东塔桩底持力层溶洞处理方案.docx

东塔桩底持力层溶洞处理方案.docx

《东塔桩底持力层溶洞处理方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《东塔桩底持力层溶洞处理方案.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

东塔桩底持力层溶洞处理方案

贵阳花果园双子塔项目

东塔桩基础桩底持力层溶洞处理方案

第一章编制说明

序号

分类

内容

1

施工现场现状

（1）东塔旋挖桩施工正在进行，土方开挖及场地平整仍在进行中；在旋挖桩施工的过程中，遇到溶洞和塌孔的频率比较高，需要采取一定的措施处理桩底持力层的溶洞。

（2）甲方提供东、西塔楼的场地，均可正常施工。

（3）本工程位于贵阳市南明区，花果园项目中部彭家湾地段，贵黄公路、川黔铁路和贵广高铁以北，花溪大道西侧，交通十分便利。

（4）东塔东侧中铁二局工地正在施工中，南侧市政道路施工，规划用地北段为道路和中铁二局临设，车流量较大。

（5）东塔施工现场现状图如下：

2

本方案适用范围

本方案适用于东塔楼桩基础施工阶段，具体应用于东塔楼的桩基础的桩底持力层的溶洞及裂隙处理。

3

相关说明

本方案中未尽事宜按照相关法律法规、规范、标准（含中建四局相关标准）的规定及要求进行。

本方案中涉及的各项内容将根据工程的需要及现场的实际不断地进行修改、补充、变更、优化、完善。

4

施工原理

采用静压注浆法，在桩浇筑或开挖前，根据地质勘查报告的资料和设计要求，将桩底持力层有溶洞的区域注入水泥砂浆，以保证桩底持力层的完整、稳定。

第二章　工程概况

第一节项目简介

贵阳花果园项目双子塔工程，为贵阳宏益房地产开发有限公司投资兴建，奥雅纳工程顾问公司和梁黄顾建筑事务所设计。

本工程位于贵阳市南明区，花果园项目中部彭家湾地段，贵黄公路、川黔铁路和贵广高铁以北，花溪大道西侧。

贵阳花果园项目双子塔工程（以下简称双子塔），塔楼由2栋结构高度300米及106米高的天线组成，总建筑高度为406米。

单栋塔楼建筑面积约17万平米，地上65层，地下5层，主要功能为办公和酒店。

工程采用筒中筒结构，内筒由钢筋混凝土墙体组成，外筒主要为混凝土框架，外框筒由矩形钢筋混凝土柱（部分为混凝土叠合柱）和周边钢筋混凝土环梁组成。

裙房与塔楼相连，地上6层，地下5层。

塔楼结构高300m，平面尺寸为50m×50m，高宽比约为6.0，平面上四个角部切角处理，切角边长5.8m；核心筒大小24.5m×24.5m（底层墙体中到中），核心筒高宽比约为12.5，核心筒从下到上内壁尺寸保持不变。

第二节工程概况

1、东塔桩基础为机械成孔桩基础（外框）+人工挖孔桩基础（内框）组成，主要以灰白色石灰岩作为人工挖孔桩的持力层，少部分桩以中风化钙质泥岩、深灰色石灰岩石作为持力层，人工挖孔桩按端承桩设计，机械成孔桩按摩擦桩设计。

西塔桩基础为人工挖孔桩基础（外框）+天然基础（内框）组成，外框以中风化深灰色石灰岩或中风化灰白色石灰岩作为持力层，人工挖孔桩按照端承桩设计；核心筒区域采用伐板基础，持力层为中风化深灰色石灰岩或不弱于此岩层的其它岩层，根据现阶段勘察报告送审稿，中风化深灰色石灰岩层的饱和单轴抗压强度标准值约40mpa，地基承载力特征值为5500mpa，依次进行设计。

第三节工程地质条件

1、地层岩性

场地地势较高，属于挖方场平,据场地平场开挖断面揭露及周边地表地质调查结合钻探勘察，场区岩土特征分述如下：

（1）土层：

主要为素填土。

素填土（Qml）：

新近填土，杂色，为场地场平时产生，整个场区均有分布，东侧分布较厚；主要成分由散体状或碎块状的泥岩、炭质页岩等构成，填筑时间为1-3个月，未经碾压，结构松散，厚度约为0.20—10.70m，平均厚度约为2.87m。

（2）基岩：

勘察场地在钻探揭露深度范围内分布的岩层主要有龙潭系上统龙潭组（Plt）薄～中厚层泥岩、薄层炭质页岩夹煤线、薄至中厚层钙质泥岩以及中厚层石灰岩等，场区范围内岩体差异风化显著，隐节理发育，从可钻性和钻孔壁稳定性上分析，场地内岩体质量由东至西逐渐变好。

岩体特征分述如下：

①泥岩：

土黄色至浅黄色，无明显层面，局部含有黑色燧石颗粒，节理裂隙很发育，岩体破碎，易钻进，钻孔壁稳定性差，极易发生垮孔，岩芯呈砂状、土柱状、碎块状或散体状，手可掰开、捏碎。

岩体纵波速值Vp一般为2211～2924m/s，平均Vp=2471m/s，由于未能采集到岩芯样，因此结合现场钻孔岩体纵波速测试值，取孔内最大值3700m/s为本场地泥岩新鲜岩块纵波速值代表值，其完整性指数kv=0.44，为较破碎岩，属软岩，岩体基本质量级别为Ⅴ级。

②炭质页岩：

黑色，薄层状，节理、裂隙较发育，岩体破碎，局部浸水后成粘土状，极易钻进，岩芯呈土柱状、碎块状或散体状，手可掰开捏碎，污手。

岩体纵波速值Vp一般为2155～2878m/s，平均Vp=2429m/s，由于未能采集到岩芯样，因此结合现场钻孔岩体纵波速测试值，取孔内最大值3500m/s为本场地泥岩新鲜岩块纵波速值代表值，其完整性指数kv=0.48，为较破碎岩，属软岩，层状构造，岩体基本质量级别为Ⅴ级。

③钙质泥岩：

深灰色，薄至中厚层状，局部含有粉砂质，纹理发育，节理裂隙较为发育，结构面较平整，多呈闭合状，较难钻进，岩心呈长柱状、柱状或短柱状，敲击声较哑，刀刻痕较深，失水后易产生裂缝。

岩芯轴垂向夹角约为40°左右。

岩体纵波速值Vp一般2388～3216m/s，平均Vp=2685m/s，以4000m/s作为场地完整性岩体代表值,岩块饱和单轴抗压强度标准值frk=9.571MPa，属软岩，其完整性指数kv=0.45，为较破碎岩体，岩石基本质量指标BQ=90+3×9.571+250×0.45=231，岩体基本质量级别为Ⅴ级。

④灰色石灰岩：

灰色、灰白色，中厚层状，节理裂隙较发育，局部可见锯齿状缝合线，少数张开状节理为方解石脉胶结，敲击声脆，刀刻有白色划痕，难钻进，岩心整体呈柱状或短柱状，但在与钙质泥岩的接触地带，由于地下水较为丰富，岩溶发育较为强烈，岩体较为破碎，岩芯多呈碎块状；岩体纵波速值Vp一般3700～4783m/s，平均Vp=4296m/s，以6200m/s作为场地完整性岩体代表值,岩块饱和单轴抗压强度标准值frk=49.228MPa，属较坚硬岩，其完整性指数kv=0.48，为较破碎岩体，岩石基本质量指标BQ=90+3×49.228+250×0.48=357，整体上岩体基本质量级别为Ⅲ级。

⑤深灰色石灰岩：

深灰色，中厚层状，斜向节理和竖向节理发育，结构面较平整，断口面较光滑，方解石脉充填，局部含泥质，敲击易沿节理面断裂，岩心呈柱状或短柱状。

岩体纵波速值Vp一般3330～4012m/s，平均Vp=3602m/s，以5600m/s作为场地完整性岩体代表值,岩块饱和单轴抗压强度标准值frk=39.64MPa，属较坚硬岩，其完整性指数kv=0.41，为较破碎岩体，岩石基本质量指标BQ=90+3×39.64+250×0.41=311，岩体基本质量级别为Ⅳ级。

场地岩土构成、分布及基岩起伏情况详见“工程地质剖面图”。

2、岩溶及其他不良地质现象

本次勘察在东塔拟建场区内施作的175孔中，遇溶洞（隙）钻孔99个，遇溶率为57%，《贵州建筑岩土工程技术规范》（DB22/46－2004）7.1.3综合判断拟建场地为岩溶强发育场地。

地下岩溶发育形态主要为隐伏型溶蚀洞隙，岩体内发育溶洞（隙）为主要特征，多为软塑粘土或碎石土充填。

溶洞发育以垂向发育较为显著，顺岩层产状发育亦为岩溶发育的一个重要特征。

3、地下水

根据临近高铁孔桩开挖情况，结合拟建场区地层岩性组合、地下水的赋存特征以及区域水文地质资料，拟建场地地下水类型主要为基岩裂隙水，属潜水。

相对于周边地形，拟建场地场地位于地势较高地段，地下水埋藏较深，地下水主要为基岩裂隙水和岩溶水。

基岩裂隙水主要赋存于拟建场地下伏基岩的构造风化裂隙和溶蚀裂隙中，以各种裂隙为相对主要的贮存空间。

钻探结束24小时后，实测钻孔内终孔水位，除部分钻孔垮孔堵塞，无法测量，西塔地下水位标高区间值为1075.07-1084.85m，东塔地下水位标高区间值为1070.62-1080.21m，由于西塔和东塔在勘察时原始地形为西高东低，高差最大处约为15.0m左右，故地下水位标高区间值存在差异。

结合参考周边临近高铁孔桩开挖和拟建场地内试验桩的开挖情况，综合确定西塔地下水位标高约为1080.00m左右，东塔地下水位标高约为1075.00m左右。

根据现场地形地貌，结合区域水文地质资料，地下水径流方向由西侧地势较高处向南东侧地势较低处汇集。

从区域上看，场地内地下水的主要补给来源为大气降水。

第3章　施工部署

第一节　施工准备

1、场地准备

保持所需要处理溶洞的待挖孔桩周边场地平整，清除地面以上的障碍物，平整施工用地，并根据地质勘查报告的资料，需用地质钻钻至桩底持力层溶洞，事先需做好施工现场的排水工作。

2、技术准备

2.1测量放线

根据甲方、设计和我方的工程技术人员的协商结果和地质勘查报告的资料，确定桩底持力层溶洞所在区域的中心位置，用牢固混凝土墩标定。

2.2专人负责按桩位编号，确定需处理的桩编号和位置，组织现场施工员认真看施工图纸，确保不会遗漏，外框柱需要处理的溶洞有五个。

3、材料准备

1、编制各种物资需要量计划

物资需用计划的编制需提前做好市场调研工作，联系材料供应商在选择多家的基础上、在保质、保量的前提下，优先录用。

2、物资供用合同

在确定了材料供应商后，即可与之进行合同签定，双方必须履约行事，水泥、注浆管等材料必须选用省市优产品。

3、物资按计划进场和保管

按工程进度计划、材料按计划要求逐步进场，按规定地方和方法存放，并应进行验收和标志，使其达到文明施工要求，并要求质保书随材料同时进场。

第二节　施工方法的选择

经我方工程技术人员和甲方、监理的共同协商，并进行了大量的准备工作，经过业主、设计的认可，一致认为采用静压注浆法预先处理桩底持力层的溶洞和裂隙，保证桩底的持力层的完整和稳定，是比较可靠和可操作的。

施工方法具体为：

1、采用地质钻，在需要处理的桩孔位置钻孔，直到钻到溶洞位置处；

2、用注浆管向孔内注浆。

3、拔管或埋管回填。

第三节施工组织管理

为保证在合同工期内顺利地完成各阶段的施工任务，工程需要一个强有力的组织机构负责现场施工管理及协调专业施工队伍的配合工作。

根据这一原则，我公司安排具有丰富施工经验的管理人员和精干技术力量组成“贵阳花果园双子塔项目经理部”，配备相关职能人员，进行职能分工确保各项工作能够迅捷、稳妥地得到落实与处理。

本项目经理部管理体系及人员配备详见下图

第4章　溶洞处理的原理和方法

第一节溶洞加固处理的目的

溶洞处理的目的：

1、堵塞溶洞与外界的直接漏水通道，防止水土流失；

2、充填洞体内空隙，防止洞壁土体崩塌；

3、加固洞内原充填的欠固结的软弱土体，防止软弱土体在受附加应力及自重影响下产生较大的固结沉降变形，使洞内充填物与洞壁间产生过大的空隙；并且一定程度提高洞内填充物承载力特征值和桩侧摩阻力特征值。

第二节溶洞加固处理的原理

（1）加固原理

由于桩端是以相对稳定的硬土或岩层为基底持力层的，浅层溶洞系位于相对较硬的持力层下部，当溶洞不断扩大时，基底持力层将也不断变薄，随着洞体高度及宽度增大，当洞顶土体其支承及抗剪能力无法抗衡基底应力时，将发生塌陷事故。

所以浅层溶洞的进行处理的目的在于防止地基基础及地面产生塌陷，而浅层溶洞间具有连通性或水力联系，浅溶洞顶板往往较薄，溶洞洞体内部分为空洞，部分多为呈流塑软弱土体充填,该软弱土体为欠固结土体。

据此,我们利用钻探机钻孔，先根据洞底的充填情况，采用静压灌浆法在孔内注入高浓度水泥化学浆,使水泥化学浆液在压应力的驱动下扩散、渗透到空状的洞及软土中去，一来充填填土的孔隙及岩体裂隙,排挤出孔隙中存在的自由水和气体，并产生胶结作用,形成新的整体；二来形成劈裂灌浆，使浆液在洞内及周边软土中形成呈树根网络状水泥固体；三来通过水泥化学浆的快速凝固作用，堵塞洞体与外围的透水通道，进一步迫使洞内空洞得到充分的填充，待浆体凝固后，在溶洞中形成一个强度较高的固结体，从而起到既置换、加固洞体软弱土体及充填空洞作用，又起到洞体上下板块的承接作用，从而达到加固目的。

第三节溶洞加固处理的施工方法

对洞内充填可、软塑状态土体的溶洞，为防止洞内欠固结的软弱土体产生过大的固结变形，使洞顶出现脱空现象，形成空洞，需对洞内土体进行压力注浆充填处理。

在已洗孔的孔内及时将注浆管下放至需处理的溶洞洞底→不提管直接通过高压浆泵由下至上压力反灌水泥砂浆→反灌法注浆至钻孔孔口冒出纯浆体→封孔压力注浆至灌浆压力达到约6MPa或连续十分钟灌浆量小于10L/min时可停止灌浆。

采用地质钻机成孔，孔径为90mm，成孔深度至洞底；成孔之后灌浆孔控制范围系在灌浆孔灌浆时，边沿观测孔直接冒浆为主。

第5章溶洞处理的施工方法操作流程

第一节钻孔

1、根据甲方、设计和我方的工程技术人员的协商结果和地质勘查报告的资料，测量人员确定所需处理溶洞的桩位，做好标记并确定钻孔位置，用牢固混凝土墩标定，并做好现场保护措施，等待地质钻机进场。

2、地质钻进进场，根据测量人员标定的位置和工程技术人员确定的钻进标高，在待挖的孔桩周围确定钻机角度和位置。

3、安装好钻头，接好取芯工具，再往上接传递回转的钻杆，准备好冷却用的水，开始钻进成孔。

在钻进的过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。

4、安装套管保护钻孔，下放至钻口处，防止井口井壁塌陷。

图1地质钻进示意图

第二节注浆准备

1、先在钻孔内把注浆管下放至孔底后，用高压设备使纯浆液成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击洞内充填水体及土体，清理孔内泥浆和杂物，利用压力排出溶洞内多余的水，同时使浆液与洞内残留土粒强制搅拌混合作用；

2、将注浆管下放至需处理的溶洞洞底或预定位置，不提管直接由下至上压力灌注水泥浆，当孔口冒出浆体时，进行封蔽性静压灌浆

3、浆液配置：

采用水泥砂浆，配合比为灰：

河沙=1:

0.6，强度不低于M20。

4、注浆机械采用SYB50-50Ⅱ型注浆机，立式水泥搅拌机，施工前将机械压力调试好，水泥砂浆必须搅拌均匀。

5、注浆管采用32mm直径2.7mm壁厚镀锌钢管，采取套筒连接方式，应经常清洗干净防止堵塞。

注浆管底部用塑料胶布封堵，插入溶洞底部。

6、注浆施工前在注浆孔外围设排水沟，并在中间和两端设积水坑，及时排水，保持场地无积水。

　第三节注浆

1、注浆前对注浆孔按顺序进行编号，施工时要逐孔记录并做好标记，完工后检查对照，防止漏注。

2、在注浆管插入地质钻孔之后，将注浆管位置固定好，同时采用干海带和堵漏灵封堵注浆管与钻孔之间的空隙，防止浆体通过空隙回喷。

3、拔掉套管，开始注浆，初始时以2~3MPa的压力将底部胶带冲开注浆。

4、当注浆流量小于10L/min，或者注浆压力为6MPa时即停止注浆。

5、终浆注浆压力为8~10MPa，且此压力下连续10分钟注入率不大于10L/min。

6、注浆注意事项：

当注浆孔边有水泥浆冒出时应用水泥袋堵住，冒浆（窜浆）严重时应停注，待水泥浆稳定后再注至设计水泥用量。

7、注浆机要经常清洗干净防止堵塞。

8、单孔注浆结束后，首先关闭注浆管顶端阀门再卸高压管，防止管内浆回喷。

9、拔掉注浆管，及时清洗注浆管，若不能拔出，则将注浆管掩埋，用水泥袋将孔堵实防止冒浆，7天后再将水泥袋清除干净。

图2注浆示意图

第四节溶洞钻孔封孔处理

因在基坑底下开孔施工，钻孔会产生冒水或涌水现象，要求对存在相对深层土洞的钻孔或出现漏水现象的钻孔进行钻孔封孔处理，封孔深度至岩层面；施工工艺如下：

1、将棉纱球放入钻孔内，用注浆钢水管压下至岩层面；

2、不提管，利用钢管为注浆管压入纯水泥浆，直至孔口冒出纯浆体为止。

3、对基坑开挖后出现冒水现象的钻孔，须进行水泥化学浆灌浆封孔处理。

第6章检测方案

1、在注浆完成后需要对浆体进行检测，检验其强度，进行现场工艺性试验确定终注控制参数。

将此终浆压力下形成的浆体强度与试块强度进行对比，确定是否需要改变终浆压力，通过综合分析最终确定终浆时的控制参数。

2、注浆处理后，待浆体强度不低于80%试块强度时，需要在注浆管周边取芯检测，取芯率需不小于95%，故在所需要处理的十个桩里，全部取芯检测。

通过观察芯体的完整性，确定是否已将溶洞灌满；通过静压试验进行芯体的强度检测，确定其是否达到了持力层的整体性和稳定性的要求。

3、在确定芯体强度达到要求之后，开始进行该桩的施工。

第7章质量控制措施

1、质量控制依据《建筑地基处理规范》（JGJ79-2002），《地基处理手册》，《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-2012,及相关技术规程。

2、现场质量把关：

安排专职质检员检查逐孔记录，（注浆孔位偏离在50mm内，注浆孔深度误差在200mm内，垂直度偏差小于1%。

）

3、施工用水为饮用水，严格控制材料质量和配合比，施工中尽量保持场地干燥，有益土壤吃浆。

4、施工前对操作工人进行交底培训，以提高工人素质，还制定现场奖罚办法，以提高工人的责任心和积极性；确保施工质量。

5、现场加强排水措施，在注浆管顶加装闸阀以防止冒浆。