樁基遇到溶洞處理方案及注意事項(xiàng)一、溶洞發(fā)育特征與危害1.空間形態(tài)溶洞在碳酸鹽巖地層中呈串珠狀、蜂窩狀、廳堂狀或管道狀，洞徑0.3～15m不等，最大可見(jiàn)30m以上空腔；頂板厚度0.5～8m，常見(jiàn)0.8～3m；洞底常充填流塑～軟塑黏土、砂礫或?yàn)榭涨?；地下水活躍，水位變幅1～6m，流速0.2～2m/s。2.力學(xué)缺陷頂板巖體受溶蝕切割，呈碎裂～碎塊狀，RQD常＜25%，巖芯采取率＜50%，巖塊單軸抗壓強(qiáng)度折減60%～80%；側(cè)壁巖體溶溝、溶槽發(fā)育，巖面起伏差0.3～2m；洞底充填物標(biāo)貫擊數(shù)N＜4擊，承載力特征值僅40～80kPa。3.施工危害（1）漏漿：泥漿瞬間流失≥50m3，孔壁失去平衡，造成埋鉆、塌孔；（2）埋鉆：鉆具掉落、卡鉆，處理時(shí)間≥3d；（3）斜孔：鉆頭沿軟弱帶滑移，孔斜率＞1/100，鋼筋籠無(wú)法下放；（4）斷樁：混凝土灌注過(guò)程中漿面突降，形成斷樁、夾泥；（5）地面塌陷：孔周土體被滲流帶走，地面塌陷直徑≥3m，深度≥1.5m，危及既有建筑及管線(xiàn)。二、勘察階段關(guān)鍵動(dòng)作1.初勘加密按“一樁一孔”布置，孔距≤15m，遇地層突變時(shí)補(bǔ)加斜孔，斜孔傾角30°～45°，穿過(guò)樁端以下≥8m。2.物探聯(lián)動(dòng)采用跨孔CT、孔中雷達(dá)、聲波測(cè)井聯(lián)合，對(duì)孔間0.5m以上溶洞識(shí)別率≥90%；對(duì)重點(diǎn)樁位采用三維電阻率，探測(cè)深度≥樁端以下1.5倍樁徑。3.水文試驗(yàn)對(duì)揭露溶洞的鉆孔進(jìn)行抽水或壓水試驗(yàn)，測(cè)定滲透系數(shù)k；當(dāng)k＞5m/d時(shí)，判定為強(qiáng)透水溶洞，需采用帷幕或固結(jié)灌漿預(yù)處理。4.巖芯指標(biāo)對(duì)頂板巖芯進(jìn)行點(diǎn)荷載、聲波、取芯三軸試驗(yàn)，獲取抗拉強(qiáng)度σt、彈性模量E、泊松比μ；當(dāng)σt＜0.5MPa、E＜2GPa時(shí)，判定頂板不穩(wěn)定，必須加固。5.建立三維模型采用GOCAD或EVS平臺(tái)，將鉆孔、物探、試驗(yàn)數(shù)據(jù)耦合，建立溶洞三維實(shí)體模型，輸出每個(gè)樁位處洞頂標(biāo)高、洞底標(biāo)高、充填物厚度、頂板厚度、巖體質(zhì)量指標(biāo)RQD，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供量化依據(jù)。三、設(shè)計(jì)階段處理原則1.安全等級(jí)按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94）要求，溶洞段樁基安全等級(jí)提高一級(jí)；對(duì)一級(jí)建筑，溶洞段樁身結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0取1.2。2.荷載傳遞路徑堅(jiān)持“頂板加固+洞底填充+樁身穿越”三位一體，確保豎向荷載經(jīng)加固頂板→填充體→穩(wěn)定巖體傳遞；水平荷載由樁側(cè)巖土共同承擔(dān)，溶洞段樁側(cè)阻力折減系數(shù)αs取0.3～0.5。3.變形控制單樁沉降≤20mm，差異沉降≤0.5‰L（L為柱距）；當(dāng)溶洞頂板厚度＜3倍樁徑時(shí)，按“頂板-樁”共同作用模型進(jìn)行有限元分析，控制頂板拉應(yīng)力≤0.3σt。4.經(jīng)濟(jì)比選對(duì)洞徑＜1m且頂板厚度≥5m的孤立溶洞，可采用“注漿+鋼護(hù)筒”方案；對(duì)洞徑＞3m或串珠狀溶洞群，采用“帷幕灌漿+拋填混凝土+后注漿”組合方案；對(duì)廳堂狀大溶洞，采用“地下連續(xù)墻圍護(hù)+筏板轉(zhuǎn)換”方案；綜合造價(jià)、工期、風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行三維比選，優(yōu)先選擇“注漿加固+鉆孔灌注樁”組合。四、施工階段處理方案（一）注漿加固1.孔位布置采用“梅花形”布孔，孔距1.5m×1.5m，邊緣超出樁外輪廓≥3m；對(duì)串珠狀溶洞，沿洞軸線(xiàn)增設(shè)一排斜孔，傾角20°～30°。2.漿液配比（1）預(yù)充填：水灰比0.8:1，摻2%膨潤(rùn)土、0.3%減水劑，初凝時(shí)間3h；（2）主灌漿：水灰比0.6:1，摻3%微膨脹劑、1%硅灰，7d抗壓強(qiáng)度≥15MPa；（3）袖閥管復(fù)灌：水灰比0.5:1，摻4%膨脹劑、0.5%早強(qiáng)劑，24h強(qiáng)度≥5MPa。3.灌漿參數(shù)采用“分序、分段、定量、定壓”原則：Ⅰ序孔壓力0.2～0.4MPa，注漿量≤0.5m3/m；Ⅱ序孔壓力0.4～0.8MPa，注漿量≤0.8m3/m；Ⅲ序孔壓力0.8～1.2MPa，注漿量≤1.0m3/m；當(dāng)吸漿量＞50L/min且持續(xù)10min，暫停注漿，采用間歇式復(fù)灌，直至進(jìn)漿量＜5L/min。4.質(zhì)量檢測(cè)注漿結(jié)束7d后，采用聲波透射+取芯驗(yàn)證，要求巖體縱波速度Vp≥2500m/s，RQD≥50%，芯樣單軸抗壓強(qiáng)度≥8MPa；對(duì)不合格孔，補(bǔ)打φ110mm鉆孔，二次注漿。（二）拋填混凝土1.工藝順序先下放φ300mm鋼導(dǎo)管至洞底，再采用C15低強(qiáng)度自流平混凝土，坍落度220mm，通過(guò)導(dǎo)管連續(xù)拋填，拋填高度≥洞頂以上1m；24h后，采用φ200mm鉆頭重新掃孔，確保成孔垂直度≤1/200。2.材料控制粗骨料粒徑≤20mm，摻10%粉煤灰、0.8%高效減水劑，初凝時(shí)間8h；拋填過(guò)程采用紅外液面監(jiān)測(cè)，液面下降＞0.5m時(shí)，立即補(bǔ)料。3.強(qiáng)度驗(yàn)證拋填體7d鉆芯強(qiáng)度≥5MPa，28d強(qiáng)度≥15MPa；若強(qiáng)度不足，采用袖閥管注漿補(bǔ)強(qiáng)，注漿量≥0.2m3/m。（三）鋼護(hù)筒跟進(jìn)1.護(hù)筒設(shè)計(jì)采用Q355B鋼板，壁厚12～16mm，外徑比樁徑大100mm；護(hù)筒底口設(shè)“十”字刃腳，刃角45°，長(zhǎng)度0.5m；單節(jié)長(zhǎng)度3m，采用坡口滿(mǎn)焊，焊縫超聲波檢測(cè)Ⅱ級(jí)合格。2.跟進(jìn)方式（1）振動(dòng)錘+旋挖組合：護(hù)筒超前0.5m，旋挖鉆頭在護(hù)筒內(nèi)取土，每進(jìn)尺1m，測(cè)量護(hù)筒垂直度，偏差＞1/300時(shí)，采用液壓矯正；（2）全套管全回轉(zhuǎn)：對(duì)洞高＞6m或流塑充填物，采用RT-200型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，扭矩≥200kN·m，壓入力≥1500kN，確保護(hù)筒穿越溶洞進(jìn)入穩(wěn)定巖層≥2m。3.防滲措施護(hù)筒外壁設(shè)兩道φ20mm注漿管，隨護(hù)筒同步下放，注漿管底部設(shè)單向閥；護(hù)筒下沉到位后，采用0.4MPa壓力注水泥漿，填充護(hù)筒與孔壁間隙，防止?jié)B漏。（四）灌注樁施工1.泥漿升級(jí)采用“聚合物+膨潤(rùn)土”復(fù)合泥漿，密度1.08～1.12g/cm3，漏斗黏度28～35s，API失水量＜15mL/30min，泥皮厚度＜1mm；對(duì)強(qiáng)透水溶洞，加入1%堵漏纖維，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低滲透系數(shù)至10??cm/s。2.二次清孔采用氣舉反循環(huán)二次清孔，沉渣厚度≤50mm；清孔后30min內(nèi)必須開(kāi)始灌注，否則重新清孔。3.混凝土配比C35水下混凝土，膠凝材料420kg/m3，水膠比0.38，砂率42%，摻1.2%高效減水劑、0.9%膨脹劑，坍落度200mm，擴(kuò)展度550mm；28d強(qiáng)度≥45MPa，氯離子擴(kuò)散系數(shù)＜800C。4.灌注控制（1）初灌量：導(dǎo)管埋深≥1.2m，首斗混凝土體積≥3m3；（2）連續(xù)灌注：中斷時(shí)間≤15min，每30min測(cè)一次導(dǎo)管埋深，埋深控制在2～6m；（3）超灌高度：超出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.8m，確保鑿除浮漿后樁頭密實(shí)。5.后注漿灌注完成24h后，采用樁側(cè)、樁端后注漿：（1）樁側(cè)：設(shè)置兩道φ25mm注漿閥，間距6m，注漿壓力1.5MPa，注漿量1.2t；（2）樁端：設(shè)置3個(gè)φ30mm注漿閥，注漿壓力2.0MPa，注漿量1.5t；注漿后單樁承載力提高系數(shù)≥1.6，沉降減少30%以上。（五）應(yīng)急搶險(xiǎn)1.漏漿突降當(dāng)混凝土面下降＞1m時(shí)，立即投入2m3同標(biāo)號(hào)干硬性混凝土，同時(shí)提升導(dǎo)管，保持埋深≥1m；若仍繼續(xù)下降，暫停灌注，采用φ89mm注漿管在孔口周邊注水泥漿，形成環(huán)狀止?jié){盤(pán)。2.塌孔埋鉆（1）立即停鉆，關(guān)閉泥漿泵，保持孔內(nèi)水位高于地下水位≥2m；（2）采用φ200mm高壓射水槍沖刷埋鉆段，同時(shí)投入黏土球+水泥混合物，比例3:1，形成護(hù)壁泥柱；（3）24h后重新掃孔，掃孔壓力≤0.5MPa，鉆具慢速回轉(zhuǎn)，扭矩控制在50kN·m以?xún)?nèi)。3.地面塌陷（1）設(shè)置警戒區(qū)，半徑≥10m，封閉交通；（2）采用砂袋反壓，高度≥1m，寬度≥2m；（3）在塌陷區(qū)周邊打設(shè)φ108mm注漿孔，孔距1m，注水泥-水玻璃雙液漿，體積比1:0.6，初凝時(shí)間30s，注漿壓力0.3～0.5MPa，直至地面不再沉降。五、質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收1.成孔質(zhì)量孔徑≥設(shè)計(jì)樁徑+20mm，垂直度≤1/200，孔底沉渣≤50mm；采用超聲波井徑儀檢測(cè)，每樁均檢。2.樁身完整性采用聲波透射法，每樁埋設(shè)3根φ50mm鋼管，檢測(cè)比例100%；Ⅰ類(lèi)樁≥95%，不允許出現(xiàn)Ⅲ、Ⅳ類(lèi)樁；對(duì)Ⅱ類(lèi)樁，采用鉆芯驗(yàn)證，鉆芯數(shù)量≥總樁數(shù)10%。3.承載力檢測(cè)采用靜載試驗(yàn)，抽檢比例≥1%且≥3根；最大加載量≥2倍特征值；沉降收斂標(biāo)準(zhǔn)：最后一級(jí)沉降≤前一級(jí)沉降的1/5，且總沉降＜40mm。4.溶洞加固效果采用跨孔CT復(fù)測(cè)，注漿體充填率≥80%，波速≥2500m3/s；對(duì)充填率＜80%的區(qū)域，補(bǔ)注漿直至合格。六、注意事項(xiàng)1.雨季施工提前修建截排水溝，溝深0.5m，寬0.4m，坡度≥2%；現(xiàn)場(chǎng)備足防滲膜，覆蓋孔口，防止雨水滲入導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)。2.夜間作業(yè)照明亮度≥50lx，孔口設(shè)紅色警示燈；注漿、灌注等關(guān)鍵工序必須雙人值守，記錄壓力、流量、時(shí)間，每30min報(bào)值班工程師簽字確認(rèn)。3.機(jī)械選型旋挖鉆機(jī)扭矩≥280kN·m，加壓能力≥180kN；對(duì)溶洞頂板巖體強(qiáng)度＞30MPa時(shí)，改用潛孔錘鉆機(jī)，錘頭直徑比樁徑小50mm，確保穿透效率。4.材料儲(chǔ)備現(xiàn)場(chǎng)常備堵漏材料：黏土球20t、水泥50t、水玻璃5t、稻草繩2t、聚氨酯堵漏劑1t；所有材料上架存放，標(biāo)識(shí)清晰，防止誤用。5.監(jiān)測(cè)頻率對(duì)鄰近建筑物、管線(xiàn)布設(shè)沉降、傾斜、水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每樁施工前后各測(cè)一次；若日沉降＞2mm或累計(jì)沉降＞10mm，立即停工并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。6.人員培訓(xùn)所有機(jī)手、注漿工、灌注工必須通過(guò)“溶洞段專(zhuān)項(xiàng)操作”考核，內(nèi)容包括漏漿識(shí)別、應(yīng)急注漿、導(dǎo)管埋深計(jì)算；考核不合格不得上崗。7.