乐昌至广州高速公路坪石至樟市段T10合同段8m以上大型桩基溶洞处理方案编制：审核：审批：中铁隧道集团有限公司乐昌至广州高速公路第T10合同段项目经理部二Ｏ一一年七月目录一、编制依据 (1)二、工程概况 (1)设计概况 (1)工程地质 (3)水文地质 (4)三、施工方案 (4)方案概述 (4)施工前的准备 (4)人员组织 (4)材料准备 (5)机械配备 (5)施工方案 (5)钢护筒跟进法 (5)抛填片石、黄泥法 (6)压浆法 (7)低标号细石砼压注法 (10)四、施工应急处理措施 (11)突发事件安全风险分析 (11)各种突发事件的处理措施 (11)施工中遇到溶土洞应急措施 (11)过串珠状溶洞应急处理措施 (12)五、人员、机械配置 (13)人员配置及分工 (13)机械设备配置 (14)六、安全、质量保证措施 (14)安全保证措施 (14)质量保证措施 (15)施工组织管理方面的措施 (15)施工技术措施 (16)一、编制依据1、乐昌至广州高速公路坪石至樟市段T10合同段施工设计图；2、桩基地质勘察资料；3、公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）；4、公路工程质量检验评定标准（JTGF80/1-2004）；5、以往同类工程施工成功经验。

二、工程概况设计概况T10合同段位于韶关市境内，起点里程： K87+747，终点里程：K99+000，本合同段范围内包括马渡互通特大桥，乳源河和江湾河两座大桥。

其位置及范围见图2-1、2-2。

S250省道乐广高速公路坪T10合同段起点G323国道G4京港澳高速T10合同段终点乐广高速乐广高速T10标段G4京港澳高速现有公路图2-1 工程位置图图2-2 T10合同段范围平面示意图本合同段马渡互通特大桥、乳源河大桥及江湾河大桥下部桩基础设计均采用钻孔灌注桩，以中风化灰岩作为基础持力层。

桥梁设计参数见表2-1。

表2-1 桥梁设计参数表工程地质桥址区出露地层主要为下统石磴子组(C1ds )、石炭系测水组地层(C1dc)及第四系冲洪积层(Q al+pl)、坡积层(Q dl)、残积层(Q el)、填筑土(Q me)、种植土(Q pd)。

地层从上到下依次为：填筑土、种植土、淤泥质土、粉质黏土、细砂、中砂、粗砂、角砾土、圆砾土、碎石土、卵石土、风化煤层、风化页岩、风化砂岩、风化灰岩、风化泥灰岩、风化粉砂岩。

不良地质：本次勘察揭露岩溶等不良地质。

特殊岩土层为谷地中软土和煤层，影响拟建桥台、墩的稳定性，须采取相应的处理措施。

岩溶影响拟建桥台、墩的稳定性，桥梁基础应嵌入完整连续的灰岩内，且应保证桩端持力层及其应力扩散范围内不能存在有溶洞、溶槽或其它临空面。

溶洞情况：通过对桩基地质勘察资料统计，绝大部分桩均存在溶洞，且溶洞数量都在2个以上，溶洞高度～不等，其中目前有地质补堪资料的显示8m以上溶洞共有30个，有全充填、半充填、无充填三种。

溶洞充填物有粉质粘土、灰岩碎块、卵石土。

马渡互通桥、乳源河及江湾河桥溶洞数量统计表见表2-2。

表2-2 桥梁溶洞数量统计表水文地质桥址区地表水为河沟水，受季节影响明显。

地下水为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水。

孔隙潜水主要赋存于第四系冲洪积层中，含水量丰富，局部具有承压性。

基岩裂隙水主要赋存于砂岩、灰岩中，水量较贫。

岩溶水主要赋存于灰岩岩溶发育部位，基岩在钻探过程中，存在溶洞的钻孔及部分基岩裂隙较发育的孔，钻至溶洞及裂隙处出现微弱～严重漏水现象，说明溶洞或裂隙及溶隙间有一定的连通性，且存在较大的储水空间，其水量丰富。

地下水的补给来源于大气降水及砂层和溶洞、溶隙的侧向迳流补给，向下游排泄。

区内地下水主要接受大气降水的垂直入渗补给，总体径流方向向溪汇集。

地表水主要顺坡向沟溪排泄，区内地表水、地下水径流条件较好。

区内地下水水量较丰富，对拟建桥梁墩、台基础施工影响不大。

三、施工方案方案概述根据现有桩基施工中溶洞处理方式，溶洞处理可分为事先预处理与成孔过程中处理两类。

其中预处理根据填充材料及施工工艺分为2种，分别是溶洞压浆法及低标号小碎石砼压注法。

施工过程中控制主要分为2种，分别是钢护筒加长穿过卵、砾石土和抛填黄泥、片石及水泥回填法。

本着在保质保量的前提下尽可能节省成本的原则，根据溶洞覆盖层厚度及性质、溶洞顶板厚度、溶洞充填情况、安全影响因素等情况，分别采用如下处理方案：1、对于全填充而桩基附近无建筑物且为陆上桩的大型溶洞桩基，采用抛填片石加黄粘土方法处理；对于全填充而桩基附近有建筑物或者全填充水上桩的大型溶洞桩基，采用压注水泥浆处理。

2、对于无填充或半填充溶洞桩基，若大型溶洞顶板覆盖层较薄，采用钢护筒跟进至大型溶洞底板处理；反之采用低标号小碎石砼压注法进行预处理。

施工前的准备人员组织项目部专门组织有关技术人员研究学习有关溶洞处理的措施，并且成立了溶洞处理应急小组。

施工现场派4名技术人员分两班在工地24小时轮流值班，发现问题及时上报处理。

项目部还组织桩基队钻机机长学习溶洞处理的知识，使他们对溶洞处理心中有数。

总之，在人员组织方面，明确分工，各负其责。

材料准备根据分析掌握的数据，准备足够的粘土、回填的片石及钢护筒，以便能在遇到溶洞时及时处理。

机械配备根据现场施工情况要提前准备好充足设备，以免施工中因设备发生故障或损坏时无替换的设备而导致停工待机状态。

具体机械设备配备见表5-2。

施工方案钢护筒跟进法为确保桩基在钻孔过程中不发生塌孔、偏孔，结合本工程已施工溶洞桩的情况，针对无填充或半填充溶洞桩基，并且溶洞顶板覆盖层较薄的采用加长钢护筒的方法进行施工，同时辅以抛填片石、水泥及黄泥进行封堵。

施工工艺流程施工工艺根据现场实际施工情况以及地质资料显示，钢护筒至少要加长至6m才可保证能够跟进至卵石土层中，从而防止由于渗水而导致塌孔的发生。

钢护筒制作：护筒采用8～10mm钢板制作，护筒加长至6m，护筒埋设与坑壁之间用粘土分层夯实，以防漏水。

在护筒的上口边缘开设2个溢浆口，便于泥浆溢出流回泥浆池，进行回收和循环。

桩基施工：按普通钻孔灌注桩施工方法进行，在施工中应准备充足的片石、水泥以及黄泥，以备遇溶洞出现漏浆、偏孔进行回填封堵。

拟采用该方法处理的大型溶洞桩基见表3-1。

抛填片石、黄泥法抛填片石、黄泥的处理方案是在冲孔过程中，密切观察孔内的泥浆面的变化。

一旦出现跑浆、漏浆及反清水等情况迅速投入片石和黄泥的混合物，其比例为7:3，待泥浆面稳定后再进行施工。

拟采用该方法处理的大型溶洞桩基表3-1 拟采用钢护筒跟进及抛填片石黄泥进行溶洞处理的大型溶洞桩基统计表注意事项根据超前钻的资料，当冲孔施工接近溶洞顶部时，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。

冲孔过程中，抛填为主，补水为辅；冲程和泥浆控制是关键；减小偏孔、斜钻发生，重点做好漏浆、反清水处置，严防坍孔、塌陷事故；人员设备安全是根本、顺利成孔是最终目标。

压浆法对于全填充而桩基附近有建筑物或者全填充水上桩的大型溶洞桩基，采用压注水泥浆处理。

概述在溶洞周围钻孔（D=108mm），钻穿顶板后用Φ89mm 钢管（与隧道大管棚施工类似）打入溶洞底部。

在钢管底部起至上50cm 范围内进行梅花形钻孔，钻孔间距10cm。

注注浆压力2～3Mpa 左右。

注浆过程中，当注浆量明显变小时，将钢管提升50cm 后再进行注浆，直至将溶洞内填充物在桩基施工范围内全部固结。

施工工艺流程施工工艺1、布孔根据桥墩桩基布置和溶洞分布，浆液扩散半径取经验值，在溶洞桩基钢护筒周围向外 50cm布置注浆孔，注浆孔直线间距按1m左右布置，注浆孔布置图如图 3-1 所示。

图3-1 注浆孔布置图2、钻孔用地质钻机钻注浆孔，钻穿溶洞顶板后取出套管及钻具跟进Φ89mm 钢管。

采用小型机具将钢管打入溶洞填充层至溶洞底部。

3、注浆注浆材料及配比参数注浆材料采用级普通硅酸盐水泥，水灰比 W/C=1。

水灰比根据现场情况可做适当调整。

注浆压力根据相关实验和以往实践经验，在全填充卵石土层中注浆需要较大压力，约3MPa～5MPa 之间。

而实际注浆过程中注浆设备的泵压是跳动的，因此选择合适的注浆泵后，在实际的注浆过程中并不需要调整注浆压力，而是控制浆液的注入率，并且记录浆液压力的变化。

当压力发生突变时，应及时检查是否发生异常情况或者停止注浆。

注浆范围根据相关实验和以往实践经验，注浆时浆液扩散半径取，注浆的范围如图3-2 所示。

由图3-2 可以看出，采用压注水泥浆法对溶洞桩基进行预处理，能在该桩周围形成水泥帷幕，从而能保证冲进成孔时的施工质量和施工安全。

图3-2 理论注浆范围注浆过程①试泵开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力时，持续二、三分钟不出故障，即可结束。

②安装注浆管和止浆塞在确定注浆管内无阻塞物后，即可进行注浆管的安装。

为减少拔管时的阻力，在注浆管设置防水板。

用沾有 CS 胶泥的麻丝绳饶成不小于钻芯孔直径的纺锤型柱塞，把管子插入孔内，再用台车将管顶入孔内到要求深度，使麻丝栓塞与孔壁充分挤压紧实，然后在麻丝与孔口空余部分，填充 CS 塑胶泥，使注浆管和止浆塞固定。

注浆管外露的长度小于 30～40cm，以便连接孔口阀门和管路。

注浆管安装放好后，在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入。

③压水实验压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续 15min。

④浆液配置按设计要求的水灰比用高速拌浆机拌和水泥浆液。

⑤注浆注浆前用～2 倍于注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备机况是否正常；使设备充分热身。

试运行时间为 20min。

注浆时采用自下而上，分段进行灌注。

将钻具与注浆泵连接好，先向孔内通清水15 分钟或看见孔口返出清水后则进行注浆。

注浆水灰比 :1；在实际操作过程中，若注浆比较困难，调整水灰比为 1:1 后进行注浆；可若地层漏水严重，则可适当减少水灰比。

根据施工控制及试验情况，注浆时可适量加入粉煤灰以降低水泥用量。

当注浆量明显变小、压力维持在 2MPa 时停止注浆，5min后进行补注。

如补注时注浆压力大于2MPa则将钢管提升50cm后再进行上一层注浆，直至将溶洞内填充物在桩基施工范围内全部固结。

拟采用该方法处理的大型溶洞桩基表3-3 拟采用压浆法进行溶洞处理的大型溶洞桩基统计表低标号细石砼压注法概述对于大型溶洞顶板覆盖层较厚的，为了降低成本可采用低标号细石混凝土进行预处理来充填溶洞以达到稳定，继而进行施工。

施工工艺流程施工工艺细石砼配合比为：水泥：粉煤灰：水：砂：碎石：减水剂=180:200:220:840:990:。