溶洞土洞处理专项施工方案.docx
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溶洞土洞处理专项施工方案
一．工程概况
二．编制依据及施工准备
三．溶洞判别方法及异常情况处理
四．溶洞施工方案
五．安全措施及应急预案
六．环保文明
一、工程概况
龙门苑居住小区一期工程拟建10栋32层住宅楼为2栋17层住宅楼（B-11、B-12）、2层商业裙楼设1层地下室；总建筑面积174521平方米。
本工程建筑物重要性等级为一级，工程抗震设防类别为标准设防类（丙类），勘察等级为甲级。
本工程拟建场地位于花都区三东大道北侧位置，场地原为菜地及空地，地貌单元属第四系冲积平原。
场地已初步整平，地面标高介于9.88~13.52米。
场地地质构造单元为广花复式向斜盆地，地貌属山前冲积平原区，地势较平坦，地形地貌简单，地质环境基本未受破坏。
根据超前钻报告，钻孔见洞率为29.3%，其洞顶标高40.27~3.71m,洞顶埋深9.4~52.90m，平均18.08m。
二、编制依据及施工准备
1.编制依据
本工程是根据广东地质物探工程勘察院提供的超前钻资料及设计图纸要求编制的。
2.施工准备
1）、详细了解桩基桩位地质、水文资料，掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围、大小以及充填情况，并制定合适的施工方案和施工技术保障措施。
2）、每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。
三、溶洞判别方法及异常情况处理
（一）判别方法
1、冲孔桩机冲击锤入岩后钻孔出现漏浆或漏塌。
2、冲孔桩机冲击锤入岩一定深度后，突然进尺加快，有时不用提冲击锤就自动下沉。
3、取到的样岩中，分化岩样较多，且有钟乳石碎块。
（二）施工中异常情况的处理
1、塌孔
孔壁塌方多发生在地表下4m～12m的范围之内。
产生的原因有：
①泥浆性能指标选择不当；
②孔壁漏浆；
③地基土质太差或者地面附加荷载过大；
④临近同时施工的冲孔桩太近；
⑤地下存在溶洞等特殊地质情况
预防的措施是，加强泥浆管理，调整配合比，加大泥浆的比重和粘度，及时补浆，提高泥浆水头，并使泥浆排出与补给量平衡。
冲孔桩钻孔，应在中距5m内的任何混凝土灌注桩完成24h后，才能开始。
应隔2根桩进行跳打加大桩与桩施工时的距离。
冲孔桩施工时大型机械如吊车、挖掘机等尽量不停放在冲孔桩6m半径范围内，钻孔施工的余泥及时清理外运，减少集中附加荷载。
当塌方严重时，用优质粘土回填塌方处，2天后重新冲槽。
如浇灌混凝土局部塌孔时，可以不予理会继续浇筑混凝土，利用混凝土充盈塌方部位。
如塌方威胁施工安全时，应立即停止浇筑混凝土，组织人员、机械的撤离，再作处理。
2、卡锤
卡锤产生的原因是，冲锤牙齿磨损过大，冲孔桩的直径变小；中途停电，冲锤留在孔内，被泥砂埋住；地下障碍物卡住；悬吊钢丝绳破断等。
预防的措施是，经常进行往复扫孔，经常检查冲锤牙齿的宽度和钢丝绳的磨损情况；如有磨损及时修补或更换；中途停止冲孔时及时将冲锤提出。
对已卡住的冲锤不能强行提出，可交替紧绳、松绳将冲锤提出；如不能提出，则插入硬管压入泥浆或压缩空气将周围淤泥和泥砂排除。
四、溶洞施工方案
根据本工程前期冲孔桩施工情况及剩余桩溶洞分布的具体情况，冲孔桩成孔时遇到溶洞，要根据具体情况采用投放抛填物的方法处理溶洞。
据3月31日桩基专题会议建设单位意见以下1-3项不需事先处理，施工时可同时处理；4-6项需冲孔桩开工前处理溶洞，避免发生安全事故。
1、常规成孔法（建设单位意见第6条A、B、D1）
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。
冲击成孔时，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。
以下桩按此施工：
6#、12#、25#、26#、60#、110#、196#、318#、340#、346#、350#、351#、362#、367#、398#、439#、443#、446#、448#、451#、457#、531#、BK16。
2、片石粘土筑壁法（建设单位意见第6条A、B）
溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在2m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、粘土按1：
1体积比，回填使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，将漏浆处堵住后再继续冲进，形成人工泥石护壁。
如此反复多次回填片石、粘土，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。
粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须预埋牢固，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成孔口塌孔，保证顺利通过岩溶区。
当冲孔锤头施工到离溶洞的顶板还有1米左右的时候，应加大泥浆所占的比重，并采用慢速低锤击穿顶盖，以防止卡锤。
此外，还要安排专人来观察护筒内泥浆面的变化，如果发现泥浆面出现下降，应当立即提锤并及时进行补浆和抛填混合料，等到泥浆面不再下降达到稳定的时候，应继续慢冲挤混合料，使其能够形成泥石孔壁稳定的穿过岩溶地区。
如果溶洞的面积比较大，使用一次抛填就很难达到成孔的目的，因此必须通过反复抛填处理才能够使其成孔，成孔过程中可抛填适量水泥，使水泥与粘土、石块一起快速硬化，形成的护壁不易击穿。
抛填水泥、粘土、块石比例为0.5：
1：
2。
以下桩按此施工：
2#、14#、16#、18#、23#、28#、31#、34#、38#、43#、46#、48#、49#、58#、72#、75#、82#、83#、85#、90#、92#、206#、209#、212#、326#、352#、363#、401#、402#、421#、485#、514#、516#、BK1、BK2、BK3、BK4、BK14、BK13、CK5。
3、钢护筒跟进法（建设单位意见第6条C、D2）
溶洞较大洞高大于5m，洞内无充填物或流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跟进法施工。
该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其震动下沉至已成的孔内，有以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。
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，可以用钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。
施工时，当冲孔接近溶洞顶板时，必须轻锤慢打，控制提升高度，使孔壁圆滑坚固。
当冲孔穿过溶洞顶板后，应反复提升锤头，在顶部范围内上下慢放轻提，直至锤头不明显受阻碍，这样就确保钢护筒下放至准确位置。
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8~10mm钢板卷制。
根据溶洞几层决定钢护筒板厚，如连续穿过2个以上使用10mm的钢护筒；只有一个时采用8mm厚的钢护筒。
下沉内护筒时，由大到小，分级逐次下沉进行。
先成大孔，下沉大护筒，再成小孔、下小护筒。
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；此护筒浇筑混凝土后不需拔出。
在施工这类溶洞时必须在其上方土层内埋设6米长的钢护筒，以防塌孔，混凝土浇筑完毕后此护筒拔出。
2）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。
以下桩按此执行：
22#、32#、241#、211#、243#、244#、249#、458#、BK15。
4、注浆加固法（建设单位意见第3条）
1）针对一些较大溶洞，在施工过程中可能出现安全隐患，可采取溶洞提前处理，即注浆加固法,以保证施工的质量、安全、进度（溶洞高度不小于2米）。
此类编号为：
27#、30#、、39#、71#、80#、81#、84#、200#、208#、89#、252#、349#、411#、472#、533#、534#、BK12、CK1、CK3、1#、29#、5#、31#、35#、35#、44#、23#、73#、74#、86#、88#、94#、189#、190#、191#、202#、203#、205#、213#、238#、238#、240#、242#、248#、255#、261#、356#、404#、445#、453#、456#、477#、506#、509#、BK20、BK18、BK5、BK15、CK2、CK4、19#。
5、低标号混凝土灌注（建设单位意见第3条）
针对一些较大溶洞高度在3m以上，如B-3、B-5区可能连成片，在施工过程中可能出现安全隐患，可采取溶洞提前处理，即在桩身部位钻孔100~150mm,灌注C20细石混凝土，待一定强度后冲击成孔。
（详见B-3、B-5溶洞分布图）
6、现场土洞处理方案（建设单位意见第3条、第4条）
应根据地质报告对一些土洞埋置较深或者土洞大于3m高的桩浇筑C20混凝土后，再进行冲击成孔。
如356#桩，土洞高4m,埋深9m以下必须浇灌低标号混凝土。
对现场一般土洞（小于3m埋置深度较浅）或者沙层特别厚的桩号，应根据土洞埋深及沙层厚度安放长护筒施工，将长护筒底标高埋置在土洞下方或沙层下方后（埋深一般不超过6m），再开始冲击成孔；这样就能保证施工过程中不易形成塌孔，确保了机械及人身安全。
成孔成功浇筑混凝土，待混凝土初凝后在拔出长护筒。
7、注浆加固法明细
注浆加固法溶洞处理施工机械配置
序号
机械名称
数量
使用部位
1
履带135D跟管钻机
2套
地质钻孔
2
注浆机BW150
3套
注浆
3
拌浆桶
3套
注浆
4
空压机15-13
1套
填筑
5
砼湿喷机
1套
填筑
6
双液注浆机
1套
注浆
i.溶洞处理人员安排
序号
职位
数量
1
施工负责人
1人
2
工地领工员
2人
3
钻机司钻
12人
4
空压机司机
1人
5
砼湿喷机操作手
4人
6
双液注浆机操作手
4人
7
电工（
1人
8
安全员（）
1人
9
质检员
1人
10
测量监测
1人
8、注浆方法及工艺
注浆加固法溶洞处理是通过高压注浆，使填充物被压溃、劈裂、挤压、水化、置换等物理填充和化学填充，达到封堵溶缝隔绝水源，并将填充物转变为具有一定强度的结石体或硬塑状土。
1）、注浆方法及工艺
①对溶洞中的粘土、砂和碎石等，浆液是通过渗透作用板结砂和碎石的；对于溶洞中的粘土、砂等，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体；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。
浆液在充填物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。
这样反复不断的，渗透、挤密和加固溶洞，从而提高溶洞中充填物的强度。
②灌浆采用袖阀管注浆加固法，袖阀管采用φ48mmPVC管，袖阀管下到溶洞底面，在溶洞段的管壁上钻花眼φ6@300作为出浆孔，外包橡皮箍作为单向阀。
对于高度0～2m的溶洞，把送浆管直接连通袖阀管，对溶洞内的充填物进行压力注浆；对于高度2m以上的溶洞，在袖阀管内下入双塞芯管，对溶洞内的充填物分层进行压力注浆，分层厚度为0.5～1.0m。
③单液浆（水泥浆）设计配比参数：
a、注浆压力0.4～1.2Mpa；注浆压力从0.4Mpa逐步提高，达到注浆终压1.2Mpa并继续注浆10min以上；
b、水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥；水灰比=0.5：
1～1：
1；
c、注浆速度：
30～70L/min；
d、注浆扩散半径设计为1.5m；
e、每个注浆孔每米的灌浆量初步按8.0立方米考虑。
实际灌浆参数根据现场实验确定。
2）、注浆设备
①采用BW-150型注浆机，设置回浆管路和溢流阀，在设计范围内可调节注浆压力，当工作压力超过设计压力时，溢流阀会自动开启，油
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