溶洞地区灌注桩施工工法 工法内容材料Word格式文档下载.docx

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本工法对各工序的操作要点和质量控制作了详细的阐述，实践证明，对成孔、成桩的质量均有保证。

2.2、施工安全性

本工法避免溶洞桩施工过程中出现的漏浆、或者产生漏浆但不发生坍孔等现象，确保施工安全。

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2.3、进度保障性

因本工法能有效避免塌孔现象，从而节省了反复钻（冲）孔的时间，避免了重复劳动，缩短了成孔时间，能有效保障施工进度。

2.4、成本低

本工法所需的材料大部分为粘土、水泥等廉价材料，所用的机械设备为工程常用机械，故成本较低。

3、适用范围

适用于岩溶地区的公路桥梁、铁路桥梁及房屋建筑的钻（冲）孔灌注桩的施工。

4、工艺原理

溶洞桩基施工需要解决的关键技术问题就是如何保证成孔过程中不漏浆，或者产生漏浆但不发生坍孔，保护桩孔、人员及钻（冲）机的安全，保证桩孔顺利成孔。

本工法的原理就是采取：

“超前钻”技术、全护筒、静力注浆、覆盖层注浆固结等技术措施克服上述关键技术问题，在实际施工过程中根据溶洞的具体分布情况及特点采用其中的一种或综合采用多种方法和措施。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1、施工工艺流程

详见图5.1-1：

施工工艺流程图。

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施工准备工作

施工平台搭设（水上桩）或场地平整（陆上桩）

测量放样

护筒沉放

桩位复核

钻机钻（冲）进泥浆循环

钻至设计标高不符合要求

监理工程师验收合格

终孔、清

钢筋笼制接长下放钢筋

安装导管、二次清

灌注水下试件制砼拌

检测验

5.1-1图：

施工工艺流程图

5.2、施工要点5.2.1、施工平台设计及施工成孔设备桩基施工平台的设计应综合考虑桥墩所在场地的地质与水文情况、水深较大的水域处施工平台一般采用钢管桩平台或双壁钢围堰等水中固等因素，定钢结构平台；

靠岸边水深较浅处可采用筑岛形成施工平台。

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钢管桩施工平台是以钢管桩作承重基础，桩顶架设型钢作纵、横梁，面铺钢板。

钢管桩直径大小根据地质情况、水深、荷载大小等而定，在内河，一般采用φ50cm～φ100cm，壁厚6～10mm。

钢管桩可用振动锤施打和拔除。

双壁钢围堰施工平台有钢板桩围堰、钢套箱围堰等。

施工平台顶面高程应大于施工水位3～4m，以保证护筒中的泥浆水头，防止塌孔。

对于陆上桩，将地表清理、平整，即可钻机就位。

5.2.2、钢护筒选用及埋设

构造：

桩基钢护筒设计内径为D+20~50cm（D为桩径），水中长桩宜取上限值。

钢护筒可采用单壁或双壁结构：

直径小于3m的采用单壁钢护筒，壁厚根据护筒的直径、长度而定，若钢护筒直径较大且较长时，应在外壁按一定间距设置加劲肋以保证足够的刚度，护筒底刃脚处应用钢板加厚以防卷曲；

直径大于3m的采用双壁钢护筒，即由两层薄钢板（厚8~12mm）通过添加型钢作肋构成。

埋深：

护筒顶宜高出地面或平台面0.3～0.5m或高出施工水位3～4m。

护筒应尽量埋入不透水土层内，且埋深约2m，当覆盖层无不透水土层时，应埋入不良土层6～8m。

埋设：

钢护筒埋设采用振动锤振动下沉，必要时配以护筒内用空气吸泥机吸泥下沉，或在护筒外壁辅以高压射水下沉，又或者采用钻埋法下沉，直至下沉到预定位置。

当钢护筒埋置深度不足时，可在护筒周围吹填砂或抛填沙包人造覆盖层以加大护筒埋深。

如无覆盖层时，可先用冲击钻机冲击岩面形成凹孔，再将钢胡同下放，并在护筒四周抛填片石压注水泥浆固定，或先将钢护筒直接下放至岩面，然后在护筒四周灌注水下砼固定护筒并防止护筒脚漏浆。

定位：

钢护筒沉放必须全过程测量定位，保证护筒偏位和垂直度在容许范围内。

测量定位除了用仪器观测以外，还需安设导向架，导向架内尺寸比护筒外径大5cm，长度不小于10m（=5cm÷

0.5%）。

5.2.3、成孔工艺要点

采用钻冲结合工艺成孔，即：

先用回旋钻机钻穿覆盖层，再换冲击钻机进行入岩施工。

采用此法可充分发挥回旋钻机和冲击钻机的优点，选择回旋钻机施工覆盖层的优点是进尺快、效率高、成孔质量好；

选择冲击钻机进行入岩施工主要优点有：

a、由于冲机成孔对孔壁产生的挤压作用，使得其孔壁比较密实；

b、由于冲击成孔时，冲锤为自由落体运动，能保证桩孔的垂直度；

c、冲机冲穿溶洞4

顶板时即使发生漏浆，能迅速提锤而有效避免埋锤事故的发生；

d、一旦出现卡锤、掉锤等事故时，易于打捞。

当覆盖层厚度不大时，可采直接用冲击钻机成孔。

5.2.4、泥浆循环系统

优质泥浆不但能增加孔壁的稳定性，还可大大提高循环效率，加快钻孔进尺。

对于桩径较大、且设计对桩基成孔质量要求较高时，钻孔时应优先采用优质泥浆（PHP泥浆）进行施工，以加强护壁效果，并确保清碴满足设计要求。

PHP泥浆以膨润土为主要材料，掺入一定量的纯缄，并加入少量的外加剂，该泥浆具有不分散低固相、低密度、高粘度等特点。

施工时采用反循环清碴，利用泥浆船进行循环。

成孔过程中要保证泥浆性能符合要求，每天由试验人员检测孔内及返孔泥浆指标，随时调整泥浆的各项性能指标至合格，以保泥浆证循环系统的技术状态符合稳定孔壁、提高钻进速度、加快进尺的要求。

5.2.5、岩层冲进及溶洞处理

即使在施工前进行了地质情况勘察，但是仍无法准确把握基岩内溶洞具体情况。

施工中最容易出现的问题是：

a、施工时由于碰到溶洞或与桩位外溶洞相通的裂隙，引起的突然间大量泥浆漏失，并引发塌孔埋钻等事故；

b、溶洞底板倾斜或遇到半边溶洞，施工时易造成斜孔、卡锤，进尺困难；

c、进尺时遇到大溶洞，且填充物为软塑性土质或空洞时，若不控制进尺，冲锤一下可进尺数米，极易引起掉锤或卡锤等事故，且因进尺过快，导致护壁质量差，易发生塌孔；

d、由于冲机自身的局限，易产生梅花孔及因机械故障（如钢丝绳断开）引起掉锤等等。

其中溶洞漏浆是最容易发生也是最危险的，施工时应采取多种可靠措施来防止出现上述情况，确保施工安全，顺利成孔。

1、首先必须加强对操作人员的管理，施工前对所有施工人员进行详细技术交底，使得每一位操作人员对溶洞处理方案、抢险措施及溶洞分布情况都心中有数，同时要求每一班操作人员在施工过程中须对冲机的钢丝绳、冲锤直径等各项指标进行详细检查。

2、施工时漏水漏浆是不可避免的，也无法预测，其处理关键是：

发生漏浆时要及时补浆补水，维持孔内水头，防止桩孔内外产生过大的水头差，并迅速堵漏。

为做到这点，施工中应做好以下工作：

1）、钻孔前在平台上或用船准备适量的片石、块石、粘土砖及适当数量的袋装水泥，并在现场设置大容量泥浆池5

（船），准备好大量新鲜泥浆，保证水上桩基施工时一但桩孔出现漏浆，可以马上给予足够的填料和补浆。

2）、应准备足够的补水补浆设备（如大功率泥浆泵等），以备急用；

3）、施工过程中严格控制孔内泥浆质量，利用泥浆堵塞微小裂隙，尽量减少泥浆漏失量。

3、在冲进过程中至离溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，并选用小冲程进尺，逐渐将顶板击穿，防止卡钻。

同时在击穿顶板之前，安排专人密切观察孔内泥浆面的变化，发现漏浆时应马上提锤、补泥浆，抛填片石、粘土砖混合料（重量比1∶1～1∶1.5），等泥浆面不再下降稳定后，小冲程轻打挤压形成泥石孔壁成孔。

若桩孔仍继续漏浆，则改抛片石、粘土砖、袋装水泥混合料（重量比1∶1∶0.2），采用冲锤小冲程继续轻打，慢慢将片石、袋装粘土、水泥挤压到溶洞中，堵塞溶洞通道，如此反复操作，直到不再漏浆为止，转入小冲程冲孔固壁成孔，顺利穿越溶洞。

4、为防止出现卡锤、掉锤、梅花孔等问题，则应做好以下几点：

a、在接近溶洞顶板及溶洞中冲进时，应严格控制冲程，以免不慎掉锤；

b、遇到半边岩及斜面岩时，应在正常进尺前，先用块石及粘土回填至正常孔深以上约1米，再压实冲进，反复直至孔径正常后再进尺，施工中若出现梅花孔亦如此处理；

c、施工时应经常检查桩孔孔径、垂直度、钢丝绳磨损等情况，一有异常立即停止进尺，纠正。

2.5.6、清碴清孔

在溶洞地质地区，桩基一般设计为嵌岩桩，且成孔质量要求高，孔底沉渣厚度要求严。

按常规清碴清孔方法较难达到设计及施工规范要求。

为此，施工时应采用气举反循环进行清碴清孔，以提高清碴效率及清孔质量，加快施工进度。

但由于气举产生的负压大，要求清碴过程中应及时补充泥浆，保持桩孔内水头压力和泥浆的比重，以维持孔内外的水头平衡，故在操作时宜利用泥浆船储浆进行补充。

2.5.7、钢筋笼的制作及下放

钢筋笼在加工场分节制作，然后由车或驳船运往现场采用船吊或汽车吊下放就位。

安装时采用两点起吊，以防止骨架变形；

钢筋笼竖直后，检查其竖直度，进入孔口时扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。

钢筋笼边下放边拆除内撑。

钢筋笼的连接采用单面焊接或机械连接，并且保证各节钢筋笼在同一竖直轴线上。

钢6

筋笼下到设计标高后，定位于孔中心，将主筋或其延伸钢筋焊接在护筒上，以防骨架在浇注混凝土时上浮及移位。

2.5.8、灌注水下砼

在灌注前应考虑扩孔及填充溶洞的需要，准备较多的材料。

灌注时适当加大溶洞区埋管深度（埋管深度取6~10m为宜），以避免浇注砼时，因溶洞护壁塌陷，桩孔内砼充填溶洞，引起砼面急剧下降而使导管口露出砼面，从而产生断桩事故。

另外，为减少灌注过程砼的流失，可在钢筋笼相应的位置周围包裹薄铁皮。

同时应大力加强砼浇注过程的监控力度，及时发现出现的问题及时解决。

水下砼配合比要求：

a、坍落度18~22cm，坍落度降至15cm的最小时间不小于3h；

b、砼初凝时间不小于预计整根桩的灌注施工时间的1.5倍；

c、碎石宜用连续级配，粗骨料最大直径31.5mm。

2.5.9、特殊的溶洞处理办法

1、方法一：

采用“超前钻”技术

本工法所谓的“超前钻”技术不同于地质钻探的“超前钻”，两者的目的及所采用的设备不相同。

它是指对于地质资料显示存在溶洞或土洞的桩孔，先用回旋钻机（SPJ300型）配小型钻头钻穿溶洞顶板直至终孔标高（对于多层溶洞则钻穿2～3层，不必全部钻穿直至终孔标高），根据钻探地质资料分析溶洞大小及高度，然后补充优质泥浆以及用锯末和粘土加水拌成软塑状的混合物，使其填满溶洞，观察24小时后，若情况正常，再正式开始钻孔或冲孔。

若溶洞漏浆较严重，则可抛填袋装粘土、片石的办法处理。

2、方法二：

全护筒法

若溶洞范围较大，漏浆严重时，一但发生漏浆，孔内泥浆液面迅速下降，泥浆护壁无法抵抗漏浆时产生的内外水头差所产生的压力，其后果会导致塌孔埋钻等恶性事故发生，而防止出现这种情况最有效的方法是采用全护筒施工。

在实际施工中采用护筒跟进或双护筒施工两种方式。

护筒跟进施工，即先按常规方法沉放护筒，钻机