浅谈钢护筒技术在桩基溶洞处理中的应用

浅谈钢护筒技术在桩基溶洞处理中的应用

摘 要:本文介绍了钢护筒技术在某桩基溶洞处理中的应用，给出了施工中所采取的方案及措施,并对桩基溶洞处理的经验进行了总结,对同类工程具有借鉴和参考价值。

关键词:钢护筒技术桩基溶洞施工

1.工程概况

本工程范围地质情况大致分为三类：第一类：覆盖层：杂填土、粉质粘土、粉砂、细砂，覆盖层厚度在2m～15m。基岩：微风化石灰岩；第二类：覆盖层：杂填土、粉质粘土、粉细砂、细砂，砾卵石等；基岩：粘土岩；第三类：覆盖层：杂填土、粉质粘土、粉细砂、细砂，强风化泥质砂岩；基岩：中风化泥质砂岩。

根据勘察结果，场地部分地段揭露的基岩为灰岩及泥灰岩，部分路段是灰岩与泥灰岩上直接覆盖着全新统冲积相饱和粉细砂、中砂及中粗砂夹卵砾石层。场地附近近几十年多处出现地面塌陷，直接危及地面建（构）筑物的安全。

通过灰岩区逐桩超前钻结果显示，灰岩区溶洞特征：（1）见溶洞率高达40%；（2）溶洞洞高大小不一，从0.4m～18.2m不等；（3）溶洞层数从一层至四、五层不等，多层溶洞呈糖葫芦串珠状；（4）溶洞多为填充型，部分为半填充或无填充型（填充物多为可塑或硬塑粘性土及少量灰岩碎块）；（5）石灰岩岩芯表面均有不同程度的溶蚀；（6）裂隙较发育，多被方解石脉充填，胶结良好。

2 溶洞处理措施概述

2.1对较小溶洞，先对溶洞顶部成孔，再跟进钢护筒至粉砂层底的基岩顶，然后用小冲程凿穿溶洞顶板，若钻进过程中泥浆损失较慢，应及时补充泥浆，并抛填片石、粘土块或C20砼充填挤实后再钻进。

2.2对较小溶洞，在凿穿溶洞顶板，先跟进钢护筒至溶洞顶，再用小钻头凿穿溶洞顶板，若钻进过程中泥浆损失较快，必要时可采取惨加速凝剂或水玻璃的水泥砂浆、C20混凝土进行封堵，并应及时补充泥浆。

2.3对于溶洞高度较大，采用下钢护筒跟进钻孔，辅以片石、粘土块或C20砼封堵的方法。对于糖葫芦串珠状的溶洞，根据情况采用多层钢护筒递进的方法钻进。

3、钢护筒跟进施工方法

钢护筒壁厚δ=12～18㎜的钢板，孔深10米以下时采用12 ㎜厚的钢板，孔深10～30米时采用14 ㎜厚的钢板，孔深30米以上时采用18 ㎜厚的钢板，在厂家用机械集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为4.5～7.5米，制作内钢护筒的内径D′=d+20cm（d为设计桩径）。下置钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层以及地表层的塌孔，首先将φ1.6m的钻头扩大至φ1.8m，正常钻进至溶洞上方约1m处，采用汽车吊辅助振动锤等打入设备，将钢护筒分节打入土层中至岩面。

3.1桩基内护筒跟进的施工工艺：

场地平整、定位 埋设外钢护筒 冲孔至溶洞顶（回填片石或C20砼） 溶洞顶部处理下放内钢护筒 正常成孔至桩底标高（终孔）。

3.2钢护筒制作：外钢护筒的内直径为D=d+40cm（d为设计桩径），壁厚δ=12㎜，长度为2米；采用机械卷制加工制作；

内钢护筒：采用壁厚δ=12～18㎜的钢板，在厂家用机械集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为4.5～7.5米，制作内钢护筒的内径D′=d+20cm（d为设计桩径）。制作好后运至施工现场。

3.3全程钢护筒跟进施工

本工程下置内钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层的塌孔，通过下置内护筒的作用，即可顺利穿越溶槽层至设计桩底标高，达到顺利终孔的要求；同时避免砼超灌甚至无法灌注至设计桩顶标高等情况。

将φ1.6m的钻头扩大至φ1.8m，正常钻进至溶洞上方约1m处，采用25T汽车吊辅助20T振动锤，先将内钢护筒分节打入土层中至岩面，再进行回钻成孔。在下沉钢护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，牢固的焊在内钢护筒顶部，并在护筒顶面的平面位置一定要居中，尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜。同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200，力求钢护筒垂直入土。若一旦发现有偏斜的趋势，马上进行纠正，将可能发生偏斜的不利因素消除在萌芽状态中。

内护筒沉入岩面后，先采用冲锤进行成孔一定深度后（注：进尺为1.5～2米），及时采用25T汽车吊辅助振动锤将内护筒下沉至进尺岩面标高处；然后再进行冲孔、下内刚护筒；与之循环反复进行至桩底设计标高处；同样，在施工过程中严格测量、控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200。

各节内刚护筒的连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽、δ=10㎜的加强钢带。以保证其尺寸准确，使护筒体顺直度达到要求，整个内护筒的竖向壁成一直线。对其控制好质量的环节上起到关键的作用。

3.4钢护筒垂直度控制

下落过程中通过外部专门支架和预埋外护筒之间的卡具控制，并用经纬仪辅助控制垂直度，具体如下图：

两节钢护筒焊接过程中的控制：下部钢护筒用垫铁调平（用吊车调节），用水平尺检测达到水平要求后，在外部卡具范围内将上部钢护筒初步就位，接口对齐，用经纬仪测量垂直度，如垂直度超规范要求，则接口部位采用垫铁调平，然后将两节钢护筒点焊，初步稳定后，再进行满焊。在焊缝冷却后，进行钢护筒的下落施工，上述工序循环进行。

3.5内钢护筒下至溶槽处的处理

由于施工处不良地质溶洞的深度大同时有可能存在贯通的溶洞存在。对于此处的处理更不得马虎，若处理不当有可能出现卡锤的情况出现。需根据补勘探的地质资料， 详细了解各溶槽顶标高的准确位置后，严格按照以下进行处理：

内钢护筒的下放位置：根据其地质资料或原成孔桩基已施工的标高位置处（或溶槽顶100cm处）；

冲击锥锤冲至溶槽顶部范围做到上下轻提慢放，做到缓慢的进尺至溶槽处形成一小的裂口，不得高提进行强烈的冲击；以防止卡锤的危险。进入溶槽后，根据我公司桩基施工

的经验总结情况看，孔内的泥浆势必全部漏失。因此需单独进行溶槽的处理：孔内浆漏失完后，尽快用25T汽车吊将冲击锥锤吊开。将拼装备好的水下砼导管放入孔内，采用C20砼进行封堵，砼须多次进行，且每次灌入的砼不宜过多，同时砼需在待前面砼达到初凝后进行，砼的塌落度控制在30～50mm，通过砼的低流动性达到暂时封堵的目的；待砼凝固产生一定强度后，再用冲击锥锤进行重复回钻、跟进内钢护筒。也可采用回填片石进行反复冲砸。通过挤压旁边的溶洞空间，孔桩周围形成护壁，再跟进内钢护筒。

同一桩孔内若有多层溶洞、溶槽或空洞，需分层按上方法处理、跟进下放内钢护筒。

3.6质量保证措施：

钢护筒的加工尺寸必须严格控制，护筒上下节的连接缝除焊接外，还需在接缝处焊50mm宽的加强钢带，护筒水平接缝所成平面与护筒竖向垂直，使整个钢护筒的垂直度符合要求，振动锤与护筒顶面焊接牢固，无松动；并要求振动锤位置居护筒顶面中，各节下沉的护筒必须严格控制垂直度。

参考文献：

[1]谢群. 喀斯特地区某桩基工程溶洞的处理措施[J]. 铀矿地质, 2006, (02) .

[2]高清汇. 桩基施工溶洞处理浅谈[J]. 上海铁道科技, 2008, (04) .