探析建筑施工打桩时遇到溶洞该如何处理

一、 概述

岩溶形成主要为溶洞、竖井、漏斗、及溶沟（槽），以垂直方向发育为主，竖井、漏斗 既有消水作用，同事又具备溢水功能。深部岩溶形态主要韦溶沟（槽），地下暗河通道以水位方向发育为主，是地下水流动的主要通道。 铺以超前钻勘测溶洞，挖孔进尺到溶洞顶面1m时，先分钻钻小孔，查明溶洞内是否有承压水，有承压水时应等水位稳定后进行抽水，才能继续开挖。洞内有较软塑状粘土时，注意及时护壁，必要时，可采用固结灌浆，待充填物基本固结后再实施开挖。岩溶发育区挖孔到达设计深度后，必须进行孔底检测，为查明孔低以下的地质情况是否满足设计要求，要求用小风钻查明桩底一下4米范围内德地质条件。

（1）承压水：承压水是充满两个隔水层指尖的含水层中的地下水

承压水的处理：

A. 如果能获得地下水的来源方向，就在其上游打一排堵水帷幕空，采用高压灌浆，封堵地下水。

B. 根据地下水的来源和水量，打一个或几个降水孔，其深度一定要大于基桩最大深度。

（2）溶洞分分类：

A. 按大小分可分为：1.小溶洞(洞高小于3m)，2.大溶洞（洞高大于3m）

B. 按有无填充物可分为：1.有充填、已填满，包括亚砂土和亚粘土充填，有可塑、软塑、和流塑之分。2.半充填。3.无充填物，为空溶洞。

C、按是否漏水可分为：1.全漏水（与其他溶洞相连），2.半漏水，3.不漏水

D、按溶洞垂向数量可分为：1.单个溶洞，2.多个溶洞

二、 溶洞桩基施工方案

1. 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0．5～0．8 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，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坍孔。严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成坍孔，导致钻头被埋在孔内,护筒埋置采用钢护筒跟进法。

2. 常规成孔法

当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水的情况下，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂直数量有多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地址情况施工，采用冲击钻成孔，洞内的图纸和溶洞外的图纸没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工

3. 钢护筒跟进法

溶洞较大，单层或者多层溶洞成垂直穿珠带状情况下，采用钢护筒跳进法施工，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位置堵漏。

4. 注浆法

溶洞层数较多，为串珠状，溶洞位置勘测准确，溶洞大于0.5m小于3m，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起坍方的情况下，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，并直到稳定两秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻孔冒浆为止。

5. 帷幕注浆法

针对高度大于8m的溶洞，采用帷幕注浆法，注浆采用水泥砂浆注浆，单管注浆，注浆压力为0.5—1.0Mpa，注浆范围为整个溶洞高度，帷幕的范围以桩中心以外5m，每隔一米提管一次，注浆孔间距3—5m，根据测量放样成梅花形布置。在距离桩周边5米的范围布置钻孔位置，钻孔位置不得随意调整，钻孔位置需设置护桩。选用合适地质钻机或者潜孔钻机并配置好压浆机，保证注浆工作与钻桩工作同步，成孔空闲时间不宜过长。钻孔采用隔行跳打，不得漏钻，要求孔壁垂直。成孔后，及时安放注浆管，连接注浆机，调整设备，拌合水泥浆，拌合好的浆液中不得有结块，确保设备工作正常。先将注浆管位置设置在距离孔底0.5m处，注浆开始采用0.4Mpa的注浆压力，在预定的位置上，采用低压送浆，在浆液充足后采用1.0Mpa的压力持压应大于10分钟，然后提管1m，继续下一阶段的注浆工作。

三、 施工中出现的问题及处理

1、坍孔

如果有透水层，当冲击到溶洞后，犹豫突然楼江造成水头高度集聚下降，透水层失稳，形成漏斗状坍孔。坍孔的原因有护筒脚底周围漏水，孔内水位下降，或在潮汐河流中涨潮时，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，一级护筒周围堆放重物或机械震动等，均有可能引起坍孔。

①坍孔的预防

坍孔的预防在于“常看，常补“常看就是要求各地层地质情况做到心数有数，随时注意钻进情况，随时观察水位情况。“常补”就是当钻进松散粉砂土或者流砂中

时，要及时补充较大的比重，粘度的泥浆，甚至可补充投入参有片石或卵石的粘土，此外，要有专人负责补水，以保证钻孔内必要的水头高度。

②坍孔后的处理

A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。

B当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在坍孔的喇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。

2、斜孔

①原因

犹豫溶洞面倾斜或出现探头石致使钻头沿软土层部位下滑造成斜孔。

②处理方法

A扩孔纠编法：此方法适合于潜孔阶段中（一般不超过10m）钻孔已偏斜严重的情况下，采取加长粗径钻具，并使用比原钻具直径至少大一级的钻具，从孔口或者从孔口管底部位置扩下去，可以扩大处理符合要求的钻机，矫正钻机的方向，防止继续钻进中该孔偏斜严重发生的情况出现。

B短钻具法：在松软岩层或者厚度大的覆盖层中钻进时，当钻孔产生一定偏斜后，可利用较短的粗径钻具进行矫正，因为在上述地质条件下钻孔，孔径一般比较大，而短钻具在较大孔径内较易改变方向。主要通过用轻压力满转速的操作方法，钻具会因自重垂向钻进。

C换径法：主要用比原正常钻具小一级或者两级直径长度短于1.5m的钻具钻进。因为短细的钻具可在较大的孔径内接近垂直状态。

D扫孔法：此方法是在某一灌浆段钻孔结束时进行孔斜测量，发现偏斜超过允许值情况下，先补进行纠偏处理，按正常程序继续灌浆，当快要结束时，用比例为0.5（或者0.6）：1的浓浆置换出孔内稀浆，并待凝24—28小时后扫孔（用钻具扫除孔壁和孔底的障碍物）。

E补孔法：在灌浆施工中，当发现钻进孔偏斜严重时，为防止严重的孔斜对灌浆质量产生影响，可在该孔附近补贴新的浆孔，一般与原灌浆孔的距离不大于50cm此方法用于浅孔阶段中较严重的偏斜情况下。

3、漏浆

①在冲击成孔中，由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相同，泥浆迅速流走，水头高度急剧下降，造成漏浆，施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,要及时回填片石、粘土冲击造壁,并马上补水,防止水头高度继续下降。

②意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。

4、埋钻

埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外,如果未及时提钻,漏浆后坍孔,钻头便被埋在孔中。

①人工挖土钢护筒跟进法。

桩孔进尺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坍落的泥石,边护筒跟进,一直挖到钻头位置,护筒也跟进到钻头位置。

②真空吸渣法。

将导管置于坍孔的底部,用9 m3 空压机通过50～66 mm 钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25 mm的情况。

③还可用强力泵冲孔，以求用冲洗液冲散坍塌物 ，并排出孔外，

才强力开泵的情况下串动钻具，并逐步扩大串动范围，此方法可针对于不太严重的埋钻事故。

④若填埋很厚，其程度比较严重，上述方案都无法实施的情况下，可将填埋物一以上的钻杆反上来，然后下入同径钻具送水钻进，待将填埋物钻掉，并冲洗干净后用丝锥捞取事故钻具

5、其它注意问题

① 遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌掉锤现象。

② 混凝土坍落度以18～20cm为宜；浇筑导管必须密闭良好，浇筑时先放置隔水塞，浇注混凝土必须连续、快速；混凝土灌注比理论计算偏大是孔中有浆浸入溶洞，在溶洞地区浇筑桩基混凝土应增加，备料应不少于八十立方米。

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