1、1冲孔混凝土灌注桩溶洞处理方法初探摘 要：本文主要就灰岩地区的冲孔混凝土灌注桩溶洞处理方法进行了探讨，并分析了成桩过程中的塌孔，埋钻，斜孔，漏浆，卡钻等常出现的问题的处理。 关键词：溶洞；冲孔；灌注桩；斜孔；埋钻；注浆 近几年来冲孔灌注桩在桂北地区被广泛应用于建筑工程中，由于这种桩施工工序复杂，桩基质量不易控制，在溶洞发育的灰岩地区尤其复杂，因此，正确处理溶洞地区的冲孔混凝土灌注桩技术，是摆在工程人员面前的一大重要课题。 一、工程概况 工程项目要点简述：某学院一期工程总建筑面积 13.56 万 m2，一期工程包括：学院教学实验楼，公共教室楼，学生公寓，教工食堂，及南面的运动场地（含小运动场和篮
2、球场） ，景观、绿化、休闲区以及校园内道路、水电等配套设施项目等。 本工程的施工难点： 工期紧迫，但工程的基础大部分采用冲孔灌注桩； 根据地质资料显示，本工程所处区域为岩溶地区，地下存在土洞、溶洞。 由于本工程地质的特殊性，每根灌注桩必须做超前钻探。通过超前钻资料显示，约有 65%的桩存在溶洞，大部分溶洞高约在 0.36.98m 之2间，最高达到 13m，微风化岩有泄水现象。 二、冲孔混凝土灌注桩小溶洞的处理 （一）片石粘土筑壁法 溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在 3m 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 1m3：3m3：0.75t 比例
3、，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石）回填冲击，用 0.50.8m 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法。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，座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、小裂隙等，冲孔时采取投放
4、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。 （二）注浆法 溶洞层数较多，为串珠状。溶洞位置勘察准确，洞高大于 0.5 米，小于 3 米，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起塌方的情况，采用预先压注水泥浆，待水泥浆压注工作完成 24 小时后开始钻进。压注时压力控制不大于 0.4Mpa，并直到稳定 2 秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻3孔冒浆为止。 三、冲孔混凝土灌注桩下较大溶洞的处理 溶洞处理应该做到：保证施工安全；保证不影响周围临近已成桩的质量；能够成桩。 （一）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
5、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。 （二）钢护筒跟进法 溶洞较大（洞高3m，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塌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 30cm 的高度）
6、 。单层护筒内径大于桩直径 10cm。多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径 10cm，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 9mm 为宜，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，4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
7、顺利下沉。钻头直径大于钢护筒外径 35cm，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。 （三）灌砂（石）十注浆法 当溶洞内填充物较少或物理性质不良时可以采用灌砂（石）十注浆法，先应向孔内灌砂或碎石，提供桩孔维护体，然后向灌注物中注浆使其固结，提供成孔条件。灌砂（石）前先按照桩基直径、灌砂孔位置、所需的渗透半径及灌砂石时的锥体成型特征计算所需的砂石量。施工时先在选定合适位置钻出灌砂（石）孔，然后向灌砂孔内放入固定钢套管用风压机器将
8、干砂注入；若需灌入碎石则应钻较大的孔，并在注入时不断振动钢管防止卡管。 注浆时必须合理控制注浆速度与压力，以便浆液能充分渗透到周围的填充物之中，最终形成足够的固结体。注浆的压力一般控制在0.5MPa1.0MPa 范围较为合适，如果孔内存在压力时可用其他注浆孔作5为减压孔。注浆速度应根据填充物的性质决定，一般选择 15L/min 20 L/min，这样浆液能渗透到填充物内包含灌入的砂或碎石，容易固结。 四、施工中出现的问题处理 （一）塌孔 如果有透水层，当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层失稳，形成漏斗状塌孔。 a、预防塌孔的方法：采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落在亚粘土
9、层上，再继续冲击成孔；发现漏浆及时补水。 b、塌孔的处理方法：当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻孔； 当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在塌孔的剌叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。 （二）卡钻的原因和处理方法： a、冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻，应经常对冲击钻进行补刃；b、孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻头打圆孔，不用一字钻； c、十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。 钻头在冲击填充的片石时，冲击后弹起的石块
10、将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下，可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出。 6d、钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。 钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸掉顶板岩，一般用药量为 300500g，一次不行可反复几次，在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。 e、发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。 （三）漏浆 漏浆分为小裂隙漏浆和大溶洞
11、漏浆。在打穿溶洞出现漏浆之前，准备大量粘土，用水泥袋装好，并封口备用。对于大溶洞漏浆，一旦出现大量漏浆，先向孔内回填大量毛石及整袋粘土，在填粘土包时，分层加入一定量的整包水泥，回填高度超过漏浆位置高度。然后放下重锤挤压粘土包机水泥包，使水泥和粘土混合，形成水泥土浆，并挤进孔周围的毛石、粘土及水泥包之间或挤进岩溶缝隙之间。一旦孔内成浆之后，需停工 12h，待水泥土凝固，且有一定强度，在桩孔周围形成了一水泥土护壁层，保证能正常向下施工时，再进行冲击成孔。 小缝隙的漏浆，粘土可不必装袋，可直接倒入孔内，水泥需整袋抛入，使其沉底，操作方法同上。当再次打穿下一层溶洞发生漏浆时，重复上述工作，直至完成一个
12、桩孔为止，见图一。 图一 堵漏示意 7（四）埋钻 埋钻是由塌孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后塌孔，钻头便被埋在孔中。 a、人工挖土钢护筒跟进法：桩孔钻进 10m 以内，地下水易于控制，没有大的承压力，人可以下到桩孔中去边挖塌落的泥石，边护筒跟进，一直挖到钻头位置，护筒也跟进到钻头位置。 b、真空吸渣法：将导管置于塌孔的底部，用 9m3 空压机通过5066mm 钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于塌孔石头的粒径不大于 25mm 的情况。 参考文献： 1林宗元.岩土工程治理手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，1993. 2JGJ9494 建筑桩基技术规范S.北京：中国建筑工业出版社.
