桩基及溶洞处理方案.ppt

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桩基及溶洞处理方案桩基及溶洞处理方案桩基及溶洞处理方案桩基及溶洞处理方案目录：

目录：

一、桩基桩基础组成及分类一、桩基桩基础组成及分类二、混疑土灌注桩施工二、混疑土灌注桩施工三、溶洞处理方案三、溶洞处理方案四、小结四、小结中交二航局武汉市三环线北段中交二航局武汉市三环线北段CC标项目经理部标项目经理部桩基及溶洞处理方案桩基及溶洞处理方案桩基及溶洞处理方案桩基及溶洞处理方案学习要求：

熟悉桩基础组成及分类；掌握水下砼灌注的施工方法与要点。

熟悉常见质量事故的预防和处理，安全施工措施；了解灌注桩质量检验标准。

熟悉溶洞处理方案熟悉溶洞处理方案中交二航局武汉市三环线北段中交二航局武汉市三环线北段CC标项目经理部标项目经理部1.1.桩基础桩基础是深基础应用最多的一种基础形式，它是深基础应用最多的一种基础形式，它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或盖由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台或盖梁组成。

梁组成。

2.2.桩的作用桩的作用是将上部建筑物的荷载传递到深处承是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土（岩）层上，或将软弱土层挤密载力较强的土（岩）层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。

实以提高地基土的承载能力和密实度。

一、熟悉桩基础组成及分类一、熟悉桩基础组成及分类桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种桩按受力情况分为端承桩和摩擦桩两种（图图2.1）2.1）端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的端承桩是穿过软弱土层而达到坚硬土层或岩层上的桩，结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制桩，结构荷载主要由岩层阻力承受；施工时以控制嵌岩深度为主，对沉渣厚度的要求严格。

嵌岩深度为主，对沉渣厚度的要求严格。

桥梁工程中的端承桩桥梁工程中的端承桩多数要求多数要求嵌岩嵌岩。

摩擦桩完全设置在软弱土层中，依靠桩端阻力和桩身侧面与地基土之间的摩擦阻力共同承受承受荷载，施，施工时以控制桩端设计标高（长度）为主。

工时以控制桩端设计标高（长度）为主。

对于桩端为硬土层者，又有对于桩端为硬土层者，又有摩擦端承桩，端承摩擦桩。

摩擦端承桩，端承摩擦桩。

桥梁工程中的摩擦桩，通常不计桥梁工程中的摩擦桩，通常不计挤密挤密作用。

作用。

桩按施工方法分为预制桩和灌注桩桩按施工方法分为预制桩和灌注桩预制桩根据沉入土中的方法，可分打入桩、水冲沉桩、振动沉桩和静力压桩等；灌注桩是在桩位处成孔，然后放入钢筋骨架，再浇筑混凝土而成的桩。

灌注桩按成孔方法不同，有钻（冲）孔灌注桩、挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩及爆扩成孔灌注桩等。

爆扩成孔灌注桩等。

二、混疑土灌注桩施工二、混疑土灌注桩施工二、混疑土灌注桩施工二、混疑土灌注桩施工1.1.灌注桩：

直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在灌注桩：

直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。

孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。

2.与预制桩相比，灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特声小等特点。

点。

3.灌注桩按成孔方法分为干作业钻孔灌注桩、干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩等。

注桩等。

2.1干作业钻孔灌注桩11、干作业钻孔灌注桩施工过程如、干作业钻孔灌注桩施工过程如图2.11图2.11所示。

所示。

22、干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。

螺旋钻头外径分别为400mm400mm、500mm500mm、600mm600mm，钻孔深度相钻孔深度相应为应为1212mm、10m10m、8m8m。

适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。

下水的土层和淤泥质土。

33、钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移偏斜或位移。

44、钻孔至规定要求深度后，进行孔底清土。

清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出，减少桩的沉降。

方沉降。

方法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻法是钻机在原深处空转清土，然后停止旋转，提钻卸土。

卸土。

55、钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定，绑扎牢固，防止变形。

用导向钢筋送入孔内，同时防止泥土杂物掉进孔内。

钢筋骨架就位后，应立即灌注混凝土，以防塌孔。

灌注时，应分层浇筑、分层捣实，每层厚度50506060cmcm。

2.2泥浆护壁成孔灌注桩1.泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。

它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。

2.成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。

3.泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：

测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械（潜水钻机、冲击钻机等）成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。

凝土。

2.2.1埋设护筒和制备泥浆钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。

护筒上部设1122个溢浆孔，是用厚4488mmmm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200200mmmm。

护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。

的方向。

护筒顶高出施工水位护筒顶高出施工水位1.5m，并高出地面，并高出地面0.3m，保证护筒内泥浆顶标高始终高于外部水位至少保证护筒内泥浆顶标高始终高于外部水位至少1m。

在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.11.1.44的泥浆。

一般一般1.21.3；易坍地层可提高到；易坍地层可提高到1.4左右。

左右。

泥浆的作用：

稳定水压使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；护壁泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；浮（携）渣通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。

2.2.2成孔

（1）回旋（潜水）钻机成孔潜水）钻机成孔回旋钻机成孔示意图如回旋钻机成孔示意图如图图22.1212所示。

所示。

回旋回旋钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。

注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。

至孔外。

回旋回旋钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环（泵举）（泵举）排排渣两种方式，如渣两种方式，如图图22.1313所示。

所示。

正循环排渣法正循环排渣法:

在钻孔过程中，旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后，利用泥浆泵压送高压泥浆，经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出，与切削成浆状的碎泥渣混合，携带泥土沿孔壁向上运动，从护筒的溢流孔排出。

动，从护筒的溢流孔排出。

反循环排渣法反循环排渣法:

砂石泵随主机一起潜入孔内，直砂石泵随主机一起潜入孔内，直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。

接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。

（2）冲击钻成孔冲击钻成孔冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头（冲击锤）提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎切削破碎岩层或冲击土层成孔岩层或冲击土层成孔（图2.14图2.14）。

冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头用十字形冲击钻头（图2.15图2.15）。

冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。

冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。

冲击钻机就位后，校正冲锤中心对准护筒中心，在冲程0.40.40.80.8mm范围内应低提密冲，并及时加入石块与泥浆护壁，直至护筒下沉3344mm以后，冲程可以提高到1.51.522.0.0mm，转入正常冲击，随时测定并转入正常冲击，随时测定并控制泥浆相对密度。

控制泥浆相对密度。

施工中，应经常检查钢丝绳损坏情况，卡机松紧程程度和转向装置是否灵活，以免掉钻。

度和转向装置是否灵活，以免掉钻。

（3）冲抓锥成孔冲抓锥成孔冲抓锥（2.16图）锥头上有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。

冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。

冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。

冲击成孔施工相同。

适用于松软土层土层（砂土、粘土砂土、粘土）中冲孔，但遇到坚硬土层中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。

时宜换用冲击钻施工。

2.2.3清孔1.验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。

量，提高承载能力。

2.泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.50.5MPaMPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。

的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。

3.对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.151.251.25。

含砂率含砂率=4%（500mm500mm150150707011-20-20干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩3315015050500.50.5+5050混凝土护壁混凝土护壁人工挖人工挖孔桩孔桩4420020010010011+50+50钢套管护壁钢套管护壁150150707011000mm1000mmD/4D/4，且不大于且不大于151500D/6D/6，且不大于且不大于110000111混凝土充盈系数混凝土充盈系数77用钢尺量用钢尺量mmmm钢筋笼安装深度钢筋笼安装深度66坍落度仪坍落度仪mmmmmmmm混凝土坍落度：

水下混凝土坍落度：

水下灌注干灌注干施工施工55用沉用沉渣仪或重锤测量渣仪或重锤测量mmmmmmmm沉渣厚度：

端承桩沉渣厚度：

端承桩摩擦桩摩擦桩44数值数值检查方法检查方法允许偏差或允允许偏差或允许值许值（mm）（mm）检查项目检查项目序序项项一一般般项项目目水准仪，需扣除桩顶浮浆层及水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体劣质桩体mmmm桩顶标高桩顶标高88目测目测MM泥浆面标高泥浆面标高（高于高于地下水位地下水位）33单位单位2.5.4施工验收资料桩基施工验收应包括下列资料：

（1）

（1）工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。

（2）

（2）经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。

（3）（3）桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单。

（4）（4）桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。

（5）（5）成桩质量检查报告。

（6）（6）单桩承载力检测报告。

（7）基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。

高图。

2.5.5桩基础工程安全技术

（1）

（1）桩基础工程施工区域，应实行封闭式管理，进入现场的各类施工人员，必须接受安全教育，严格按操作规程施工，服从指挥，坚守岗位，集中精力操作。

（2）

（2）按不同类型桩的施工特点，针对不安全因素，制定可靠的安全措施，严格实施。

（3）（3）对施工危险区域和机具（冲击、锤击桩机，人工挖掘成孔的周围，桩架下），要加强巡视检查，对于有险情或异常情况时，应立即停止施工并及时报告，待有关人员查明原因，排除险情或加固处理后，方能继续施工。

（4）（4）打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷，打桩机械及桩架应随时调整，保持稳定，防止意外事故发生。

（5）加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。

加强机械设备的维护管理，机电设备应有防漏电装置。

岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键是如何保证成孔过程中不岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键是如何保证成孔过程中不漏浆，或虽漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩漏浆，或虽漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。

施工中应对照设计提供的地质钻孔柱并满足承载力要求。

施工中应对照设计提供的地质钻孔柱状图来判识岩溶地层情况，做到心中有数，提前预防。

因状图来判识岩溶地层情况，做到心中有数，提前预防。

因此根据溶蚀发育状况、空洞大小、溶洞填充物情况，桩基此根据溶蚀发育状况、空洞大小、溶洞填充物情况，桩基施工采用常规的泥浆护壁方式，向孔内抛填片石，回填贫施工采用常规的泥浆护壁方式，向孔内抛填片石，回填贫混凝土，压力注浆以及采用钢护筒跟进等不同的施工工艺混凝土，压力注浆以及采用钢护筒跟进等不同的施工工艺。

三、溶洞处理方案三、溶洞处理方案三、溶洞处理方案三、溶洞处理方案片石回填片石回填采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。

自稳能力。

11、掺加比例为有效利用片石，片石与粘土的比例为、掺加比例为有效利用片石，片石与粘土的比例为33：

77，掺加比例为每米，掺加比例为每米22包，掺加锯末时，掺加比例为粘土的包，掺加锯末时，掺加比例为粘土的10%10%。

22、掺加方法片石采用强度、掺加方法片石采用强度30Mpa30Mpa的花岗岩或石灰岩，石的花岗岩或石灰岩，石块粒径以块粒径以1550cm1550cm为宜。

为宜。

掺加粘土时采用水泥袋包装后投放效果更佳。

掺加粘土时采用水泥袋包装后投放效果更佳。

水泥投放方法以整袋投放为佳。

水泥投放方法以整袋投放为佳。

掺加方法为：

片石、粘土袋和水泥或锯末（如果掺加方法为：

片石、粘土袋和水泥或锯末（如果掺加）分层间隔掺加，回填高度为溶洞顶板以上掺加）分层间隔掺加，回填高度为溶洞顶板以上1m1m处处。

33、施工注意事项密切注意观察钻机工作情况、周、施工注意事项密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生，发生漏浆现象，立即处理。

生，发生漏浆现象，立即处理。

根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层。

，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层。

接近岩溶时主绳松绳量应为接近岩溶时主绳松绳量应为12cm12cm，防，防止击穿岩壳时卡钻。

止击穿岩壳时卡钻。

钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，以保持孔内水位高度。

粘土块、片石并补水，以保持孔内水位高度。

贫混凝土回填贫混凝土回填采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻冲击成孔。

冲击成孔。

11、混凝土标号及配合比混凝土标号通、混凝土标号及配合比混凝土标号通常采用常采用C20C20贫混凝土，为尽快提高混凝土强贫混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定的早强剂，提高贫混凝土的早期强度。

的早强剂，提高贫混凝土的早期强度。

22、掺加方法对于倾斜岩面，为校正孔、掺加方法对于倾斜岩面，为校正孔位，回填贫混凝土应与倾斜岩面顶面平齐，位，回填贫混凝土应与倾斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm50cm。

33、施工注意事项回填、施工注意事项回填48h48h后回填混凝后回填混凝土强度达到土强度达到70%70%方可重新开钻。

方可重新开钻。

注浆加固注浆加固注浆方法处理钻孔桩溶洞，是通过设计院提供的地质勘察资料，对钻孔桩注浆方法处理钻孔桩溶洞，是通过设计院提供的地质勘察资料，对钻孔桩穿过的溶洞进行填充和加固的方法，该方法对于处理大溶洞是十分有效的穿过的溶洞进行填充和加固的方法，该方法对于处理大溶洞是十分有效的措施。

措施。

11、注浆孔布设根据设计院提供的设计资料，先找出最大的溶洞，如果溶洞为、注浆孔布设根据设计院提供的设计资料，先找出最大的溶洞，如果溶洞为连通溶洞，只需要对其中最大的溶洞进行注浆加固，另外，钻注浆孔也是连通溶洞，只需要对其中最大的溶洞进行注浆加固，另外，钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况对地质情况的进一步勘探，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。

22、注浆压力控制用注浆泵注浆，注浆压力不宜太大，控制在、注浆压力控制用注浆泵注浆，注浆压力不宜太大，控制在0.51.0MPa0.51.0MPa范范围，具体压力值由现场试验确定。

注浆速度为围，具体压力值由现场试验确定。

注浆速度为1520L/min1520L/min，其目的是使，其目的是使浆液渗透到填充物内（包含灌入的砂或碎石），然后固结，渗透最小直径浆液渗透到填充物内（包含灌入的砂或碎石），然后固结，渗透最小直径定为定为3.0m3.0m，以保证冲钻成孔时有足够的固结体。

注浆时注浆管必须插入，以保证冲钻成孔时有足够的固结体。

注浆时注浆管必须插入填充物的底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据注浆速填充物的底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据注浆速度确定，应使渗透半径控制在允许范围内。

浆液选用水泥浆，用度确定，应使渗透半径控制在允许范围内。

浆液选用水泥浆，用32.532.5级水级水泥，水泥配合比为水：

水泥泥，水泥配合比为水：

水泥=0.8=0.8：

1.01.0。

若需用水泥砂浆，则配合比采用。

若需用水泥砂浆，则配合比采用水：

水泥：

砂水：

水泥：

砂=1=1：

11：

0.80.8，需要采用双液浆时，水玻璃的用量根据现场，需要采用双液浆时，水玻璃的用量根据现场试验确定。

试验确定。

33、注浆施工注意事项为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使、注浆施工注意事项为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液与砂子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次得先注入的浆液与砂子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。

注完一个孔后，继续，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。

注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆的压力必须调高，最后封孔。

注浆顺序由现场对其余孔进行注浆，后注浆的压力必须调高，最后封孔。

注浆顺序由现场自行掌握。

自行掌握。

四、小结四、小结四、小结四、小结

（1）桩基础是一种常用的深基础形式，当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基承载力不能满足设计要求时，宜采用桩基础。

明确工程地质勘察是桩基础设计与施工的重要依据。

（2）

（2）灌注桩施工中包括有成孔、钢筋笼制作安装、清孔和灌注混灌注桩施工中包括有成孔、钢筋笼制作安装、清孔和灌注混凝土等施工过程，成桩工艺较复杂，湿作业成孔时成桩速度凝土等施工过程，成桩工艺较复杂，湿作业成孔时成桩速度慢，其成桩质量与施工好坏密切相关，成桩质量难以直观的慢，其成桩质量与施工好坏密切相关，成桩质量难以直观的进行检查。

在灌注桩施工方案中要对质量事故认真分析，并进行检查。

在灌注桩施工方案中要对质量事故认真分析，并采取相应的预防措施。

采取相应的预防措施。