搜索
海青桥基础溶洞处理根据我公司桐庐毕浦水电站主机房、杭州绕城南线转塘大桥、台州东方太阳城高层住宅等桩基工程对溶洞的处理经验，结合本工程特点，拟定如下施工方案：(1)有溶洞的桩，每根桩必须用地质钻机钻探,详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型,画图列表,为制定相应施工方案提供详实依据。(2)对填充物进行土工试验,分析其物理力学特性,检测容重、含水量、孔隙率等,为注浆参数计算提供依据。(3)根据地质钻探资料和填充物情况,对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。(4)对每种处理方案,都要进行仔细的计算,施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验,取得经验数据,完善施工方案,指导施工。(5)遇到大溶洞时,高度在3米以上或宽度超过20米的大体积溶洞认为是空洞，拟用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的施工方案。必须请监理工程师和设计单位核查,明确处理方案,并报监理批准后实施。溶洞处理方案(1)对于封闭的比较小的溶洞,采用方案A。采取注浆措施,提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满,则采取先填充碎石或干砂,然后注浆;若充填物呈松散或软塑状态时,直接注浆固结即可;若充填物已固结呈硬塑状态时,则可以直接冲孔,但需加强泥浆护壁。(2)溶洞内无填充物或填充物较少需向洞内填充碎石、砂子,比例为1.5：1。打穿溶洞顶板后选择一个合适的孔位,放入并固定钢套管,将注砂管与钢套管相连接,在注浆前灌入。根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律,计算填砂量。用压风机将干砂压入,为防止洞内高压阻止灌砂,利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积,压力稳定时,即可停止。(3)钢套管(直径不小于30ｃｍ)放入并固定,钢管上置碎石料斗,碎石粒径不大于2ｃｍ,投料时振动钢管,以防止堵塞。(4)对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等,冲孔时可采取投放片石、碎石夹粘土,甚至投入整袋水泥土（比例1：2）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)遇到大溶洞时,采用方案B。高度在3米以上或宽度超过20米的大体积溶洞认为是空洞，拟用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的施工方案。根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，迅速补泥浆、补水。击穿洞顶后，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。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲砸固壁；当为砂层、卵石层时提高泥浆的粘度和相对密度。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过溶洞。（6）在钻进前先用挖掘机挖40立方米以上泥浆池，调好泥浆稠度，泥浆可用膨润土、优质粘土拌制，也可采用性能良好的其它粘土拌制，独立用于击穿溶洞顶部时补浆用。钻机正常钻进的制浆池、储浆池、沉淀池均设在钻机周围，并用循环胶管连接，以形成良好的泥浆循环系统。桥桩基精确放样后，在桩基施工平台上用地质钻孔桩中心进行超前钻，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。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，采用填充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。方案b当溶洞为空洞，且深度在3m以上的，拟用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的施工方案。一、方案a、方案b施工方法1、方案a（填充化学灌浆法）施工方法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（10mpa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。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填充化学灌浆法。因此，采用填充化学灌浆法，同时也可兼用喷射灌浆法，促进填充物强度的加强。（2）填充化学灌浆的加固特点浆材可在十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。填充化学灌浆的关键在于浆材的配方和工艺。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。用注浆泵注浆,注浆压力不宜太大,控制在0.5～1.0ＭＰａ范围,具体压力值由现场试验确定。速度为15～20Ｌ/ｍｉｎ,其目的是使浆液渗透到填充物内(包含灌入的砂或碎石),然后固结,渗透最小直径定为3.0ｍ,以保证冲钻成孔时有足够的固结体。注浆时注浆管必须插入填充物的底部,然后边注浆边缓慢上提,提管速度不宜太快,根据注浆速度确定,使渗透半径控制在允许范围内。浆液选用水泥浆,用32.5级水泥,水泥浆配合比为水∶水泥=0.8∶1.0。若需用水泥砂浆,则配合比采用水∶水泥∶砂=1∶1∶0.8；需要用双液浆时，水玻璃的含量根据现场试验确定。单花管注浆,管头花管段长度为100ｃｍ,孔眼直径和间距根据现场试孔后确定,注浆管外径为70ｍｍ,比钢套管内径要小。注浆时,通过注浆泵上的ＰＱ仪分析确定注浆的速度和结束时间,压入量根据渗透半径、固结体积来计算,公式为Ｑ=πＲ2Ｈβμα(1-γ)λ。式中,Ｒ为渗透半径;Ｈ为溶洞高度;μ为填充物的孔隙率;α为超灌系数;λ为地区性经验系数;γ、β为充填率与充填系数。这些参数和系数可根据现场试验确定。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，GPS-15型钻机，泥浆搅拌机和贮浆槽，高压灌浆管及其配件。2方案b（套内护筒）施工方法2．1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）2．2内护筒内径的确定内护筒内径大于桩径，同时外径大于外护筒内径5cm左右2．3溶洞顶部冲孔根据超前钻的资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，提起钻头、钻杆，移开钻机（gps－30），采用冲击钻机ykc－30冲孔，冲孔钻头外径235cm。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经测试检查，其它施工工艺及注意事项与常规相同。2．4内护筒的沉放方法（1）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管，用吊机（或冲机自吊）把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后，内护筒不会靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）。此时，gps－30钻机重新就位。（2）护筒沉设利用GPS－30钻机进行，在钻机的钻杆上附加压架，利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量，使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部（如图2）。2．5内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理（1）在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂（见图3）。（2）用高压喷射灌浆法（施喷法）对回填体进行灌浆处理。灌浆后，内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度要求达到30mpa，其抗渗系数可达10－7m／s。灌浆处理后，即可重新冲孔。（3）在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。（4）对于需要处理多层溶洞的桩基，一般仍采用上述灌浆法填充固结空隙进行施工。目的是为了增加溶洞底部（同时有可能是下层溶洞的顶部）附近填充物的密度和强度，并且增加内、外护筒间的胶合力。（5）重新冲钻，直至嵌入完整基岩。当符合设计及规范要求时，经监理工程师同意即可终孔，此桩即成孔。成孔后的工序工艺与常规相同。（6）对于大型、特大型溶洞，为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取护筒跟进法施工。具体做法为：首先将钻头扩大至1.15D，正常钻进至溶洞上方约1m处，将钻头提起，用振动锤将内径1.5m、壁厚5mm的钢护筒砸至孔底，再将钻头直径改为正常钻头继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1—1.5m的冲程将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。钻孔达到设计标高并清孔后，对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合，孔底泥浆沉淀厚度等进行检查，经监理工程师检查合格后，进行清孔。灌注①灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序。钻孔经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。②水下混凝土的塌落度以18～22厘米为宜，并有一定的流动度，灌注水下混凝土的工作迅速，防止塌孔和泥浆沉淀过厚。灌注前，对孔底沉淀层厚度再进行一次测定，如超出规定厚度（设计厚度），可用一根水管插到孔底注入高压水3min~5min，使沉淀悬浮再立即灌注首批混凝土。③水下砼灌注采用导管法。导管使用前均调直、试拼组装，并做水密承压试验，准确记录试压编号及自下而上标示尺度。将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度。漏斗和储料斗需有足够的容量，即混凝土的初存量，保证首批混凝土灌注后，使导管埋入混凝土的深度不小于1m。④灌注开始后，要紧凑、连续的进行，严禁中途停工。在灌注过程中，要防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确。注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管埋入混凝土的深度一般控制在2m～4m，特殊情况不得小于1m或大于6m。导管提升时保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。当导管提升到接头露孔口以上有一定高度，可拆除1节或2节导管。此时暂停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后拆除，同时将起吊导管的吊钩挂上待拆的导管上段的吊环，导管拆除后吊起拆除的导管徐徐放在指定位置，然后将漏斗重新插入井口的导管内，校正好位置，继续灌注。在灌注过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊。⑤当砼面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，采取以下措施：a.尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小，可采取掺加缓凝剂、粉煤灰等措施增大其流动性；b.当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，使导管底口处于钢筋笼底口3米以下和1米以上处，并徐徐灌注混凝土，以减少混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；c.当孔内混凝土进入钢筋骨架4m~5m以后，适当提升导管，减小导管埋置深度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。当孔内混凝土面进入钢筋骨架1m～2m后，适当提升导管，减少导管埋深，增大钢筋骨架下部的埋置深度。⑥为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度，一般桩顶加灌0.5m～0.8m高度。同时指定专人负责填写水下混凝土灌注记录，在灌注到接近设计标高时，要计算出还需要混凝土数量，通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。⑦