㈠ 桩基在浇筑施工时遇到溶洞怎么处理
钻孔桩和钻孔遇到溶洞的处理方法大不一样,混在一起是不易说得明白的,所以先说钻孔遇溶洞的处理措施。 p<$z!|7m
一、首先分析一下孔壁是否稳定,会不会出现卡钻、埋钻情况。如果肯定不会,就进一步看看冲洗液漏失情况。如果冲洗液漏失不严重,可以采用降压钻进方法,在溶洞的底部慢慢磨出一个小孔,当小孔的深度达到0.5m左右时,就可以恢复正常钻进。 md<%Z4+
二、如果孔壁稳定、冲洗液漏失严重,可采用投粘土或粘土球的方法堵水。当孔深大于15m时,粘土或粘土球是不容易到底的,可以用钻具往下压送。 )2\6 Fy0S
三、如果孔壁虽不稳定,但溶洞高度不大、不会出现严重坍塌时,也可用投粘土或粘土球方法进行护壁。 4).q+{#k
四、如果孔壁很不稳定、溶洞高度大,可能出现严重坍塌和甚至报废时,先研究一下溶洞的深度位置。如果深度不大,例如在孔深15m处,就可采用套管护壁,变径钻进的方法。原来是110孔径,可下108套管,再改用89钻具钻进。在这里补充一句:有经验的管理人员在复杂地区施工时,为了预防孔内事故,往往在确定开孔口径就留了一级、甚至两级的余地。 Pj+XKDV]T
五、如果孔壁不稳定且溶洞深度较大,如用套管护壁,变径钻进方法。可能会因无法回收套管造成成本过高时,可以采用水泥浆固结后,重新钻进的方法。为了节约时间,固孔水泥浆可以添加速凝剂,一时没有速凝剂时,可以用食盐。
㈡ 挖孔桩时遇到溶洞如何处理
桩基裂隙及溶洞处理专项方案 桩基础施工中经常碰到溶洞及岩石裂隙等不良地质。 1、裂隙的处理方案 裂隙是地应力释放在岩石中产生的裂缝,它会导致桩孔的漏浆、掉石块,甚至卡钻、掉钻、塌孔等事故。 现场施工人员事先熟悉该桩位钻探资料,当进尺达到不良区段时,严密监控孔内水头,当发现水头出现下降时。判断是裂隙还是溶洞。当为裂隙时,水头下降较缓,这时提钻2-3m ,同时向孔内投入粘土块和少量水泥,调整泥浆稠度。 当水头下降较大时,可补入泥浆保证孔内水头压力。待孔内水头稳定后,继续钻进。 2、溶洞的处理方案 根据溶洞的洞高和洞内的填充物情况,对溶洞采用不同的处理方法,主要的处理方法有: 抛填法、静压化学灌浆法、灌注混凝土填充法、套放大小钢护筒法等。 1.抛填法 溶洞范围小,溶洞高度小于1m,对照地质图,当钻至溶洞顶板l m左右时,减小冲击钻冲程控制在1~1.5m ,通过短冲程快频率冲击的方法逐渐击穿溶洞,溶洞一被击穿,孔内水头迅速下降,这时立即向孔内补充泥浆,同时提钻至孔口,并向孔内投入片石、粘土块和水泥,填充溶洞,当孔内水头稳定时,用测线测出回填厚度,当回填厚度大于l m时,使溶洞范围形成护壁后,再继续施工。穿越溶洞范围的桩钢筋笼在溶。发现异常情况及时采用以上方法,反复冲砸,填塞溶洞,挤密护壁,直至顺利穿过溶洞。 洞上下各1m范围在钢筋笼的定位筋焊接厚4mm的钢板圆筒,在圆筒外增加四根定位钢筋 2.(静压化学灌浆法)施工方法 主桥桩基精确放样后,在桩基施工平台上用地质钻于桩中心进行超前钻,必要时增加钻位。根据超前钻的结果,确定护筒的打入深度。有溶洞的桩位,护筒沉至风化岩层,置于强风化岩面上,这样可穿过土洞。护筒的底部即为岩层或溶洞的顶部。没有溶洞的桩,护筒沉放要穿过淤泥质亚粘土、砂砾层,置于砂砾质亚粘土层至少2m深。根据溶洞的不同类型,最后决定兼用两种不同的施工方案。当溶洞内有填充物填满或有流砂的,或当溶洞为空洞或填充物不满(水洞)且深度在1~3m的,在钻孔桩施工前先进行预处理,采用静压化学灌浆法固结填充物和流砂,或用此法填满溶洞,在固结体达到一定强度以后再钻孔施工。 2.1.1技术要求 溶洞预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度(20mpa以上),防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生,保障成孔及水下混凝土浇注等一系列施工工序的顺利完成。溶洞预处理施工,在钻孔桩施工之前进行,相当于在桩基础施工过程中,于钻孔桩施工工序之前加入一道预处理工序,与桩基施工的各工序一起形成流水作业。 2.1.2施工方案 (1)处理方法选择由于溶洞埋藏较深,不能用爆破或填充混凝土等一般方法处理,有效的处理方法是灌浆法。而在众多的灌浆法中,因溶洞的不规则性,决定了其处理的最有效和比较经济的方法是静压化学灌浆法。因此,采用静压化学灌浆法,同时也可兼用喷射灌浆法,促进填充物强度的加强。 (2)静压化学灌浆的加固特点浆材可在几秒或在几十秒内瞬间凝固,可控制浆液灌注在一定范围内且不流失,材料的利用率高,比较经济。浆材的结石率为100%,即1m3体积浆材可得1m3结石体。对溶洞中的砂、砾等土体,浆液是通过渗透作用板结砂和砾的;对于溶洞中的稀土、亚粘土等土体,浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的;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。浆液在土体中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,通过对小主应力面反复不断的加固,一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙,充填溶洞的空间,在桩体周围形成防水帷幕,防止流砂和保证护壁泥浆不流失;另一方面,提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成挡土墙,防止坍孔。静压化学灌浆的关键在于浆材的配方和工艺。 (3)工艺设计 布孔:在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔钻孔:孔径80mm,孔深要求达到最深溶洞的底部。 材料:普硅425#水泥(新标准为普硅32.5mpa水泥)与化学浆。 工艺:采用双液灌浆系统进行全孔灌浆,要求少量多次、反复灌浆,如溶洞空间容积大、倒 水性强,则在混凝土干料中添加一定量水玻璃。 2.1.3主要施工机械设备 主要机械设备有:bw250泥浆泵,bw150泥浆泵,100型钻机,泥浆搅拌机和贮浆槽,高压灌浆管及其配件。 3、灌注混凝土填充法 1、溶洞的高度在1.0~3.0m 之间,且溶洞为填充或半填充的,则先向抛填片(碎)石、砂 混合物和注水泥浆,然后用小冲程冲击片石挤压到溶洞边形成泥浆碎石外护壁,水泥砂浆将片石空隙初步堵塞后,停止冲击,24小时后,待水泥的强度达到2.5MPa后,再继续冲击,穿过溶洞。 2、护筒跟进法 1.溶洞高在3.0<h<5.0m,对于多层溶洞间距较小的采用钢护筒穿越处理。先用冲击锤进行冲孔、扩孔处理,然后采用振动锤将钢护筒振动下沉至溶洞底部,为保证钢护筒的强度和刚度,每隔2m,设置加强钢板箍。 3、溶洞高大于5.0m(多层),且溶洞间距较大时,拟采用套内护筒法施工,即用内护筒穿 过溶洞的方法进行施工。内护筒长度L=h+2m(h为地质超前钻确定的多层溶洞高)内护筒内径应比设计桩径大20cm左右,外径应小于外护筒内径5cm左右,若遇第二层溶洞,第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小3~5cm。 1、内护筒长度的确定护筒长度:L=h+2(m)(h为多层溶洞高度) 2、内护筒内径的确定:内护筒内径应大于φ220cm,同时外径应小于外护筒内径5cm左右,如果只下一次内护筒(一层溶洞),内护筒内径选用233cm,壁厚为1cm,则外径为235cm(主桥外护筒内径为240cm)。当遇到第二层溶洞时,第二层溶洞的内护筒(即第三次护筒)选用220cm内径。 3、溶洞顶部冲孔 根据超前钻的资料,当钻孔施工接近溶洞顶部时,提起钻头、钻杆,移开钻机(gps-30),采用冲击钻机ykc-30冲孔。用冲击钻冲孔时,要求轻锤慢打,使孔壁圆滑坚固,提升高度一般不超过50cm,一般进程控制在60~80cm/h。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。 4、外护筒的制作及沉放方法 4-1外护筒的制作 外钢护筒制作时,先勘察地质质料,根据溶洞的层数确定外钢护筒的直径。钢护筒分节制造,工地拼接。先采用桩锤进行扩孔,钢护筒采用振动下沉。振动下沉采用振动打拔锤,其振动动力为1600KN以上。钢护筒下沉时,用两台经纬仪在两个垂直的平面内监测倾斜度,以便随时调正。护筒下沉至硬土层或岩面后,其倾斜度小于1%。 4-2 内护筒的沉放 (1)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管,用吊机(或冲机自吊)把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后,内护筒不会靠自重沉到溶洞底部(因溶洞底有沉渣、沉淀物等)。此时,GPS-30钻机重新就位。 (2)护筒沉设利用GPS-30钻机进行,在钻机的钻杆上附加压架,利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量,使内护筒随钻头的钻进而下沉,直到溶洞的底部。 2.2.5 内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理 (1)在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石,中部回填中砂。 (2)用高压喷射灌浆法(施喷法)对回填体进行灌浆处理。灌浆后,内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结,固结强度要求达到30mpa,其抗渗系数可达10-7m/s 。灌浆
㈢ 桩基础下面有地下河、暗沟、溶洞等情况下如何处理
桩基础下面有地下河、暗沟、溶洞等情况下,采取方法比较多,诸如注浆,填土石,砂浆,下护筒等。
其中地下河的分布深度常和当地侵蚀基准面相适应,由于不透水层的阻挡,或者第四纪地壳上升幅度大于溶蚀深度,地下河则高于当地侵蚀基准面,形成悬挂式的地下河。
测试技巧
1、声波透射法:混凝土灌注桩的声波透射法检测是在结构混凝土声学检测技术基础上发展起来的。到20世纪70年代,声波透射法开始用于检测混凝土灌注桩的完整性。
2、钻孔取芯法:20世纪80年代钻孔取芯法主要应用于钻孔灌注桩的检测,同时在技术条件成熟的地区也用在检测地下连续墙的施工质量。钻芯法是一种微破损或局部破损的检测方法,具有科学、直观、实用等特点。
㈣ 溶洞和土洞的地基处理
岩溶区存在溶洞和土洞或岩溶塌陷,将严重影响建筑地基的稳定性,降低地基的承载能力及加大地基的沉降变形。若对存在的溶洞、土洞或岩溶塌陷进行地基处理,可避免其对建筑地基的所造成的不利影响。
5.1.1 岩溶地基处理的一般原则
在岩溶地区进行地基处理时,对于溶洞、土洞或岩溶塌陷地基,一般应遵循以下原则[46]:
(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区;
(2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时,应考虑溶蚀继续作用的不利影响;
(3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主,并可根据其形态、大小及埋深,采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距等方法处理;
(4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则;
(5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地基,对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、通气降压等方法进行处理,同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩基或墩基;
(6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地坪及道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施;
(7)当采用桩(墩)基时,宜优先采用大直径墩基或嵌岩桩,并应符合下列要求:①桩(墩)以下相当桩(墩)径的3倍范围内,无倾斜或水平状岩溶洞隙的浅层洞隙,可按冲剪条件验算顶板稳定;②桩(墩)底应力扩散范围内,无临空面或倾向临空面的不利角度的裂隙面可按滑移条件验算其稳定;③应清除桩(墩)底面不稳定石芽及其间的充填物。嵌岩深度应确保桩(墩)的稳定及其底部与岩体的良好接触。
此外,在建筑结构措施中,应选用有利于与上部结构共同工作,并可适应小范围塌落变位、整体性好的基础形式,如配筋的十字交叉条形基础、筏形基础、箱形基础等,同时采取必要的结构加强措施,如砖石结构加强圈梁设置、单层厂房基础梁与柱连成整体,并加强柱间支撑系统等。
5.1.2 溶洞地基的处理方法
对地基稳定性有影响的岩溶洞隙,应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析,因地制宜采取下列处理措施[21]:
(1)对洞口较小的洞隙,宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理;
(2)对洞口较大的洞隙,宜采用梁、板和拱等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上的支承长度应大于梁高1.5倍,也可采用浆砌块石等堵塞措施;
(3)对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体,可采用灌浆加固和清爆填塞等措施;
(4)对规模较大的洞隙,可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。
5.1.3 土洞地基的处理方法
土洞一般埋藏浅,发育快,顶部强度低,发展到一定程度就会塌陷,对建筑物威胁较大,特别是对高层建筑,由于基础埋置深,上部荷载大,造成的危害更大。有时建筑物施工时,由于地质勘察布孔有限而未发现土洞,但在建筑物使用后,由于改变了地下水的条件,如人工降低地下水位,就会产生新的土洞和地表塌陷。土洞对建筑物的影响有时比溶洞还要大,因此在岩溶地段进行建设时,应查清土洞的分布、形状、深度,以及它们的发育程度,可采用钎探的方法(桂林岩溶区采用钎探进行验槽,对查清土洞或塌陷的分布很有成效)。
对地基中存在的土洞,应根据土洞在地基中所处的位置、土洞大小及形状、埋深、水文地质条件等,综合采取处理措施[15,47,48]:
(1)挖填法:清除洞内软土后,铺填块石,上做碎石层,其上部用灰土或粘土夯实。一般对地下水形成的土洞,多以疏导为宜,避免堵截,又形成新的土洞,或使原土洞扩大。一般适用于浅层土洞。
(2)灌填法:在洞体范围的顶部地基基坑面上钻孔,可采用多个钻孔(但至少两个以上,以便土洞排气),一般直径φ100~150mm,将砂或砾石灌入洞内,然后再灌入水泥浆,或直接灌入混凝土。适用于埋藏深、洞径大的土洞。
(3)梁板跨越法:对埋置较深和直径较小的土洞,且土洞周边土体的承载力和稳定性较好时,可在洞顶上部用梁板跨越,对洞体本身不再处理。
(4)桩基法:对重要建筑物,当土洞较深时,可用桩穿过土层直抵基岩。也可在土洞中灌注混凝土桩,直至建筑物基础底部,以承受上部结构荷载。
(5)处理地表水及地下水法:由地表水渗入地下而形成土洞,或地表塌陷,做好地表水疏流、防渗等工作是根治土洞的基本措施。对形成土洞的地下水,一般应控制人工降低地下水位。
地基处理应适当考虑地基、基础与上部结构的共同作用,要适应上部结构的选型,同时结构也要适应地基的变形。例如,在岩溶塌陷灌浆时,是否考虑在灌浆塌陷体的顶部预留10~20cm空间,做成砂垫层(褥垫层),以调整灌浆塌陷体与周围地基的差异沉降。
5.1.4 岩溶塌陷的治理
5.1.4.1 岩溶塌陷治理的原则
(1)对于土洞和塌陷,除已充分论证其确属稳定不再发展的以外,一般都需要进行治理,未经治理不宜选作为建筑物的天然地基持力层。
(2)治理措施应坚持“标本兼治”,因地制宜。如由于岩溶地下水位升降波动引起的塌陷,一般应疏导地下水流通道;对于地表水渗漏引起的塌陷,应注意完善地表排水系统,防止地表水渗漏等。
(3)由于岩溶塌陷影响因素很多,一般应采取综合治理措施,如填堵结合灌浆,灌浆结合排水等,以符合既经济又安全的原则。
(4)在治理阶段,应结合监测和地基土测试工作,以检验治理措施的效果,以便发现问题及时补救。
5.1.4.2 岩溶塌陷的治理措施
对于岩溶塌陷,一般可采用以下处理措施[9]:
(1)换填法:首先清除塌陷体中的松土,填入块石、碎石或中、粗砂,做成反滤层,然后上覆粘土夯实。对于重要建筑物,一般需要将坑底或洞底与基岩面的通道堵塞,可开挖回填混凝土或设置钢筋混凝土板,也可灌浆处理。
(2)跨越法:用于塌陷坑或土涧较深大,开挖回填有困难的处理方法。一般以梁板跨越,两端支承在可靠的岩、土体上。据广西岩溶区的处理经验,每边支承长度不小于1.0~1.5m。
(3)强夯法:把10~20t的夯锤起吊到一定高度(10~40m);让其自由下落,造成强烈的冲击对土体强力夯实。一方面是夯实塌陷后松软的土层和塌陷坑或土洞内的回填上,以提高上体强度;另一方面可消除隐伏土洞和软弱带,是一种处理结合预防的措施。
(4)灌注法:把灌注材料通过钻孔进行注浆,其目的是强化土层或洞穴充填物、充填岩溶洞隙、隔断地下水流通道、加固建筑物地基。灌注材料主要是水泥、碎料(沙、矿渣等)和速凝剂(水玻璃、氧化钙),水泥标号一般应大于450号,灌浆方式可采用低压间歇定量式或循环式灌注。
(5)深基础法:对于一些深度较大,跨越结构无能为力的土洞、塌陷,通常采用桩基,将荷载传递到基岩上。
(6)旋喷加固法:在浅部用旋喷桩形成一“硬壳层”,在其上再设置基础。“硬壳层”厚度根据具体地质条件和建筑物的设计而定,一般可达5~20m。
(7)地表水的疏、排、围、改治理:在塌陷的治理阶段,对地表水的治理不能忽视或放松,应在预防措施的基础上进一步完善。