂采用干燥、洁净的中粗砂，并进行清筛，防止杂物堵管。一个桥墩内各注浆管内灌砂、注浆轮流进行。灌砂时分几次进行，第一次灌砂高度约4～5m，然后将注浆管插入灌入的砂中一定深度，向砂中压入一定量的水泥浆。压浆后采用清水冲洗注浆管，防止水泥浆粘附在管壁上，影响下一次灌砂、注浆。注入水泥浆初凝后，进行下一次灌砂、压浆，反复进行，直至灌满，使溶洞内充满砂浆。

4.3 填充粘土和片石法 粘土和片石填充适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，其方便、快捷，节省费用。

当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。

采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。

4.4 灌低标号混凝土法 对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土的方法处理。

施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法，当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。

4.5 钢护筒跟进法 在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取上述方法无效时，可采取钢护筒跟进法施工。就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，便于钻孔施工。①内护筒内径的确定 现场根据桩孔穿过大溶洞的数量，确定内护筒级数，每增加一级，内护筒内径增加0.2m，最小一级内护筒直径大于桩径0.2m。为保证内护筒的刚度，防止受压变形，钢护筒采用10mm 钢板卷制。下沉内护筒时，由大到小，分级逐次下沉进行。先钻大孔，下沉大护筒，再钻小孔、下沉小护筒。如果穿过1层溶洞，就采用1级内护筒，每增加1层溶洞，就增加1级内护筒。护筒跟进法施工顺序见下图1。②内护筒长度的确定内护筒长度的确定，护筒长度L＝h＋3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度），如果内护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。

岩溶地区钻孔桩施工方法

①岩溶地区钻孔桩施工工艺流程图见图2。②由于钻孔桩施工是个比较成熟的施工工艺，本文就不再叙述。

在岩溶地区钻孔桩施工中特别应注意以下几个问题：①施工准备 根据地质资料预测施工中可能出现的问题，制定施工方案，并向钻机操作人员进行技术交底。桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械。②钻孔 钻机时泥浆要稍稠，现场泥浆池内尽量多备些泥浆，在溶洞穿孔后及时补浆。施工中要加强钻孔地质检查、复核，并密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，钻头冲击岩层的响声、抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生。钻穿溶洞顶板时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水补浆，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补浆补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最终至不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。③灌注混凝土 灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1m以上，灌注完成后观察30分钟左右，如果混凝土面没有变化才拔出导管。

参考文献：

浅谈某铁路隧道溶洞处理技术 第3篇

关键词:铁路 隧道 溶洞 处理

0 引言

某隧道为云南省某新建单线铁路隧道,全长8435m,设计行车速度为120km/h。该隧道位于云贵高原边缘与横断山脉交接的大理、丽江地区,地势东高西低,北高南低,山脉和水系多呈南北向展布。属溶蚀、剥蚀构造中山、低中山地貌。沿线各时代地层分布较为齐全,沉积类型繁多,其间岩浆活动剧烈,岩浆岩规模巨大。沉积岩、早期火成岩因受高温高压动力变质作用普遍有不同程度的变质。测区构造复杂,断裂、褶皱发育,致使岩体节理发育、破碎。主要不良工程地质有富水断层破碎带、错落体、危岩落石、泥石流、岩溶、岩堆。水文地质条件复杂,地表水、地下水发育不均,部分地下水、地表水对混凝土具侵蚀性。

1 溶洞的概况

该隧道出口段施工至某里程时,掌子面围岩为Ⅲ级,岩性为灰岩、白云质灰岩,厚层状,岩层层理清晰,岩体完整。上半断面发育有一个溶洞,洞内充填块石、碎石夹黏土随爆破开挖自溶洞洞口涌出,涌出量于80m3,洞径约3.5米,块石直径为0.2～1.2m,最大块经3m,含泥量约占90%;有少量的浑浊的岩溶水沿洞壁流出。经在掌子面布设3个水平探孔探明,前方溶洞无水,充填物主要为块石、碎石及黏土等,判断为充填型溶洞。溶洞形态见图1。

2 隧道溶洞处理方案

2.1 处理方案选择原则

2.1.1 安全性。确保施工安全与运营安全,围岩累计变形量不大于10cm,衬砌完工后隧道不渗不漏。

2.1.2 可操作性强。要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平,并尽可能降低施工难度。

2.1.3 灵活性好。根据断面形状和尺寸,因地制宜地选择施工方案,而不局限于一种固定的模式,一旦一种方案不能实时或实时效果差时,能较好地转换为替代方案。

2.1.4 具有可连续性。需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同,能顺利地进行施工工艺、工序的转换。

2.1.5 经济性强。即在保证安全、质量并不破坏环境的条件下的投入最节约。

2.2 处理施工方案 首先保留并加固坍塌体,防止坍方扩大,然后施做套拱和超前大管棚,保证正洞开挖施工安全;管棚施做完成后挖除坍塌体,进入隧道正常开挖、支护工序,并对隧道基底进行注浆加固处理,增强隧底承载力;溶洞段通过后,进行拱部坍腔回填处理。

处理顺序为:封闭掌子面→施作套拱→施作超前大管棚→挖除坍塌体→洞身开挖、支护→边墙及基底加固处理→坍塌溶腔回填处理。

3 溶洞处理关键施工技术

3.1 喷射混凝土封闭掌子面 在未探明前方地质情况之前,为防止前方出现涌水突泥情况发生,首先保留并加固坍塌体,依靠坍塌体的支撑掌子面,防止塌方进一步扩大,立即对掌子面进行封闭处理。采用喷射C20钢纤维混凝土封闭坍塌体表面,厚度为20cm,掌子面前方自溶腔内涌出块石、碎石夹黏土等充填物稳定掌子面作用,坍体暂不挖除。

3.2 施作套拱和超前大管棚 为保证施工安全,拱部采用φ108大管棚超前支护并注浆加固溶洞填充物,从而形成复合稳定的固结体,使周围地层的力学性质得到改变,稳定性能加强;管棚尾端设钢格栅混凝土套拱,前端打入稳定岩层,形成有效的“棚护”作用。

首先在DK79+185位置施作导向墙。导向墙长1.5m,厚80cm,采用两榀格栅钢架定位,并起到增强刚度的作用。在钢格栅加上焊接37根1.5m长φ127的无缝钢管作为导向管,间距及外插角同大管棚,完成后浇注C25模筑混凝土。大管棚共37根,每根长20m,外插角为5°,大管棚环向间距为0.3m,注浆材料采用1:1的水泥浆,注浆压力为0.8～1.0Mpa。导向墙及超前大管布置见图2。

管棚钢管采用φ108无缝钢管,节长3m和6m两种,第一根钢管加工呈锥形,采用丝扣连接(丝扣长15cm,必须使用标准地质丝扣)。同一横断面内接头数量不超过50%,相邻钢管的接头相错量不小于1m,机械顶进。钢管前部四周钻注浆孔,孔径15mm,孔间距15～20cm,呈梅花型布置,钢管尾部留1.5m的止浆段不钻孔。

3.3 洞身开挖及支护 注浆完成后洞身采用微台阶法开挖,台阶长3～5m,开挖后立即施做初期支护结构,并采用喷射混凝土立即封闭掌子面。

初期支护采用加强支护参数。参数如下:全环设I20工字钢加强支护,钢架间距@=0.6m,拱墙增设φ42小导管注浆加固溶洞充填物,每根长l=4m,间距为1m(纵向)×0.8 m(环向),C25早强喷射混凝土厚度为25cm,φ8钢筋网网格20×20cm。

溶洞处理段围岩大部分为溶洞充填物,采用人工配合挖掘机开挖;对于石质围岩部分则采用松动爆破开挖,以尽量减小对溶洞充填物的扰动,避免引发二次坍塌。

3.4 边墙及基底加固处理 对隧道顶部进行注浆预加固处理仅保证隧道拱部开挖安全,边墙及基底围岩力学性能得不到改善,并且曾受到过扰动,极有可能会发生坍塌事故;另外,即使开挖安全通过溶洞段,也会因溶洞段与溶洞前后隧底岩性不同,使后期隧道衬砌结构沉降不均,从而造成衬砌严重开裂,甚至影响行车安全。因此,必须对边墙及基底进行加固处理。

3.4.1 边墙采用φ42超前小导管注浆加固溶洞充填物。小导管每根长L=4.5m,间距@=0.4m(环向)×2.4m(纵向),外插角α=25°,浆液采用1:1水泥单浆液,采用劈裂注浆方式,注浆压力为2MPa。

3.4.2 基底采用φ75钢管桩对隧底围岩注浆加固,加固范围为仰拱开挖轮廓线以下5m。钢管桩间距为1.0m,梅花形布置。钢管桩采用φ75 mm、δ=6mm的无缝钢管加工制作,每根长L=5.5m,尾端50cm伸入仰拱支护结构内,同时为增强结构的纵向刚度,钢管桩尾端之间采用I16工字钢连接,以增强整体受力性能。浆液采用1:1水泥单浆液,亦采用劈裂注浆方式,注浆压力2.0MPa。

3.5 拱部坍塌溶腔回填处理 为确保隧道衬砌结构安全,保证运营安全,需对拱部坍塌的溶腔进行回填处理。在综合考虑周边环境及溶洞状态,并结合隧道结构特点,采用C15泵送混凝土回填。为减小流塑态的泵送混凝土对支护结构的冲击力和侧压力,回填应对称、分次、分层施工完成,隧道支护结构两侧混凝土面每次施工高差不得超过0.5m,层厚不大于30cm,每次泵送混凝土厚度不得超过2m,且方量不超过50m3。

3.6 监控量测 在洞身开挖施工过程中,每5m设一组监测点,主要监测项目为拱顶下沉和周边收敛,密切监视每一工况下隧道支护结构的变形情况并及时反馈,指导下一步施工。

4 结束语

通过以上处理措施的实施,安全通过了此处溶洞,经长时间不间断量测表明,该段围岩变形已稳定,支护结构表面无明显渗漏水现象。尽管安全通过了此处溶洞,并且此次处理方案也直接为后面的几处溶洞的处理提供了借鉴经验,但是在今后的岩溶隧道施工中,必须加强地质超前预探、预报工作,对隧道前方岩溶进行准确预测,并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案,防止突泥和突水的发生。需要引起广大业内人员注意的是,溶洞处理一般只注重结构的环向刚度的加强,较为忽视结构的纵向刚度的加强,这样会因溶洞前后侧结构基底刚度差异而导致后期运营时衬砌病害的产生。

参考文献:

[1]铁道部第二工程局主编.《铁道工程施工技术手册.隧道》(下册)[M].北京.中国铁道出版社.1999.

[2]铁道部.铁路隧道施工技术规范[M].第1版.北京.人民交通出版社.1998.

[3]冯卫星,况勇,陈建军.隧道坍方案例分析[M].成都.西安交通大学出版社.2002.

[4]袁真秀.浅谈对隧道坍方的几点认识[J].隧道建设.2001.(3).

桥梁桩基础溶洞处理技术探讨 第4篇

1 望亭桥工程概述

望亭桥地处广州市花都区, 横跨天马河, 是花都汽车城连接外界的重要通道, 它的建成将对花都汽车产业发展起到至关重要作用。望亭桥采用30m跨预应力混凝土连续箱梁, 主桥长520m, 引桥两边各150m, 双向6车道, 设计时速40km/h, 桩基础采用直径1.8m钻孔桩。

2 望亭桥工程地质情况

场地上部覆盖层为填土、粉质粘土、砂层, 其中砂层厚达6~10m, 下部基岩为石灰岩, 场地内的不良地质作用主要为岩溶、土洞发育, 在场地内进行的106个桩位中, 发现有溶洞的桩位数为30个, 占总孔数的28.3%, 发现有土洞的桩位数为1个, 溶洞内大部分充填流塑状的粘性土或松散状的砂砾土, 少量无填充, 溶洞在钻进过程中泥浆渗漏严重。岩溶主要分布在5号墩至14号台的地段, 在0号台至4号墩的部位未见有岩溶发育现象, 其中5号墩、6号墩 (天马河中) 、10号墩~14号台地段为岩溶主要分布地段, 岩溶发育情况见表1。

3 望亭桥桩基础溶洞处理实例方案技术分析

由于望亭桥桩基础处场地岩溶发育, 溶洞大小、形状以及溶洞内充填情况都不同。望亭桥跨天马河, 两边河堤脚分别各有一个桥墩, 桥边又有一条直径2m进污水处理厂主管, 这些都给桥梁桩基础溶洞处理大大增加难度。在施工过程中对溶洞不同情况采用不同技术方案处理:

(1) 当溶洞洞高<2.5m时, 充填情况为充填、半充填或无充填时, 不进行施工前预处理, 直接钻穿溶洞, 充填粘土、片石 (见图1) 。

(2) 当溶洞洞高≥2.5m且<6m时, 充填情况为充填、半充填状态时, 采取钢护筒跟进, 钢护筒下到溶洞底, 嵌入岩层30cm再成桩上来 (见图2) 。

(3) 当溶洞高≥6m时, 溶洞处于充填、半充填状态。由于溶洞高度大, 如采用单层钢护筒, 当钻穿溶洞顶板时会产生瞬间塌陷, 因此必须采用双层钢护筒, 首先用直径2800mm钢护筒下到岩面 (钢护筒入岩不小于20cm) , 钢护筒将基岩以上第四系覆盖层填土、砂封住, 此时再次进行钻桩;把溶洞顶板钻穿并及时充填准备好的粘土、片石, 充填到溶洞顶后再次冲孔到溶洞底, 反复多次确定溶洞已填满, 再次钻孔, 用直径2200mm钢护筒下到溶洞底嵌入岩30cm再成桩上来 (见图3~4) 。

(4) 5号墩, 6号墩处于河堤脚、河中, 超前钻资料显示溶洞高达10~11m。特别是5号墩在钻探时发生塌陷, 钻孔口径只有110mm, 就能产生直径5m塌陷, 由于两个桥墩位置特殊, 且旁边又有进污水厂直径2m主管 (相距5m) , 如这两个墩在桩基施工时产生大塌陷将会产生重大事故。因此, 首先要对溶洞进行管波探测, 形成溶洞三维成像, 探测清楚溶洞大小、形状, 然后采取预注浆处理, 溶洞注浆工作完成后再钻桩孔成柱 (见图5) 。

(5) 桩基溶洞处理技术参数及工艺要求如下:

(1) 桩基溶洞处理技术参数

a.注浆孔布置原则

注浆孔间距2.00m, 呈梅花状布置。注浆钻孔布置范围暂定按洞高的1.5倍直径外延 (即溶洞按圆柱体考虑) , 洞高的1.5倍不足3m则外延3m, 洞高的1.5倍超过8m则外延8m。

钻孔施工时应采取岩芯并做好记录。施工顺序为桩位中心位置开始施工, 逐渐外延, 直到未发现溶洞或溶洞洞高小于0.30m为止, 原图中已布置的注浆孔可不再施工。如施工外延外排钻孔时还有溶洞存在, 则按2.00m网格间距继续向外延伸至完整地层或溶洞洞高小于0.30m为止。

由于场地内部分地段有污水管, 受其影响, 该地段注浆钻孔应根据实际情况作相应调整。

b.注浆孔深度控制

注浆孔孔深约15.00~31.00m, 以穿过溶洞底部2.0m为准。

c.注浆孔孔径及注浆管径要求

注浆孔土层成孔直径不小于准91mm, 岩层成孔直径不小于准76mm, 钢花管采用准48钢管, 壁厚3mm, 钢管续长采用螺纹接手连接, 下部管身开逸浆孔, 逸浆孔段长度3m, 管底开逸浆口。孔口密封注浆, 密封段长度为孔口以下不小于4m。

d.注浆压力及浆液配比

注浆压力0.3~0.6MPa, 注浆最大压力不得大于1.2MPa, 稳定压力为1.0MPa。注浆材料为32.5R水泥, 水泥净浆水灰比0.8:1.0, 水泥砂浆配合比采用水∶水泥∶砂=1∶1∶0.8。若遇岩溶通道、较大裂隙处, 浆液流失严重, 可视情况掺入3%和水玻璃和4%的氯化钙 (占水泥质量) 。施工过程中若发现水泥砂浆和易性不好, 可适当添加减水剂, 增加浆液流动性。

(2) 桩基溶洞处理工艺要求

a.施工工序

孔位放样→钻机就位钻孔→钻进至设计深度→插入注浆钢管→孔口封堵→水泥浆制备→高压注浆 (封孔水泥凝固后) →回灌浆液→移机至下一个孔位。

b.单孔注浆方式及结束标准

为防止浆液流失太远造成充填其他注浆孔, 采用间歇注浆方式, 使得先注入的浆液与砂子 (或碎石) 初步达到胶结后再注浆, 循环注浆多次, 直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。

要求少量多次、反复灌浆;每段注浆都正常进行, 注浆终压达到设计终压, 注浆量达到设计注浆量的80%, 或虽未达到设计终压, 但注浆量已达到设计注浆量, 即可结束本孔注浆。

c.信息化施工管理

由于地段内的溶洞多为有充填溶洞, 因此大面积施工前应选择代表性地段作为试验段, 进行试验性施工, 以最终确定施工工艺方法和参数。施工中遇地层条件变化较大, 应及时与设计联系, 进行工艺调整。

d.其它注意事项

为防止土、溶洞处的漏浆引发地面的沉陷事故, 成孔时宜采用全孔跟套管钻进的施工工艺。钻孔在施工完毕后, 如果没有发现溶洞、土洞必须立即用水泥浆回填密实。

4 结语

本文通过结合望亭桥的应用实例, 对桥梁桩基础溶洞的施工建设进行了处理技术探索, 有利于其他相关企业单位在以后的生产建设中进行借鉴, 从而尽可能的避免相关问题的产生, 从而提高了产业的生产效率与生产质量, 尽可能的提升了企业的经济效益与社会效益。

摘要：桥梁施工中, 桩基础的施工是整座桥梁施工的重点、难点, 在岩溶地区进行桩基础施工就显得更加突出了, 由于溶洞发育千变万化, 具有很大不确定性, 这就给桥梁桩基础施工质量、工期的控制带来了很大难度, 本文以望亭桥为例, 根据溶洞发育情况不同来探讨岩溶地区桩基础施工时对溶洞技术的处理。

关键词：桥梁,桩基础,溶洞处理技术

参考文献

[1]罗元明.浅谈桥梁溶洞装机处理方法[J].山西建筑, 2011, 9:6~9.

[2]杜瑞.浅谈桩基础溶洞处理施工方法[J].学院学报, 2009, 1:2~4.

桩基溶洞处理方案 第5篇

桩基础施工中,遇到溶洞的情况并不少见，作为地下隐蔽工程,给施工带来很大困难, 如处理方法不当,往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生,甚至威胁房屋安全。因而充分了解桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等,采取稳妥的措施,保证施工的顺利进行,十分重要。

溶洞按其填充状态可分为空的、半填充的和完全填充的三类：按其填充物的性质可分为粘性土、砂砾和稀土三类；按其漏水情况可分为漏水和不漏水两类。溶洞的走向与河流的流向相同。根据上述地质条件，从技术、经济等方面经过比较，选择了静压化学灌浆法、套内护筒法等施工技术配合使用处理溶洞，取得预期的效果，推介如下。

1桩基对溶洞的处理：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。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。方案a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3m以内的，在钻孔桩施工前先进行预处理，采用静压化学灌浆法固填充物和流砂，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。方案b当溶洞为空洞，且深度在3m以上的，拟用先灌注低标号混凝土后套内护筒法施工(注:业主已提供一套成熟方案,这里不再说明)。2方案：a方案

2．1方案a（静压化学灌浆法）施工方法 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，且成串珠状，最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110mm，孔深要求达到最深溶洞的底部。材料：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。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结语

3．1根据溶洞的不同类型，用方案a、方案b进行分类处理，处理方法可靠，各项技术指标均能满足设计要求。

桩基底部溶洞处理方法探讨与应用 第6篇

关键词：桥梁；桩基；溶洞；补强处理

中图分类号：U445.551 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）18-0153-02

广东省清远市位于石灰岩地区，地质情况十分复杂，属于溶洞发育地区，桥梁桩基础施工中，遇到溶洞的情况并不少见，作为地下隐蔽工程，给施工带来很大困难，如处理方法不当，往往会造成卡锤、埋锤、塌孔等事故发生，甚至威胁桥梁运营安全。根据近年清远市桥梁工程建设的实际情况显示，部分项目在嵌岩桩施工时，存在不能找到符合规范要求的完整持力层而须施工桩长达到80 m以上，或由于地质资料不准确导致成桩后检测发现桩底存在溶洞等现象。施工难度大、施工成本高、施工工期长。因此我市桥梁桩基施工过程中常常需要面临桩端底部溶洞处理，桩底溶洞处理技术是桩基施工的难点，也是确保大桥结构安全的重点。通过对清远市阳山县杜步大桥改建工程桩基底部溶洞处理方案的探讨，为今后清远桥梁施工提供参考依据。

1 工程概况

清远市阳山县杜步大桥桩基础采用冲孔灌注桩，设计强度为C25，桩径1.5 m，桩端持力层为微风化岩。经超前钻资料显示，4号墩桩底无连续完整基岩，桩端持力层无范围内串珠状溶洞发育，设计采用终孔后桩身预埋3根直径130 mm的镀锌管，进行混凝土灌注后，利用预埋管对桩端持力层溶洞进行压浆处理。

2 处理方案的确定

根据勘测单位提供的超前地质钻探及综合地质解释剖面图等地质勘探资料和桩基完成性检测资料，结合现场实际施工情况，业主、设计单位、监理单位及施工单位召开现场会议，相关专家和代表从保证桥梁工程质量及安全的角度出发，兼顾工期和造价，进行深入研究讨论，最终确定阳山县杜步大桥4号墩桩底桩底溶洞处理采用高压切割加高压旋喷注浆方案进行补强。

3 桩端持力层注浆加固方案

桩端持力层存在的问题主要为多层溶洞，溶洞有填充物，针对这些地质情况，本着技术可行、经济合理的原则，确保注浆固结体的强度，采用高压清水旋喷切割以及气举反循环联合套洗清渣后，对溶洞内进行高压旋喷注浆、孔口压浆，孔内注、压标号M20水泥浆的方案。本次拟在桩身布置4个注浆孔，如图1所示，其中3孔呈等边三角形分布，为130 mm预埋管，3根预埋管既做超声波检测管，待桩身完整性检测后钻穿管底又可做桩端持力层注浆管；桩中心1孔为成桩后的桩基完整性抽芯检测孔。对于多层溶洞处理时，应先处理上层溶洞，然后再对下层溶洞进行处理。

4 桩端持力层注浆处理流程及步骤

4.1 处理流程图

对下层溶洞进行处理的流程，如图2所示。

4.2 处理参数

①水泥浆采用42.5 R水泥与清水配制，水灰比为0.7～0.8。

②减水剂与水泥浆配比，使用前现场试验后确定，约4‰。

③喷浆泵压26～28 MPa。孔口憋浆泵压2～4 MPa。

④水泥浆流量90～100 L/min。

⑤提升速度8～10 cm/min，转速10～15 r/min。

4.3 处理步骤

①桩内注浆孔布设。通过预埋镀锌管、成桩后抽芯，在桩内布置4个注浆孔。

②注浆孔的钻孔。采用地质钻机钻孔进入设计桩底持力层基岩深度以下且不小于3倍桩径。

③埋设孔口管。注浆前在抽芯孔上部埋设带有开关的孔口管，孔口管的水泥砂浆强度≥15 MPa，孔口耐压≥5 MPa。

④高压清水切割。通过高压水射流对溶洞顶、底板区间段内的充填物或岩土层进行高压清水切割，处理段内重复切割次数5次以上。

⑤气举反循环清渣。气水联合高压清洗喷射切割后，若各孔互通，则在其中一孔下入风管，通风气举返渣，同时向其他互通孔供清水将残渣清洗出孔，各互通孔均轮流通风或供水一次，至所有孔均返出清水为止；若各孔之间不互通，则在一个孔下入直径73 mm出渣管至距离孔底0.3 m处，在管内下入风管通风，在出渣管与孔壁之间的环形空间供水，即单孔气举返渣至水清为止。

⑥高压旋喷注浆。下入高压注浆管，自孔底向上对溶洞段进行注浆，替换出清水及泥浆，直至孔口返出浓水泥浆。

⑦孔口压、补浆。高压旋喷灌浆结束后，注浆管连接孔口开关向孔内注入较浓水泥浆，通过压力使桩底持力层内的水泥浆渗透的影响范围加大。孔口压浆终止后，及时对补强孔进行补浆。

⑧桩底沉渣处理。根据桩基完整性检测结果，如果桩底有大量的沉渣，沉渣厚度大于0.5 m，则先进行桩底注浆加固，然后再进行持力层处理。对4孔经行高压切割清洗，结合气举反循环清渣，待确认桩底沉渣清洗彻底后，再进行高压注浆补强。

5 质量保证措施

①严格确定孔位及孔斜度；②严格按确定的水灰比配浆，所用原材料必须符合有关质量要标准；③高压旋喷注浆应全孔连续作业。每当拆管或因事故中断后恢复注浆时，应进行复喷，保证搭接长度≥0.2 m；④处理过程中应如实记录各项参数如：切割深度、浆液用量、压力、提升速度、流量等，并实时监控；⑤做好处理所用水泥浆试件，送有资质检测机构或工地试验室进行试验。

6 处理效果评述

从处理过程及处理完成后检测结果看，原材料各项检测指标、成孔深度、压力灌浆、旋喷注浆灌注参数以及灌浆体的试件强度满足设计及规范要求，溶洞内水泥浆固结体充填饱满，密实度较好，水泥浆固结体在桩底与持力层岩石之间基本饱满， 水泥浆固结体抗压强度满足设计要求，处理效果良好，达到了预期目的。

7 结 语

针对阳山县杜步大桥4号墩桩底桩底溶洞，采用了采用高压切割加高压旋喷注浆方案进行补强，保证了施工安全和质量，对比废桩节省了工期和成本，降低了处理风险。在今后清远的桥梁桩基施工过程中，希望能对该桩的处理方案进行探讨，该桩的处理方法可为今后类似的桩基础处理提供借鉴。

参考文献：

[1] 李潮江，杨文亚.广梧高速公路新屋高架桥3#A桩底溶洞处理方法[J].华东公路，2010，（2）.

冲孔灌注桩中溶洞处理施工技术 第7篇

广州市荔湾区某旧水泥厂地块内住宅楼工程 (第二标段) 为钢筋混凝土框架剪力墙结构, 地上C1~C6共6栋住宅, 建筑面积约113411m2。

本工程采用冲孔灌注桩基础, 共计315根桩, 桩径分别为1000、1200、1400、1600、1800、800。

本工程地质水文概况:场地位于旧水泥厂地块内, 场地较为平坦、宽阔, 地理位置优越, 交通便利, 原有旧建筑物已拆除, 场地属河漫滩地貌单元。

场地的土 (岩) 层自上而下有填土层、冲 (淤) 积土层、残积土层、全风化、强风化、中风化、微风化等白垩系花岗岩组成。

第四系土层赋存上层滞水、孔隙水, 基岩赋存裂隙水, 杂填土雨季时富含上层滞水, 场地地下水位埋深为0.00至4.80m, 该场地地下水对混凝土结构无腐蚀性, 对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性, 对钢结构具弱腐蚀性。

溶洞概况:根据业主提供的钻前钻柱状图显示, 共12根桩显标有溶洞, 溶洞标高、洞高、地层情况如下表所示, 另附此12根桩钻前钻孔柱状图显示的溶洞情况。

2 施工部署

2.1 溶洞摸查

根据钻前钻资料显示, 对显示有溶洞的桩号, 推断溶洞区域, 原则上方法采用:

⑴针对单桩有溶洞布孔原则:针对超前钻资料, 在有溶洞的桩中心钻1个孔, 然后在桩周边钻4个孔, 此4个孔的布孔范围为以桩心为中心点, 然后作直径大于桩直径d+3米的圆, 在圆上钻4个基本等距的孔, 主要涉及有6根桩。

⑵对溶洞区域较大的进行桩中心布置1个孔后, 再按每隔1.5m孔距梅花形进行均布置;主要有6根桩以及相邻桩。

探别周边孔位地层地质是否有溶洞及溶洞的分布大区域。若钻孔未发现溶洞, 可推测溶洞发育可能较小, 则不用扩大钻孔, 若发现溶洞, 可以推测溶洞可能连通, 是个大溶洞, 则需设计验算工程安全性, 或继续扩大钻孔, 查明溶洞的大小及范围 (具体按施工流程进行) , 如果超前钻资料无显示溶洞的, 在冲桩过程中发现溶洞漏浆, 为考虑施工安全, 采取第一时间回填块石、粘土, 处理按现提供的12根桩处理原则进行灌浆处理或视溶洞漏浆的实际情况, 经业主、设计、监理公司同意后继续冲桩施工。

为考虑施工安全、质量, 对摸查出来问题较大的部位的工程桩建议业主委托专业公司先进行处理, 再进行工程桩施工。

2.2 溶洞处理步骤

⑴第一部分溶洞处理:所有超前钻出现有溶洞的桩均需先进行灌浆处理。

⑵第二部分溶洞处理:超前钻资料显业无溶洞, 在冲桩过程中遇溶洞的情况, 处理按现提供的12根桩处理原则进行灌浆处理或视溶洞漏浆的实际情况, 经业主、设计、监理公司同意后继续冲孔桩施工。

2.3 劳动力投入情况 (见表1)

2.4 材料投入情况 (见表2)

2.5 主要施工机械设备情况 (见表3)

3 溶洞 (灌注混合砂浆、袖阀管灌注水泥浆) 的处理

本工程的工程桩采用冲孔灌注桩, 施工时应考虑场地基岩顶面有土洞和及基岩面起伏不平的影响, 根据超前钻资料显示溶洞的情况, 为确保施工安全、保证施工质量、工期、经济、合理等, 需对有溶洞的工程桩及周边再次采用钻孔探明溶洞范围。对所有有溶洞的桩通过钻孔, 接入导管在溶洞范围内灌入混合砂浆处理;灌完后3天, 重新进行钻孔, 再进行袖阀管灌入水泥浆加固溶洞体。

3.1 溶洞处理总体施工流程 (见图1)

3.2 溶洞处理步骤

⑴冲桩之前处理半填充溶洞:落实施工队人员、机械、材料进场施工放线溶洞注浆孔成孔埋管灌注混合砂浆袖阀管灌注水泥浆检验施工完毕工程桩施工。

⑵冲桩之前处理全填充溶洞:落实施工队人员、机械、材料进场施工放线溶洞注浆孔成孔 (如果是半填充的需上述灌入砂浆) 埋管袖阀管灌注水泥浆检验施工完毕工程桩施工。

3.3 混合砂浆灌浆施工工艺

⑴对桩周边进行钻孔 (∮91mm) , 布置原则如下:

(1) 在有溶洞的桩中心钻1个孔 (可利用原超前钻孔) , 然后在桩周边钻4个孔, 此4个孔的布孔范围为以桩心为中心点, 然后作直径大于桩直径D+3m的圆, 在圆上钻4个基本等距的孔。

(2) 对溶洞区域较大的进行桩中心布置1个孔后 (可利用原超前钻孔) , 再按每隔1.5~2m孔距梅花形进行均布置。

⑵钻孔作用:第一作用为进一步普查溶洞的范围, 如果发现溶洞说明溶洞范围较大, 与原超前钻孔的资料可能接近, 此钻孔可为灌浆、通气用, 如果钻孔没有发现溶洞可推断溶洞可能较小, 则不用再钻, 如果4个钻孔中>1个孔有溶洞, 则需进行灌注砂浆处理, 如果4个孔中均无溶洞, 则需进行下一步袖阀管钻孔。

⑶钻孔孔径:采用XY-100型钻机, 直径为∮90~130mm钻头泥浆护壁钻进, 认真观察钻进过程, 作为成孔记录 (记录好洞顶、洞高、洞底等) , 填写“工程钻孔原始记录表”, 原始记录要真实、准确。施工时, 要弄清溶洞体的发育情况, 及溶洞内的充填情况, 为下一步施工提供依据。

⑷钻孔深度:从原地面开始钻至溶洞底再往下钻500mm处。

⑸灌浆材料:灌注混合砂浆 (水泥为PC32.5R) , 配合比为:水泥:砂:粘土:水=1:2:0.3:1.1。

⑹灌浆机械:砂浆泵。

⑺灌浆压力:约5MPa。

⑻混合砂浆灌入量:发序分段进行灌浆, 不少于两次灌浆, 最后一次灌浆从通气孔溢出地面为止。

3.4 袖阀管灌注水泥浆施工工艺

⑴施工测量放线。测量员根据设计轴线进行施工放线, 标识出桩位中心位置及钻孔位置。

⑵施工钻孔。采用XY-100型钻机, 直径为φ90~130mm钻头泥浆护壁钻进, 认真观察钻进过程, 作为成孔记录 (记录好洞顶、洞高、洞底等) , 填写“工程钻孔原始记录表”, 原始记录要真实、准确。施工时, 要弄清溶洞体的发育情况, 及溶洞内的充填情况, 为下一步施工提供依据。

⑶袖阀管注浆。袖阀注浆 (双套筒双柱塞注浆) , 适用于砂层、粉土、淤泥等, 能进行定深、定量、分序、分段、间歇、重注浆。

⑷袖阀管注浆成孔。充填混合砂浆后三天, 即进行袖阀管注浆成孔, 根据工程桩超前钻报告及钻孔布置原则, 在洞体周边进行布置钻孔, 孔径为φ91, 孔深为洞体底界, 所有的成孔要作好“工程钻孔原始记录表”一式四分, 要准确记录溶洞的顶、底板位置及洞内充填情况, 为下一步袖阀管和注浆工作提供依据。

⑸下袖阀管。袖阀管分为花管和实管两部分, 根据注浆高度配备花管, 下管时管内灌入清水克服浮力, 使花管下到孔底, 花管的长度高于洞顶板至少50mm, 下管时管与管之间连接必须牢固, 袖阀管下底端要套好锥形堵头, 上顶端要戴好上保护帽。对于袖阀注浆孔, 成孔后要及时下袖阀管, 下袖阀管时, 要浇注套壳料, 下袖阀管, 现固止浆。准备在洞顶、底板及未充填密实的部位注浆。具体参数及步骤如下:

(1) 套壳料配合比, 水泥:粘土:水=1:1.5:1.88。

(2) 套壳料用量 (m3) =1.3Π (钻孔半径2-袖阀管半管2) 注浆段高度

(3) 套壳料浇注:将钻杆下到孔底, 用浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内。

(4) 下袖阀管:花管下至孔底, 占据注浆段。洞体顶界上200~500以上至地面为实管, 实管要高出地面一定长度, 约200~300m。

(5) 固管止浆:固管止浆液配合比为水:水泥=1:1.5。在袖阀管与孔壁之间的空隙中下入4分管至花管洞体顶界处 (即待加固地质体顶界位置) , 从4分管中注入配好的浆液直至孔口返出, 孔口浆面下沉后应多次回灌, 保证固管止浆效果。

(6) 浇注套壳料、下袖阀管及固管止浆要作好记录, 填写“袖阀注浆套壳料浇注及固管止浆记录表”一式四份, 并及时报送甲方、监理方签字。

⑹注浆。根据成孔的先后顺序, 待套壳料具有一定强度后 (一般为72小时) , 将4分管带双塞的注浆钢管从袖阀管中下到注浆位置, 自下面上分段注浆, 分段长度为1~2米。注浆参数及步骤如下:

(1) 浆流配合比暂定为, 水泥:水=1:1。

(2) 注浆压力为0.2~0.6MPa, 以注浆压力表进行控制。

(3) 注浆顺序:由外向内推进。

(4) 注浆速度:洞体底部和顶部注浆速度为15~20L/min, 其它位置为20~30L/min, 注浆量根据搅拌桶的溶积、压力表确定。

(5) 洞顶、洞底注浆:灌注浆料充填时, 在洞顶附近难以充填密实, 可能形成空隙, 故洞顶适量加注水泥浆量。土洞底部可能与溶洞相连, 应采用“间歇定量分序注浆法”进行注浆。

(6) 注浆次数:由于袖阀注浆一次性注浆难以均匀注满, 所以施工时一般应分2~4次进行, 具体次数应根据不同的地质而定。

(7) 注浆设备:BW-150型注浆泵.

(8) 设置观测点:注浆在地面设置沉降观测点, 注浆时观测控制地面变化。

(9) 终灌标准:保证地面不产生裂缝和隆起, 在0.6~0.8MPa的注浆压力下, 泵量<1~2/min, 稳压15min。

(10) 在注浆过程中, 应观察相邻注浆孔的排气、返水、冒浆等情况, 若周围孔有浆液冒出, 应停止灌浆固结。12小时后重新注浆。若周围注浆孔没有反应, 且注浆量过大并超过本身溶积时, 应用“间歇定量分序注浆法”进行注浆, 以按制浆液流失过大。分序为跳孔注浆, 定量为每孔每次5立方米, 间隔时间为12小时。作好注浆原始记录, 包括注浆压力、注浆量、水泥用量等项目, 填写“袖阀注浆记录表”一式四份。

3.5 施工质量控制措施

⑴灌浆按配合要求进行配比, 经计量后用搅拌机充分搅拌均匀, 并在注浆过程中不停地缓慢搅拌。

⑵注浆速度:洞体底部和顶部注浆速度宜在15~20L/min, 其它位置为20~30L/min。

⑶分段注浆不得大于1m, 宜在0.3~0.5m。

⑷洞底注浆:应增加注浆量, 使洞体周边的溶洞区形成一体。

⑸洞顶注浆:灌注砂浆后, 砂浆难以充填空隙, 采用袖阀管适量注入水泥浆。

⑹所有灌注混合砂浆、水泥浆做好详细记录。注浆前应进行有效的封孔, 保证分段注浆时各段之间水窜浆。

⑺注浆孔位误差一般不应大于10cm, 孔位实际误差不应超过0.2m。

⑻清孔后底部残碴不得大于5cm。

⑼钻孔检查灰岩基岩面以下岩芯, 根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。

3.6 安全措施

⑴所有的工人必须持证上岗并办理平安卡。

⑵工人进场必须经安全培训、安全技术交底。

⑶应遵照国家颁布的安全法律、法规以及有关安全规定执行, 并落实以下几项安全措施:

⑷钻机移位必须听从统一指挥。

⑸钻机定位后必须垫实安稳, 三脚架要有防滑措施工。

⑹注浆泵必须安装回浆阀, 并保持畅通, 拆除注浆管路时, 应先打开回浆阀, 释放压力。

⑺钻孔前期, 应做好对外协调工作。

3.7 超前钻资料无显示有溶洞

在工程桩冲桩过程中如果出现溶洞漏浆, 则可采取第一时间停止冲桩施工, 经现场主管、监理、业主批准后, 及时采取回填块石 (大麻石) 、粘土, 使石块 (大麻石) 、粘土堵住桩中的溶洞, [配合比为: (粘土:水泥 (1:0.5) ) :块石=1:1], 使桩侧溶洞土稳固, 经业主、设计、监理单位同意后, 采取继续冲桩施工或灌浆处理;现场做记录好回填块石、粘土的实际情况。

4 土洞、溶洞处理应急预案

溶洞导致的常见事故:冲孔过程中塌孔冲孔一旦穿透溶洞顶板, 泥浆就会大量流失, 从而丧失泥浆的护壁和平衡作用, 从而引起塌孔, 若处理不及时, 还可能引起大面积塌方。

根据上述情况, 成立应急小组:重点强调施工中要统一指挥, 密切配合, 协调有序, 做到忙而不乱, 稳中求胜, 把事故隐患处理在萌芽中。以对事故提前预防, 事后即使处理, 减少损失。

本工程桩一旦发现漏浆, 必须马上采取回填反压措施控制漏浆, 并通知监理及业主和设计人员。 (现场随时准备回填材料, 回填材料为:块石 (大麻石) 约30立方米、粘土或砂30立方米) 。

5 结语

溶洞处理技术 第8篇

黄织铁路为新建单线铁路,于2011年11月开通运营,2012年2月27日六盘水工务段人员在凤凰山隧道内例行巡道时,发现线路里程DK49+448处一根轨枕出现两端石渣下陷现象,经黄织铁路Ⅱ标指挥部派人进洞核实检查,发现在此处线路隧道底板下面存在一个被水冲空的溶洞,深度、范围不详,对行车安全有重大影响,决定立即封锁线路,查明溶洞。2012年2月28日清理干净石渣后发现该段顶板及仰拱已断裂,打穿仰拱及顶板后揭示在线路DK49+445～+452段发育一处深2～5m、宽1.5～7.3m的沟状溶洞,溶沟右侧止于隧道轮廓线附近,有水流从右侧岩石裂隙涌出,汇入溶沟流向左侧的溶洞深处,涌水量约为21 m3/h。溶沟发育情况如图1所示。

2 隧道内溶洞处理方案

对于在运营中的铁路,关键是尽快确保铁路安全开通,避免更大的损失,所以第一步措施是必须采取安全有效的线路加固措施,以达到运营单位在2012年2月29日8时前开通铁路的要求。经对现场进行详细勘查,发现溶沟两侧围岩完整,决定在处理溶沟之前采用工字钢进行线路加固,保证列车正常运行,列车运行限速45 km/h。且要求对线路加固进行结构受力检算,以确保行车安全。

因右侧有涌水流入溶沟,涌水量较大,从现场情况看,如果采取堵水措施,则可能引发其他地质灾害,需将涌水采取引排措施。从目前涌水量及预计在丰水期可能产生的最大涌水量,在溶沟处修建一座1m1 m盖板箱涵进行排水,然后对溶洞采用C20混凝土进行填充。

为探明沿溶沟附近隧道底板的围岩地质情况,沿线路纵向一定范围内采用隧道风钻垂直于隧道底板向下钻孔,钻孔直径为42 mm,以探明隧道底部围岩地质情况,以便采取合适的处理措施和方法。

3 溶洞处理关键施工技术

3.1 线路加固方案及施工技术要点

隧道内空间狭小,工程时间非常紧迫,如果采用常规的纵横梁加扣轨的线路加固方法,不仅需要在隧道狭小空间内搬运大量长重的加固材料,且隧道内无法使用大型施工设备,要耗费大量人工进行拼装,预计通车时间要推迟到2012年2月29日中午12时以后,不能满足业主在2月29日8点前恢复线路运营的要求。为此,决定以考虑施工安全,降低施工难度,快速施工的原则,因地制宜采取新的线路加固办法,具体方法如下。

进行线路加固,架空溶洞段线路,开通线路后再进行溶洞的处理。线路加固不使用横梁,将两侧纵梁置于线路钢轨下部,纵梁与钢轨中心在同一条直线上,纵梁利用U型抱箍与线路木枕连接固定。纵梁支点落在两端隧道底板上。根据项目部现有施工材料,使用2组156 a“工”字钢作为纵梁,结合现场地质情况,纵梁采用10 m跨度,经对纵梁结构进行受力检算,每组纵梁采用3根156 a“工”字钢方可满足承载要求。在纵梁的端头及中部按1.8 m的间距设置L75 mm75 mm8 mm角钢作连接系杆联结2组纵梁,以确保线路轨距准确。并在支撑杆处设置抱箍将纵梁“工”字钢成稳定的整体。线路加固布置如图1所示。

在线路加固施工前对纵梁两端支点底板厚度进行再一次的探测,检测底板厚度是否能承受列车荷载,确定支点位置。

技术人员进行线路加固方案的制订及受力验算。根据设计方案,进行人员、材料、机具的准备和安排,加工施工所用杆、构件。

对线路加固段线路进行揭盖施工,拆卸该段2根钢轨及钢筋混凝土轨枕,翻开道渣,钢轨、轨枕并卸在指定位置,扣配件由专人管理,统一存放。对纵梁两端支点进行测量及找平,垫上支点处木板。

纵梁“工”字钢及木枕采用轨道平板车运送至施工点,安装纵梁前在“工”字钢上标明横向连接系杆及枕木安放位置,纵梁按指定位置人工进行安装,要确保纵梁位置、高程准确,顶、底两面水平、平整,纵梁中心线与钢轨中心线重合。线路加固范围内的钢筋混凝土枕换成木枕,木枕直接放置于纵梁工字钢上。用U型螺杆将纵梁及木枕箍紧固定,为保证安全,每根拉杆上2个螺帽并加弹簧垫圈。如图2所示。

纵梁就位后在两端部及中部间距1.8 m用L75 mm75mm8 mm角钢作连接系杆进行横向连接固定,以确保线路轨距准确,并在支撑杆处设置抱箍、工字钢间隙填缀木使纵梁工字钢联结成稳定的承载整体。如图3所示。

在架空段两端线路端头设纵向挡渣板,防止道渣纵向坍塌。挡渣板与木枕用扒钉联结。在架空段木枕上满铺3 cm厚木板,防止坠物砸伤在溶洞内的施工人员。线路加固完成后,检查线路水平、轨距及加固情况,检查合格并经工务段确认后通知车站解除封锁,恢复线路。

施工期间设减速信号牌,安排人员三班倒看守和防护。每趟列车经过后严格检查轨道的水平、方向,注意观察线路加固的变化情况。并备足厚度不等的枕木垛、硬木板及其他必要的应急抢险物资,以便线路水平发生较大变化时采取应急措施。

3.2 纵梁线路加固体系受力分析检算

本线路加固是以纵梁为主要承载构件的梁式结构,按照《铁路桥涵设计基本规范》要求,列车荷载采用“中一活载”,纵梁按跨度为10 m计算,荷载作用如图4所示,因列车限速为45 km/h,且不允许列车在此段线路急刹车,故在受力检算时不考虑动力作用。

156 a“工”字钢的惯性矩Ix=65 585.6 cm4;截面面积=135.25 cm2,截面模量W=2 342.31 cm3;容许应力[σ]=170MPa;容许剪应力[τ]=100 MPa,容许挠度[f]=L/400;弹性模量E=210109Pa。

(1)强度检算。跨中为受弯最不利位置,查《铁路桥涵设计基本规范》得在跨度为10m时,“中一活载”的跨中换算均布活载为141.3 kNm。Mmax=ql2/8=141.3102/8=1 766.3 kNm;σ=Mmax/W=1 766.3103÷(62 342.3110-6)=125.7 MPa<[σ]=170 MPa。

(2)挠度检算。fmax=5ql4/384EI=(5141.3103104)/(384210109665 585.610-8)=22.3 mm

(3)剪力检算。梁端为剪力最不利位置,查《铁路桥涵设计基本规范》得在跨度为10 m时,“中一活载”的梁端换算均布活载为159.8 kNm。Qmax=ql/2=159.810310÷2=19.9kN/m;τ=Qmax/A=19.9103/(6135.2510-6)=24.5 MPa<[τ]=100 MPa。

检算结果表明,3根“工”字钢一组的156 a纵梁能够满足列车通行的承载要求。

4 周边地质钻探及处理措施

4.1 钻探地质情况概述表

为了揭示溶沟周边的地质情况,按如图5所标示的位置采用隧道风钻,钻孔直径为42 mm,钻探揭示的地质情况见表1。

4.2 注浆加固

根据钻探地质柱状图,对周边岩溶发育情况,决定采用注水泥浆对溶洞进行填充和加固。

(1)注浆孔布设:根据钻孔柱状图,采取的注浆孔如图5所示。

(2)注浆压力控制:用注浆泵注浆,注浆压力不宜太大,控制在0.5～1.0 MPa范围,具体压力值现场试验确定。注浆速度为15-20 L/min,其目的是使浆液渗透到填充物内(包含灌入的砂和碎石),然后固结,渗透最小直径3.0 m,以保证冲钻成孔是有足够的固结体。注浆时注浆管必须插入填充物底部,然后一边注浆一边缓慢上提,提管速度不宜太快,根据注浆速度确定,应使渗透半径控制在允许范围内。

(3)施工注意事项:防止浆液流失太远造成浪费,采用间歇注浆方式,使得先注入浆液与沙子(或碎石)初步达到胶结后再注浆,循环注浆多次,直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,后注浆压力必须调高,最后封孔。注浆顺序由现场自行掌握。

5 结语

仅用了7 h就完成了线路加固的施工作业,按时、安全地开通了线路。溶洞处理完毕后,经3个月的长时间不间断量测显示隧道底板无下沉变形,表明此次处理方案是合理可行的,为今后溶洞的处理提供了借鉴经验。

摘要：已开通运营的铁路隧道底部出现岩溶洞穴,使得线路部分悬空,且存在岩溶洞穴涌水,危及铁路行车安全,致使铁路停止运营。因此,制定合理、科学、有效的线路加固方案,使线路尽快正常开通,对溶洞进行有效的处理以消除安全隐患极为重要。本文根据铁路隧道溶洞结构的具体情况,介绍了隧道内线路加固及溶洞处理方法,对此类溶洞处理提供一些借鉴。

关键词：运营铁路,溶洞处理,线路加固,施工技术,受力验算

参考文献

[1]张梅.宜万铁路岩溶断层隧道修建技术[M].北京:科学出版社, 2010.

[2]铁道部第二工程局.铁路工程施工技术措施[M].北京:中国铁道出版社,2000.

冲孔桩遇溶洞及土洞的处理技术研究 第9篇

关键词：冲孔桩,溶洞,地质,技术,处理方案

1 工程概况

该工程是由酒店塔楼、办公塔楼、商业裙房、纯地下室组成的建筑群。建筑占地面积为37 915.3 m2, 总建筑面积209 000 m2。

设计地面以上层数:酒店塔楼38层, 高度180.00 m, 办公塔楼33层, 高度155.00 m, 采用钢混凝土框架核心筒结构;商业裙房4层, 高度23.80 m, 框架结构。

设计地面以下:主楼及主楼之间均设地下室2层, 高度10.00 m, 地下室为连体满铺, 相互贯通, 采用框架剪力墙结构。

设计室内±0.00标高331.20 m。拟采用桩基础, 对差异沉降敏感。

本工程安全等级及工程重要性等级均为一级, 场地复杂程度等级为一级, 地基复杂程度等级为一级, 根据DBJ 13-84-2006的3.2条款及JGJ 72-2004的3.0.1条款规定, 岩土工程勘察等级甲级。基坑安全等级为一级, 重要性系数1.1, 地基基础设计等级乙级, 建筑抗震设防类别为酒店塔楼、办公塔楼为乙级, 商业裙房、地下室为丙级。

2 场地地质条件

根据本次的钻探取芯鉴别, 现从上至下对各类岩土的分布、厚度和野外特征综合概述如下:

(1) 杂填土 (Q4ml) :灰色、杂色, 松散。成分为由混凝土块、砖块等建筑垃圾土组成, 为拆民房建筑余碴。

分布于场地表层, 大部分钻孔有揭露, 揭露厚度0.40 m~3.20 m, 工程力学性能较差。

(2) 粉质粘土 (Q4al+pl) :灰黄色, 可塑。成分以粘粉粒为主, 含少量砂粒。韧性中等、干强度中等、无摇震反应、粘性较好、切面稍有光泽。

大部分钻孔有分布, 层顶埋深0 m~3.00 m, 层顶标高321.77 m~328.40 m, 揭示厚度为0.30 m~5.10 m。工程力学性能一般。

(2) 1含砾粉质粘土 (Q4al+pl) :灰黄色, 可塑。成分以粘粉粒为主, 含砾约30%。韧性中等、干强度中等、无摇震反应、粘性较好、切面稍有光泽。

部分钻孔有分布, 层顶埋深0.60 m~7.85 m, 层顶标高318.13 m~326.54 m, 揭示厚度为0.60 m~7.30 m。工程力学性能一般。

(3) 卵石 (Q4al+pl) :灰黄色, 中密状, 饱和, 卵石约占60%, 粒径一般100 mm~180 mm, 少量30 mm~80 mm, 个别大于200 mm的漂石, 亚圆状, 成分为中风化硬质岩。充填物以砂粒为主, 少量粉粘粒。

大部分钻孔有分布, 层顶埋深0 m~9.10 m, 层顶标高315.76 m~326.65 m, 揭示厚度为0.10 m~9.50 m。工程力学性能较好。

(3) 1粉质粘土 (Q4al+pl) :灰黄色, 可塑。成分以粘粉粒为主, 含砾约10%。韧性中等、干强度中等、无摇震反应、粘性较好, 切面稍有光泽。工程力学性能一般。

部分钻孔有分布, 层顶埋深3.00 m~8.60 m, 层顶标高302.66 m~323.10 m, 揭示厚度为1.60 m~18.30 m。

(4) 含卵石粉质粘土 (Q3al) :深黄色, 可塑~硬塑。成分以粘粉粒为主, 含卵石约40%, 卵石粒径一般100 mm~180 mm, 磨圆度一般, 卵石成分为硬质岩。韧性中等、干强度中等、无摇震反应、粘性较好、切面有光泽。工程力学性能一般。

大部分钻孔有分布, 层顶埋深2.20 m~29.77 m, 层顶标高297.95 m~323.75 m, 揭示厚度为0.90 m~23.30 m。

(5) 粉质粘土 (Q3al) :黄褐色~棕红色, 硬塑~坚硬。韧性中等、干强度中等、无摇震反应、切面稍有光泽, 成分为粉粘粒。工程力学性能一般。

部分钻孔有分布, 层顶埋深1.00 m~31.30 m, 层顶标高288.35 m~318.81 m, 揭示厚度为1.30 m~14.00 m。

(6) 含角砾粉质粘土 (Q3al) :灰褐色~褐黑色, 可塑~硬塑。成分以粉粘粒为主, 含角砾约30%, 粒径2 mm~10 mm, 成分为硅质灰岩、灰岩。韧性中等、干强度中等、无摇震反应、切面稍有光泽。

大部分钻孔有分布, 层顶埋深3.60 m~25.00 m, 层顶标高287.40 m~316.15 m, 揭示厚度为1.20 m~20.94 m。

(6) 1土洞:由流塑状含角砾粉质粘土充填, 个别为空洞。钻进时进尺快或钻杆自落, 为软弱土层。主要分布于中风化石灰岩岩面。

土洞规模0.50 m~13.90 m, 洞顶埋深12.50 m~28.30 m, 洞顶标高301.59 m~317.26 m。

(7) 中风化破碎石灰岩 (P1q) :深灰色, 隐晶质结构, 厚层构造, 岩芯不完整, 以碎块状为主, 少量3 cm~16 cm的柱状, 有溶蚀现象。属较硬岩, 岩体基本质量等级Ⅳ级, RQD=5%~15%。

部分钻孔有分布, 层顶埋深13.30 m~34.20 m, 层顶标高288.24 m~315.20 m, 揭示厚度为0.40 m~12.10 m。

(7) 1溶洞:充填物为流塑~软塑状含角砾粉质粘土, 钻进时进尺快, 局部呈串珠状分布。钻进时钻具自落。

溶洞规模0.30 m~13.30 m, 洞顶埋深13.30 m~35.10 m, 洞顶标高294.790 m~315.80 m。

(8) 中风化石灰岩 (P1q) :深灰色, 隐晶质结构, 厚层构造, 岩芯完整, 以10 cm~40 cm的柱状为主, 少量3 cm~8 cm的短柱状。岩芯锤击声脆, 属较硬岩, 岩体基本质量等级Ⅲ级, RQD=55%~65%。

3 水文地质条件

3.1 地表水

除施工期可能的雨水外, 场地范围内及周边附近未发现地表水。

3.2 地下水

在勘察深度范围内, 场地地下水主要为赋存于 (2) 1含砾粉质粘土、 (3) 卵石、 (6) 2砾砂层中的孔隙中潜水 (粘性土之下具承压性) 的孔隙水和赋存于灰岩中的岩溶裂隙承压水。

本场地勘察深度内 (4) 含卵石粉质粘土、 (5) 粉质粘土、 (6) 含角砾粉质粘土为弱透水层, (3) 卵石、 (6) 2砾砂为强透水层, 富水性较好。上部孔隙水主要靠大气降水、地下水侧向径流补给, 并通过蒸发及地下水侧向径流等方式排泄, 地下水总体流向东 (龙津河) 。上部孔隙水混合水位标高一般为326.65 m~326.80 m。据民井调查, 地下水水位3年~5年变化幅度在0.90 m~1.20 m左右, 即场地历史最高水位为327.55 m~328.00 m。

本场地勘察深度内灰岩岩溶较发育, 岩溶水量较丰富, 主要靠岩溶水的侧向径流补给, 因 (3) 1粉质粘土、 (4) 含卵石粉质粘土、 (5) 粉质粘土、 (6) 含角砾粉质粘土透水性较差, 本场地中的岩溶水与上部潜水水力联系不密切。勘察时测得灰岩水位标高为321.82 m~322.33 m之间。

4 技术处理意见

1) 工程中土洞、溶洞较多, 要仔细核对施工勘察关于地质剖面的图示, 遇土洞、溶洞要先制定相关的施工组织设计, 同时距离较近的桩不要同时施工, 要跳打, 避免塌孔和串孔。

2) 施工前核对地勘资料, 判断是否有溶洞或者土洞, 其类型 (充填、半充填或空溶洞) 、高度大小、单层还是多层或串珠状溶洞, 准备好片石、粘土、水泥、钢护筒等材料, 对于洞高大于3 m的单层、多层的半充填、无充填溶洞、较大的串珠状溶洞、较大的土洞应事先做好专门的施工方案, 按施工方案组织施工。

3) 施工过程出现漏浆, 一般先按此法处理: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, 然后调浓泥浆复冲成孔, 回填粘土和块石的标准是泥浆不再漏失, 可以顺利成孔即可。

4) 如果施工中出现严重塌孔, 或者地勘资料显示有半充填或空溶洞, 洞高在3 m以内, 但存在严重漏浆, 护筒内水头高度不能保持时, 采用片石粘土筑壁法。采用片石、粘土和整包水泥按照1 m3∶3 m3∶0.75 t的比例, 顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石进行回填、冲击, 用0.5 m~0.8 m小冲程, 不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。

5) 当片石粘土筑壁法仍无法形成正常的泥浆护壁时, 或者地勘资料显示有半充填或者空溶洞, 空溶洞在3 m以上时, 采取钢护筒跳进法施工。钢护筒选择:护筒长度L= (h+H) m (其中, h为钻探报告确定的溶洞高度;H为溶洞顶到地面加30 cm的高度) , 单层护筒内径大于桩直径10 cm, 多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10 cm。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9 mm为宜, 单个大溶洞用单层护筒, 两个大溶洞用双层护筒。护筒沉放: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。

6) 当地勘资料显示有空土洞或串珠状溶洞 (洞高大于0.5 m, 小于3 m) , 可考虑注浆填充, 注浆材料以水泥为主加其他填料 (如重钙粉) , 应事先做好预案并经批准方可施行。

7) 漏浆、塌孔处理所用的材料应严格按照相关制度进行现场签证。

5处理方案结论

1) 方案1。

以粘土、水泥、片石作为填充物, 按1∶1∶1的比例回填至漏浆孔内, 具体流程如下:回填填充物→将下降的泥浆面提升至孔口标高→冲孔4 min~5 min造泥浆壁→若不漏浆, 则停放4 h, 再开始冲孔施工 (若仍漏浆, 反复多次回填水泥粘土片石, 反复冲击直至形成泥浆护壁不再漏浆为止) 。

2) 方案2。

溶洞处理技术 第10篇

设计主要技术标准: (1) 道路等级:高速公路; (2) 设计行车速度:100km/h; (3) 建筑界限净宽10.75m【23.75m, 行车道+0.5m, 左侧向宽度+1.00m, 右侧向宽度+0.75m, 左检修道 (含0.25m余宽) +1.00m右检修道 (含0.25m余宽) 】, 净高5.0m; (4) 洞内中间段照明亮度:4.5cd/m2; (5) 洞内卫生标准:纵向通风时, CO设计浓度为286 PPm;烟雾允许浓度K0.0070m-1; (6) 路面设计标准轴载:BZZ-100。

一、特大溶洞情况

陇内隧道中导洞施工至K18+525处出现大溶洞。溶洞的情况为:沿中导洞纵向方向长30m, 净高24m, 溶洞顶距中导洞拱顶约2.5m, 中导洞底距溶洞底约16m (高程438.9m) , 主洞纵向跨度约30m, 溶洞向左右延伸发展, 水流方向从右至左。洞内存有淤泥, V型沟槽, 底部为硬泥。中导洞右侧13～15m处开始明显变小, 左侧20m左右开始明显变小。中导洞右侧30m外又有大溶洞, 右侧延伸有通天井。详见附图1。

陇内隧道内左侧末端有一个落水洞, 落水洞连接坡洪至桥业县道的右侧有一个深沟 (主线K18+400左侧) 。测量隧道内过水痕迹最大过水面积3m2, 2011年6、7月观测溶洞内最大水深20cm。附近是漏斗集中区, 可能存在地下暗河, 平常水都从漏斗渗流下去的, 隧道内纵向高低起伏很大, 且断面大小不一, 应同样为漏斗内上下起伏状, 不存在大的流水现象。

二、溶洞处理原则

(一) 安全性

这一原则是工程施工的最基本要求, 确保施工安全与运营安全, 这一点是保证施工正常有序进行的最根本保证。

(二) 灵活性

根据石灰岩地质的不同断面形状和尺寸, 因地制宜地选择施工方案, 而不只是局限于某一种固定的模式, 狭隘地进行施工设计和运行。一旦一种方案不能实施或实施效果差时, 能较好地转换为替代方案。同时, 这种灵活性还要求隧道施工各部门的通力合作与沟通, 只有这两方面结合起来, 方可达到隧道施工过程中的灵活有效。

(三) 科学性

合理性, 首先必须符合相关隧道施工的法律法规的规定, 严格按照法规的基本要求进行施工与建设。科学性则是指对溶洞处理的设计方案要是可行的, 是可操作的, 处理方案要建立在目前的溶洞处理技术的水平之内, 要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平, 来可能降低施工难度。例如围岩累计变形量不大于10cm。

(四) 连续性

需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同, 能顺利地进行施工工艺、工序的转换。更为重要的一点是, 隧道建设是一项长远的工程, 必须着眼于它的使用质量及周期, 要从可持续的角度出发, 充分考虑溶洞的潜在危险进行具体的施工处理, 保证隧道运行的最长周期。

(五) 经济性

即在保证施工安全和工程质量以及可持续并不破坏环境的前提下减少溶洞处理的成本。

三、溶洞处置技术方案

针对现场实际情况, 对该溶洞 (DK18+524-DK18+554段) 采用LS-Vra衬砌, 其前后各10m采用LS-Vrb衬砌, LS-Vra衬砌左右侧各10m范围采用网喷混凝土 (含钢筋网) 进行加固, 喷射混凝土间采用轻型槽钢进行整体连接, 锚杆与槽钢焊接。隧道仰拱以下的溶洞空腔采用洞渣和混凝土回填处理, 溶洞最低处埋置管涵排水, 对洞渣回填部分进行灌浆处理。

(一) 上部结构处理方案

首先对DK18+524至DK18+554采用LSⅤra衬砌, 其前后各10m采用加强衬砌LS工Ⅴrb衬砌 (即DK18+514～DK18+524、DK18+554～DK18+564段采用LSⅤrb衬砌) , LS-Ⅴra衬砌左右侧各10m范围采用网喷混凝土 (含钢筋网) 进行加固, 喷射混凝土间采用轻型槽钢进行整体连接, 锚杆与槽钢焊接。

(二) 下部结构处理方案

1. 隧道仰拱以下的溶洞采用回填处理, 回填坡

率为1∶2, 下部采用洞渣, 回填至距离仰拱4m时, 采用C20片石混凝土浇筑, 浇筑厚度为2m, 最后2m采用C25钢筋混凝土浇筑, 在隧道边部4m处设置C20片石混凝土挡墙, 挡墙浇筑至溶洞的顶部。

溶洞回填时边部采用片块石按照填石路堤要求码砌, 码砌厚度为2m, 当溶洞按照路基压实度要求填筑洞渣到C20片石混凝土垫层处, 然后注浆。在路基下溶洞最低处埋置2m2m方管涵引排上游来水。

2. 压力灌浆处治方案。

溶洞回填时边部采用片块石按照填石路堤要求码砌, 码砌厚度为2m, 当溶洞按照路基压实度要求填筑洞渣到C20片石混凝土垫层底部时, 开始注浆, 灌浆孔按梅花型布设, 间距为2.5m。灌浆纵向段落为溶洞洞渣填筑范围;横向长度为全幅溶洞按照坡率填筑宽度, 即当溶洞填筑到C20片石混凝土垫层下部标高同时洞渣外侧码砌施工完成后, 开始布置灌浆孔灌浆。

溶洞段填洞渣高度在10～15m之间, 灌浆孔深度采用6m。为保证压力灌浆的有效性, 减少压力灌浆浆液的窜冒, 各排间距为2.52.5m。采用梅花形布置, 具体布置方式见平面设计图。

表层1m深的钻孔不予灌浆, 当钻孔深度超过1m时, 设计灌浆量为0.9m3/m。以上灌浆量标准应根据现场试验结果进行调整和修正, 才能作为实际设计灌浆量。对于本工程, 灌浆压力分两个等级, 即:表层以下1.0～2.0m的范围内灌浆压力为0.2Mpa;2.0m以下灌浆压力为0.5Mpa。

灌浆钻孔应采用无水钻进方式, 钻孔深度不得小于设计深度, 当钻孔完毕后, 采用高压气清孔的方法, 将孔内的土屑清洁干净, 严禁孔内有残留物质;所有灌浆孔严禁采用水钻。

本工程灌浆采用下行式灌浆, 每个灌浆孔分为两次灌浆, 第一次灌浆为地面1.0～2.0m部分, 第二次灌浆为地面以下2.0m以下的部分。为保证灌浆压力, 灌浆时必须使用止浆塞, 第二次灌浆必须在第一次灌浆结束后, 浆液强度达到设计强度的50%后方可进行钻孔施工和相应的压力灌浆;当灌浆量达到设计要求的用浆量时, 则在规定的压力下进行稳压, 当稳压时间达10分钟时, 压力不下降或压力下降不超过10%, 则灌浆结束。当灌浆压力不稳定, 则需继续灌浆, 但当灌浆量超过设计浆量的20%时, 则需立即停止灌浆, 并变更浆液配比, 在4～5小时后方可进行二次灌浆。地面1.0m范围内钻孔采用浓浆无压填塞封孔, 并将孔口抹平。

四、施工注意事项

1.施工过程中必须加强监控测量, 如有异常情况, 立即停止施工, 撤离现场。

2.施工中注意水的发育情况, 施工前必须将地表水进行疏通。

3.压力灌浆试验是确定设计的方案可行性, 灌浆量等的主要依据, 因此灌浆施工必须首先进行针对性的试验。根据试验结果进行大规模的正式施工。

4.溶洞段前后应设置两道沉降缝。

五、结语

通过以上处理措施的实施, 安全处理了此处溶洞, 经长时间不间断量测表明, 该段围岩变形已稳定, 支护结构表面无明显渗漏水现象。在今后的岩溶隧道施工中, 必须加强地质超前预探、预报工作, 对隧道前方岩溶进行准确预测, 并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案, 防止突泥和突水的发生。

参考文献

[1]陇内隧道施工设计文件[Z].

[2]《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) [S].

溶洞处理技术 第11篇

关键词钻孔桩;回填混凝土;溶洞

中图分类号 TU712.3文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)031-0089-01

岩溶地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称,又称喀斯特地貌。在岩溶发育地区进行钻孔灌注桩施工,由于溶洞较发育,岩石层面极不规则,高低不平、相互交错,以致钻孔施工至溶洞位置会漏浆,砼灌注时砼流失且难以控制。因此,如何保证成孔质量及灌注桩质量是施工时的重点关键技术。

1工程概况

新建武广铁路客运专线工程的金子岭大桥位于湖南省耒阳市境内,地质构造较复杂,地下岩溶较发育。钻孔桩施工中遇到较大溶洞的情况常有发生,岩溶地区岩石面高低起伏变化大,岩石露头无连续性和规律性,表层岩层往往十分破脆。因此,施工过程难度大,工期长,造价高,且施工质量难以保证。

金子岭大桥地处湘南丘坡及丘间谷地段。本桥为旱桥,桥址属于岩溶中等发育地段。桥跨布置为8-32m简支箱梁。地貌单元为湘南丘陵,桥梁孔跨范围内地势高低不平;丘陵坡顶呈浑圆状,属较平缓低丘,岗间谷地较宽缓、东西向延伸。大桥场地的下伏基岩为泥盆系锡山灰岩,属可溶岩,岩溶较发育。溶洞铅垂厚度0.1-10m,溶洞规划小-中型,变化较大;岩面起伏大,属浅-较深层岩溶,主要是沿层间破碎带的溶蚀现象,中小型串珠状洞穴发育;洞穴有的未充填、有的半充填、有的全充填,洞顶完整程度较差,洞底完整程度较好,初步形成地下洞穴系统。本桥的3号墩的10号桩地下溶洞较大,灌桩时易发生混凝土大量流失造成断桩事故,2号墩8号桩地下岩层破碎,钻孔过程中经常卡钻,为防止断桩及卡钻事故在本桥的这2根桩的钻孔施工中采取了水下灌注C15混凝土的方法处理溶洞。

2施工中遇到的问题及原因分析

由于岩溶的形态和特点,岩溶地区钻孔桩施工中常见漏浆、塌孔、卡钻、掉钻、偏孔、地面塌陷和混凝土灌注时大量流失等问题。岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。

1)3-10号桩充填溶洞。3-10号桩施工中,钻至15m深时,漏浆现象较严重,设计钻探资料表明该桩在这个位置处有个较大的溶洞与现场情况相吻合,根据这个现象结合设计钻探资料分析,该桩下溶洞较大且与附近的桩下溶洞相联通,填下的粘土和片石经冲击后全部流入其他的桩孔中,充填效果不理想,同时灌桩时也存在混凝土流失现象。

2)2-8号桩充填裂隙。2-8号桩施工钻进时,溶洞较多,多次回填片石和粘土治理溶洞,可以保证不漏浆,继续向下钻进,但是过程中钻头以上部分的桩孔经常坍塌,并发生了2次卡钻事故。分析地质情况,桩下部岩石破碎且裂隙发育,在冲击过程中岩石已经被砸裂,但是没有完全破碎,在接下来的钻进过程中又受到振动后,掉入桩孔中,因此发生卡钻。

针对以上2桩出现的施工问题,经分析、比较后决定采用水下灌注C15混凝土的方式进行封填溶洞及岩石间的裂隙。

3施工要点、工艺流程及方法

3.1施工要点

1)及时判断溶洞的大小和埋深位置。根据设计钻探资料分析较大溶洞或连通溶洞的埋置深度,并在钢丝绳上用红色的线做好标记,当快冲击至溶洞顶面时及时减小冲程,采用小冲程的方式慢慢冲击直至穿透溶洞,防止因冲程过大突然穿透溶洞将钻头卡住或钻机倒塌。在冲击至溶洞位置时及时量测漏浆量以判断溶洞的大小,并用测绳准确的量测溶洞的深度,计算出需灌注的混凝土数量,混凝土以超过溶洞顶面3m为宜。

2)控制好水下混凝土的灌注高度和掌握好重新开钻的时间。根据漏浆量和量测出的溶洞埋深及溶洞底板的标高,计算灌注混凝土的数量,在水下灌注混凝土的过程中准确量测混凝土顶面标高,及时掌握混凝土顶面是否超过溶洞的顶板并达到预定的控制标高,制作同条件养护试件,混凝土浇筑完成后拔导管等待重新开钻。重新开钻的时间要根据同条件养护试件的试压报告来定,一般在其强度达到设计强度的70%后开始钻孔施工。

3.2工艺流程

施工工艺流程包括:钻机钻进→判断溶洞标高→减小冲程→穿透溶洞→量测溶洞深度→移钻机下导管→水下灌注混凝土→重新钻孔。

3.3施工方法

1)钻机钻进。在三通一平的基础上,做好钻孔的桩位测量及放样、制作和埋设护筒、泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等准备工作。搭设好钻机平台安装钻机开始钻孔施工。采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使孔壁坚实不坍不漏。待钻进深度超过钻头全高加冲程后,方可进行正常冲击。在钻进过程中,注意地层变化,对不同土层,采用不同钻进方法。冲程根据土层分别规定:一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类土层中采用大冲程;在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层、高液限粘土,含砂低液限粘土時,采用中冲程;在易坍塌或流砂地段用小冲程,并应提高泥浆粘度和相对密度。钻孔应连续进行,因故停钻必须将钻头提离孔底5m以上以防止坍孔埋钻。整个钻进过程中,应始终保持孔内水位高出地下水位至少0.5m,并低于护筒顶面0.3m 以防溢出。

2)判断溶洞标高,减小冲程穿透溶洞。根据设计地质钻探资料初步估计溶洞的大小和所处标高,钻进过程中及时量测钻进标高,根据钻进标高和冲击声判断是否已接近溶洞,当钻进接近溶洞顶板0.3～0.5m 时应减小冲程,采用小冲程慢冲的方式钻进,控制冲程在1.0m 以内。为正确提升钻头冲程,应在钢丝绳上油漆长度标志。采用小冲程慢冲方法穿透溶洞,当发生漏浆现象进及时回填粘土和片石以防止塌孔。

3)量测溶洞深度。当钻进过程中接近溶洞时,增加量测孔深的次数及时掌握钻进标高,以便于准确判断溶洞顶板标高。当穿透溶度时,及时用测绳量测泥浆面的下降高度和溶洞底板的标高,计算出漏浆量,准确计算回填混凝土的方量和确定混凝土回填顶面标高。做好数据记录。

4)移钻机、下导管、水下灌注混凝土。(1)移钻机、下导管,进行水下灌注混凝土。采用直升导管法进行水下混凝土灌注。导管用直径250mm的钢管,壁厚3mm,由管端粗丝扣、法兰螺栓连接,接头处用橡胶圈密封防水。导管支撑架用型钢制作,支撑架支垫在钻孔平台上,用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间时用钻架吊放拆卸导管。(2)为防止重新钻孔时混凝土强度过高造成难度加大,回填的混凝土采用C15砼,坍落度控制在18-22cm之间,并有很好的的和易性。(3)水下灌注混凝土,其数量根据漏浆量和预定的超灌量计算,但要保证其有一定的冲击能量,能把泥浆从导管中排出,并保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m。灌注开始后,应紧凑、连续地进行,严禁中途停工,必要时可采用储料斗。(4)灌注水下混凝土时,随时探测所灌注混凝土面高度,以掌握溶洞的封填情况和混凝土的顶面标高。同时应设专人注意观察导管内混凝土下降和井孔水位上升,做好详细记录。

5)重新钻孔。(1)用测绳量测混凝土顶面标高,根据灌注量和混凝土的上升高度判断溶洞是否被充填密实,当混凝土顶面达到预控标高时,停止灌注。(2)为使混凝土有效的充填溶洞,在混凝土浇筑完成后,要停机一断时间,等混凝土的强度达到设计强度的70%以后再进行钻孔施工。(3)混凝土达到设计强度的70%后,重新移钻机定位,继续钻孔直至终孔。

4结语

溶洞处理比较成功,重新钻进时通过原溶洞比较顺利,漏浆现象已经没有,能够顺利地穿过了溶洞层,用测孔器检查时,测孔器能顺利通过,桩径能够满足设计要求。混凝土的超灌量得到了较好的控制。但是此方法施工时因回填完混凝土后需要停留一段时间等待其强度增长,一般为3天左右,钻孔的时间有所延长。

通过本次尝试,在岩溶发育地区钻孔桩施工中,如遇至溶洞较大或是连能的溶洞,漏浆现象较严重时,通过回填片石难以纠偏时,可采用水下灌注低标号混凝土技术解决此类问题,且该技术有能够减少混凝土超灌量,减少成本费用。

参考文献

客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准(铁建设[2005]160号).

客运专线铁路路基工程施工技术指南(TZ212-2005).

建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2002).

作者简介

建筑桩基溶洞处理设计方案 第12篇

工程为横县农业有害生物预警与控制区域站,建设地点位于横县二运站附近,毗邻港口路。主体建筑办公楼总建筑面积7 359.56 m2,建筑层数为7层,框剪架结构。该建筑为52 m18.80 m板式标准层平面,竖向交通以2部楼梯和2部电梯为主。

工程所在地区抗震设防烈度为7度,设计基本地震基本加速度值为0.10 g,设计地震分组为第一组,特征周期为0.35 s;根据《建筑工程抗震设防分类标准》该建筑物抗震设防类别为乙类,其框架抗震等级为3级,剪力墙2级。

2 地质情况

建筑场地及周邻地段地面平坦,无洼地和陡坎,地面高程为57.02 m~53.23 m之间,无滑坡、崩塌、塌陷等不良地质作用。

2.1 地质构造与地震

根据《中国地震动参数区划图》划分,横县抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值0.10 g,设计地震分组为第一组。建筑物的抗震设防应按有关规范执行。根据钻探揭露,该场地内无液化土层,可不考虑地震液化问题。场地及附近无大的断裂构造通过。

2.2 地层岩性及其承载力特征值

经勘察,在钻探所达深度范围内,场地地层分述如下:

a)填土(1):灰褐色,成分以砂质粘性土为主,为新近填土,未完成自重固结,未经压实处理。层厚0.80 m~1.50 m;b)淤泥质粘土(2):灰褐色,具有高压缩性,可塑状态。仅1孔有分布,揭示层厚4.10m;c)粘土(3):灰褐色,局部略带灰黄色,土质不均匀,混约15%~25%的碎石,属中压缩性土,可~硬塑状态。除1孔外均有分布,揭示层厚1.50 m~3.40m;d)粘土(4):灰黄、灰红色,土质均匀,硬塑状态,局部呈坚硬状态,属中压缩性土。除4孔外均有分布,层厚3.00 m~4.60 m;e)粘土(4)1:灰黄、灰红色,土质均匀,可塑状态,属中压缩性土。各个孔均有分布,层厚0.70 m~5.70 m;f)中风化灰岩(5):灰白色,隐晶质结构,层状构造,岩质坚硬,岩芯较破碎呈碎块状,少数呈柱状。5孔有分布,本次钻探揭示厚度2.10 m~2.80 m,未钻穿。

2.3 水文地质条件

2.3.1 地下水

经勘察,场地内有两层地下水:上层滞水和孔隙水。

上层滞水赋存于填土(1),无统一水位,埋深0.80m~1.50 m,主要由大气降雨补给,水量较小,水位受季节影响而变化。

孔隙水赋存于淤泥质粘土(2)、粘土(3)、红粘土(4)、红粘土(5)内,勘察过程中未发现初见水位,一般终孔后从粘土孔隙中慢慢渗出,到第二天可见到水平,主要接受大气降水的补给,水量很小,本次勘察期间测得稳定水位埋深0.40 m~1.20 m。

2.3.2 地下水及土的腐蚀性评价

本次勘察取一组水样做腐蚀性评价,场地地下水对混凝土结构的腐蚀性评价均为“弱腐蚀”,对钢结构腐蚀性评价为“弱腐蚀”。

场地原分布有建筑,多年来没有受到工业污染,周围现分布有大量现有建筑,据相同地貌单元,相同环境、相同地层的一区勘察资料,结果表明,场地土对混凝土结构和钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价均为“无腐蚀”,结合当地建筑经验,场地土对建筑材料无腐蚀性。

2.4 岩溶发育情况

根据地质调查及钻探揭示,场地内岩溶一般发育。主要岩溶形态有溶洞、溶蚀裂隙等。

本次勘察仅一个孔揭示灰岩,遇到溶洞2个,溶洞洞高分别为4.65 m、0.50 m,洞内充填软塑状粘土。从地面无塌陷可推知,溶洞在天然状态下稳定。

3 溶洞处理设计方案

工程基础设计采用一柱一桩(局部多柱一桩),宜采用超前钻,确保桩尖下的基岩无溶洞,对有溶洞者采用冲抓桩,穿透溶洞,桩基全断面进入中风化灰岩一定厚度[1]。

根据地质资料,本工程溶洞分布情况,遇到溶洞2个,溶洞洞高分别为4.65 m、0.50 m,洞内充填软塑状粘土,确定先采用冲击钻成孔,然后根据具体情况采用投放抛填物的方法处理溶洞,后考虑采用下放钢护筒的方案。

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

溶洞内无充填物或半充填,溶洞高度不太大,一般在3 m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 m3:0.75 t比例,顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石)回填冲击,用0.5 m~0.8 m小冲程,不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案。粘土片石筑壁法施工时,钢护壁必须穿透砂砾及卵石层等透水层,坐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、小裂隙灯,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。

3.3 钢护筒跟进法

溶洞较大(洞高)>3 m,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坍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。

a)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30 cm的高度);单层护筒内径大于10 cm,多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10 cm,其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10 cm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9 mm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;b)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3 cm~5 cm,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。

4 结语

岩溶地基处理有很大的难度和复杂性,需因地制宜地设计和选择施工方法。冲孔桩处理复杂岩溶地基行之有效,有较大的可靠性。采用袋装粘土及水泥填堵溶洞及防渗堵漏,行之有效,且最为经济,同时保证成桩质量,避免大规模超灌混凝土。采取措施时要及时,防止处理不及时时孔口坍塌等事态进一步扩大。

参考文献