廣東商業(yè)大廈旋挖鉆孔樁基溶洞處理及注漿施工方案-

溶洞樁基施工處理方案編制:復(fù)核:審核:日期:

一、工程概況（一）工程概況XX大廈工程位于XX市XX區(qū)云城東路邊，本項目為31層塔樓A及5~7層裙樓，地下3層，建筑±0.00相當(dāng)于XX城建高程16.50m，基坑支護總周長約470m。地下室底板結(jié)構(gòu)面標(biāo)高-13.30m，底板厚800mm，墊層厚100mm，基坑開挖底面標(biāo)高-14.20m，基坑開挖深度約13.90m，塔樓A區(qū)域（AB段）臨基坑一側(cè)分布，其核心筒的開挖深度約為15.60m，核心筒底板底標(biāo)高-15.90m，基坑加深約1.70m，采用天然放坡支護形式。本基坑支護形式主要采用支護樁+擴大頭預(yù)應(yīng)力錨索（局部角撐）結(jié)合樁頂小放坡支護形式，基坑外側(cè)采用單排Ф550@350水泥攪拌樁作為止水帷幕。支護樁采用旋挖成孔灌注樁，混凝土強度等級：水下C25，樁頂冠梁和支撐混凝土強度等級：C30。（二）建筑場地周邊環(huán)境本場區(qū)四周較開闊，場區(qū)內(nèi)經(jīng)人工回填，基坑施工前統(tǒng)一整平至-0.30m?；颖眰?cè)為中國南航綜合大樓建設(shè)用地，下設(shè)四層地下室，基坑深度約15.6m，正在施工，與本基坑對應(yīng)位置分別采用樁錨及樁撐支護形式，其地下室邊線距本項目地下室邊線約35.7m；基坑?xùn)|側(cè)毗鄰河涌，河涌深約4.0m，寬約6.0m，地下室邊線距河涌邊線約10.0m，河涌東側(cè)為云城東路，地下室邊線距其約21.0m；基坑南側(cè)及西側(cè)現(xiàn)均為空地，南側(cè)有部分堆土，高約2.0~2.5m，施工前整平至設(shè)計標(biāo)高。（三）場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件1、巖土分層描述根據(jù)鉆探資料，按地質(zhì)成因類型、巖性、狀態(tài)，將區(qū)內(nèi)地層由上至下劃分為：人工填土層（Q4ml）、第四系沖積土層（Q4al）、風(fēng)化殘積土層（Qel）及石炭系砂巖、灰?guī)r（C）等四大類，分層描述如下：<一>人工填土層(Qml)第(1)層人工填土：以素填土為主，褐黃、灰褐色，土性主要為粉質(zhì)粘土，結(jié)構(gòu)疏松，含較多碎石，碎石粒徑1-4cm為主，局部含水泥砼，為新近填積土。層厚2.00～6.60m，場地內(nèi)分布普遍。<二>沖、洪積土層(Qal+pl)主要由沖、洪積成因的粉質(zhì)粘土、砂土等組成。第(2-1)層粉質(zhì)粘土：灰褐、褐黃色，稍濕，可塑狀為主，土質(zhì)均勻，粘性好。層面埋深2.00～6.60m，厚度為1.10～4.70m，場地內(nèi)普遍分布。第(2-2)層細砂：灰褐、灰白色，飽和，稍密，顆粒分選性差，含少許粘粒。層面埋深3.80～9.20m，厚度為0.70～2.40m，場地內(nèi)僅局部分布。<三>殘積土層(Qel)第(3)層場地內(nèi)殘積土為粉質(zhì)粘土，褐黃色，灰褐、褐紅色等，可塑～堅硬，遇水崩解，按其稠度分為兩個亞層：(3-1)層：可塑，層面埋深3.20～11.20m，厚度為2.70～7.70m，場地內(nèi)分布廣泛。(3-2)層：硬塑，層面埋深7.70～17.30m，厚度為3.20～12.50m，場地內(nèi)分布廣泛。<四>基巖第(4)層場區(qū)內(nèi)基巖為石炭系砂巖及灰?guī)r(C2+3ht)，按巖石巖性及風(fēng)化程度分為兩個風(fēng)化巖帶。(4-C)層：全風(fēng)化粉砂巖（層序號④1）：褐黃間褐紅色，局部灰褐色，風(fēng)化劇烈，巖芯呈堅硬土狀為主，結(jié)構(gòu)清晰可辨，遇水崩解。層面埋深14.40～30.70m，厚度為1.70～13.40m，本層分布廣泛。（4-S)層：微風(fēng)化灰?guī)r（層序號④2）：灰色，灰褐色，塊狀構(gòu)造，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖芯呈柱狀和短柱狀，巖質(zhì)硬，巖體基本質(zhì)量等級為III級。層面埋深16.50～38.80m，揭露厚度為5.70～9.20m，場地內(nèi)分布廣泛。2、場地巖溶發(fā)育及其分布概況本場地內(nèi)基巖埋藏深淺不一，全風(fēng)化粉砂巖層面埋深14.40～30.70m，微風(fēng)化灰?guī)r層面埋深16.50～38.80m，均位于基坑底以下。受巖性、裂隙及地下水影響，巖體存在少量溶洞和土洞，50個鉆孔中有14個鉆孔揭露有溶洞，遇洞率為28％，洞高0.30～1.40m，埋深19.70～31.40m。3、地下水概況場區(qū)地下水由第四系孔隙水和巖溶水組成。第四系孔隙水主要賦存于沖積成因的細砂層中，透水性較好，其它粘性土和全風(fēng)化砂巖結(jié)構(gòu)致密，滲透性、富水性差。巖溶水主要賦存于灰?guī)r的溶洞和裂隙中，地下水量豐富，地下水性質(zhì)屬承壓水。在勘察期間，實測鉆孔地下水位埋深2.70～5.50米，地下水埋藏較深。按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)(2009年版)判定標(biāo)準(zhǔn)，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋微腐蝕性。二、巖溶常見的類型表1類別溶洞特征充填物情況小型溶洞單層洞高小于2m，全填充，漏水或半漏水大多數(shù)為軟塑狀粘性土局部夾砂或碎石或少量巖塊極少數(shù)為流塑性粘性土一般溶洞洞高小于2m的半填充溶洞或2～5m的全填充溶洞，二層以下串珠狀溶洞大多數(shù)為軟塑狀粘性土局部夾砂或碎石或少量巖塊極少數(shù)為流塑性粘性土大型溶洞二層以上串珠狀有充填溶洞；5m以上全充填溶洞大多數(shù)為軟塑狀粘性土局部夾砂或碎石或少量巖塊極少數(shù)為流塑性粘性土特大型溶洞大型溶洞，多層串珠狀已充填或充填物差的溶洞。溶洞的規(guī)模覆蓋到相鄰樁位或更大。大多數(shù)為軟塑狀粘性土局部夾砂或碎石或少量巖塊極少數(shù)為流塑性粘性土三、土洞、溶洞預(yù)處理方案1、土、溶洞處理原則對基坑范圍對支護樁范圍內(nèi)，影響施工安全、基礎(chǔ)質(zhì)量的土溶洞，以及在工程樁范圍內(nèi)影響支護樁的土溶洞進行預(yù)處理。2、土、溶洞處理目的為了XX大廈基坑支護和土方開挖的施工安全及工程質(zhì)量，不影響基坑支護及土方開挖工程的施工工期。3、土、溶洞處理的施工流程土溶洞處理施工流程：土溶洞處理與否的判定→確定土溶洞類型→土溶洞的處理→土溶洞處理效果的檢查4、土、溶洞處理方法采用高壓灌注砂漿、袖閥管注漿、花管注漿相結(jié)合的處理方法；(1)對于全充填型土、溶洞采用袖閥管注漿處理方法；(2)對于半充填或未充填型土、溶洞且洞高小于或等1.5m采花管注漿處理方法；(3)對于半充填或未充填型土、溶洞且洞高大于或等1.5m采用泵注砂漿與花管注漿相結(jié)合的處理方法，即采用混凝土輸送泵將砂漿M10,由鉆孔通過導(dǎo)管直接注入洞中，再利用花管注入水泥漿以填充洞的頂板、底板處的薄弱環(huán)節(jié)以及低標(biāo)號混凝土灌注盲區(qū)，使洞內(nèi)充填物與洞壁固結(jié)成為一個整體。5、土、溶洞處理施工工藝及流程1.砂漿或低標(biāo)號砼施工工藝及流程適用范圍：洞高≥1.5m且無充填或半充填的土、溶洞；利用高壓混凝土泵通過導(dǎo)管直接將砂漿或低標(biāo)號混凝土注入土、溶洞中，直至達到設(shè)計要求，再通過排氣孔利用花管進行補漿，二次充填固結(jié)洞體頂?shù)装寮暗蜆?biāo)號混凝土四周未充填密實的部位，使充填物和洞壁膠結(jié)形成密實的整體。泵送低標(biāo)號混凝土施工工藝基本工序可分為：泥漿護壁成孔及擴孔、安裝導(dǎo)管及固管、低標(biāo)號混凝土拌制及灌注等步驟，具體施工工藝流程圖見下圖（圖4.1—1）。對符合注砂漿的溶土洞，先利用高壓混凝土泵通過導(dǎo)管直接將砂漿注入溶、土洞中，再進行袖閥注漿，二次充填固結(jié)洞體頂?shù)装寮吧皾{四周未充填密實的部位，進行補充加固，使洞體形成密實的整體。泵送低標(biāo)號混凝土施工工藝基本工序可分為：測量放樣、泥漿護壁成孔、安裝導(dǎo)管及固管、低標(biāo)號混凝土拌制及灌注等步驟，施工工藝流程圖見圖1。(1)測量放樣測量員根據(jù)待處理土洞上代表鉆孔的坐標(biāo)確定土洞的中心位置，作好標(biāo)記，測定施工前的地面標(biāo)高，將測量放樣結(jié)果報建設(shè)方、監(jiān)理批準(zhǔn)。根據(jù)放樣結(jié)果就近搭建臨設(shè)，運進設(shè)備，確定材料堆放場所。（2）布置鉆孔按施工勘察報告及設(shè)計圖紙進行布置鉆孔,并做好標(biāo)記。(詳見基坑鉆孔布置圖)（3）鉆孔鉆孔施工采用XY－100型鉆機，注漿孔用φ127mm鉆頭泥漿護壁鉆進，排氣孔用φ89mm鉆頭泥漿護壁鉆進，采用鋼護筒護孔，并一邊施工，一邊判定土、溶洞邊界（結(jié)合剖面變化判定）。在施工前，現(xiàn)場技術(shù)人員要熟悉場地巖（土）層發(fā)育情況和土洞物探成果，了解待處理土洞代表鉆孔柱狀圖，土洞的頂、底界埋深，厚度。所有鉆孔均要作好成孔記錄（土、溶洞的頂、底界埋深，厚度、充填情況及充填物性質(zhì)，基巖段要取芯并編錄，鉆孔泥漿返漿或漏漿情況等），填寫“鉆孔原始記錄表”，確定土洞的面積、體積、充填情況，原始記錄必須真實準(zhǔn)確。已被相鄰注漿孔灌漿時充填，根據(jù)充填情況，若為全充填時，選用袖閥管注漿，反之，選用花管注漿。（4）安裝及加固導(dǎo)管鉆孔成孔后安裝Ф108mm注漿導(dǎo)管，導(dǎo)管進入溶洞底以上0.3～0.5m或進入溶洞頂板以下0.3～0.5m，并高出地表面約50cm，高出地面導(dǎo)管在導(dǎo)管頭焊接法蘭，防止導(dǎo)管掉入孔內(nèi)。然后在孔口以下1米范圍內(nèi)澆注砂漿固定導(dǎo)管、充填導(dǎo)管與孔壁的間隙，防止泵送砂漿（混凝土）過程中導(dǎo)管移位，并將管口與地泵輸送管連接。（5）安裝PVC管PVC管直徑為75mm，壁厚為3.6mm,在溶洞部位每隔20cm對開2個直徑為2～3cm孔洞。將已制作好的PVC管置于排氣孔內(nèi)。（6）拌制砂漿搭建攪拌站，攪拌砂漿。砂漿的強度為M10，配合比通過試驗室確定。(7)泵送砂漿通過混凝土輸送泵將攪拌站中的砂漿或商品混凝土經(jīng)過輸送管進入洞體。終止灌注壓力6-8Mpa。待溶洞灌滿，壓力達到設(shè)計壓力后，穩(wěn)壓30分鐘左右，拔出注漿導(dǎo)管。施工過程中詳細記錄灌注情況，填寫“泵送砂漿（低標(biāo)號混凝土）施工記錄表”，并及時報驗。灌注施工時，地面應(yīng)設(shè)置3-5個水準(zhǔn)觀測點，密切觀測洞體地表的變化情況，不允許地面產(chǎn)生裂縫和抬升情況。一旦發(fā)現(xiàn)地面出現(xiàn)裂縫和抬升，必須及時降低泵送壓力和灌注量。終注標(biāo)準(zhǔn)：直到達到設(shè)計壓力，灌滿為止。注漿完畢后，采用純水泥漿，用花管通過排氣孔進行補漿，注漿壓力為0.5～1.0MPa。施工工藝技術(shù)參數(shù)見一覽表（表4.1—4）(9)注漿孔封孔注漿施工結(jié)束后，起拔套管并及時將孔口封堵。

表2泵送砂漿施工工藝技術(shù)參數(shù)一覽表分類項目洞高大于或等于1.5m且未充填、半充填溶洞孔徑土層146mm，巖層130mm孔斜≤1％孔深不小于超前鉆揭露最底層溶洞底0.5m安放導(dǎo)管高出地表面不少于50cm灌注M10砂漿砂漿配合比(重量比)試驗配合比為水泥：砂：水=1：4.8：0.8注漿壓力6～8Mpa終灌標(biāo)準(zhǔn)直到灌滿、達到設(shè)計壓力為止。2．袖閥管注漿工藝流程（1）預(yù)鉆孔：在確定要注漿的位置上用工程鉆機鉆孔至預(yù)定深度；（2）清孔：在已完成的鉆孔中用濃泥漿進行清孔，排除粗顆粒渣土；（3）下套殼料：按設(shè)計的配合比配制好套殼料，并從孔底往上灌注套殼料至到孔口；（4）制作袖閥管：在直徑50mm的PVC塑料管上按間隔35cm的距離開8~10個直徑5mm的小孔，開孔范圍長約5-8cm，各小孔的位置相互錯開；在開小孔約10cm長的外面套上一層約3mm厚的橡膠膨脹圈（即袖閥），兩端用防水膠布密封；（5）下袖閥管：在下完套殼料的鉆孔中下入已制作好的袖閥管；（6）管線連接：在套殼料達到一定齡期后，在袖閥管內(nèi)下入注漿器，注漿器的中間約20cm長開槽孔，在其上下各帶有止?jié){塞，將注漿壓力管與袖閥管內(nèi)的注漿器進行連接；（7）制漿：按設(shè)計規(guī)定的水灰比制備水泥漿液；（8）開環(huán)注漿：將注漿器下至需要注漿的孔段，啟動注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到?jīng)_開橡膠袖閥及所對應(yīng)位置的套殼，壓力回落后，泵送水泥漿液，一直注漿到設(shè)計所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止；在此過程中可視需要或設(shè)計規(guī)定進行間歇注漿，直至符合設(shè)計要求為止。（9）連續(xù)開環(huán)注漿：根據(jù)設(shè)計要求，上下移動注漿管，在需要注漿的各部位依照上述第8點的做法逐步開環(huán)注漿，直到完成所有孔段的注漿；（10）做好注漿過程中各項記錄：開環(huán)位置、注漿時間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現(xiàn)的特殊情況等；（11）注漿達到設(shè)計要求后，清洗管路及袖閥管，拆除注漿管，進行下一孔的注漿。3．花管注漿工藝流程（1）預(yù)鉆孔：在確定要注漿的位置上用工程鉆機鉆孔至預(yù)定深度；（2）制作花管：在￠25PVC塑料管上按間隔約20-25cm的距離對開兩個直徑5mm的小孔，上下兩排孔的位置相互垂直；在小孔外面包上三層防水膠布；（3）下花管：在已完成的鉆孔中下入已制作好的花管，距孔口約8-12m以上則接上未鉆孔的PVC管；（4）封孔：在下好PVC管的鉆孔中距孔口5-6m位置用水泥砂漿進行封孔；（5）管線連接：在封孔達到3-5天齡期后，將注漿壓力管與花管進行連接；（6）制漿：按設(shè)計規(guī)定的水灰比制備水泥漿液；（7）注漿：啟動注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到?jīng)_開封膠壓力回落后，泵送水泥漿液，一直注漿到設(shè)計所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止；在此過程中可視需要或設(shè)計規(guī)定進行間歇注漿，直至符合設(shè)計要求為止。（8）做好注漿過程中各項記錄：注漿時間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現(xiàn)的特殊情況等；（9）注漿達到設(shè)計要求后，清洗管路及花管，拆除注漿管，進行下一孔的注漿。五、施工應(yīng)急處理措施5.1施工中遇到土、溶洞應(yīng)急措施在施工中可能遇到未知的土、溶洞，當(dāng)旋挖機鉆頭穿破土、溶洞頂板，孔內(nèi)的泥漿速度流失，造成砂層段孔壁內(nèi)外壓力失穩(wěn)而溜坍，嚴(yán)重時可引起地面塌陷。技術(shù)人員及鉆機充分掌握地質(zhì)情況，每個孔的地質(zhì)資料都發(fā)給相關(guān)人員，讓其充分了解溶洞的位置，大小等，做到鉆孔時心中有數(shù)。在現(xiàn)場應(yīng)準(zhǔn)備足夠的小片石或狗頭石（直徑10-20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15-20cm），同時組織足夠的水源。在施工過程中配備一臺ZL50C型裝載機，司機隨時候命。根據(jù)鉆孔進尺和鉆頭拌動的情況，結(jié)合孔樁所處的地質(zhì)描述圖、判斷出孔底位置是否是進入灰?guī)r。在入巖后要有專人觀測護筒內(nèi)泥漿面的變化，根據(jù)鉆孔的進尺情況，如果進尺由慢突然變快，或泥漿面突然下降，這時說明擊穿了未知溶洞，當(dāng)遇到溶洞漏漿時，迅速鏟起片石和粘土填孔，同時集中水泵往孔內(nèi)大量補水。應(yīng)迅速補水和改變沖程以防止斜孔和卡錘。如果此時出現(xiàn)斜孔，則采用塊石和粘土對斜孔部位全部回填，重新旋挖成孔。在溶洞內(nèi)鉆進時，根據(jù)填充物的不同，要采取不同的鉆進方法。當(dāng)充填物為軟弱粘性土或淤泥時，應(yīng)向孔內(nèi)投入粘土、片石混合物（比例1：1），沖砸固壁；當(dāng)為砂層、卵石層時還應(yīng)提高泥漿的粘度和相對密度。只有當(dāng)泥漿漏失現(xiàn)象全部消失