大型顶管基础溶洞处理技术

大型顶管基础溶洞处理技术

李德山

广州市市政工程机械施工有限公司510060

摘要：溶洞对于顶管施工存在重大安全隐患，溶洞因其隐蔽性，复杂多变特点，处理起来也是一个比较棘手的问题。根据溶洞的大小、洞内的填充情况，目前处理的主要方法有：抛填法、静压化学灌浆法、灌注混凝土填充法、套放钢护筒法等。本文主要介绍大型顶管基础溶洞处理具体施工方法。

关键字：大型顶管；溶洞处理；注浆

1、工程概况

石井河上游截污渠箱工程，F线D3000顶管F03～F05(里程K0+165.903～K0+410.767)施工段，经补充勘察发现此段工作面土层地质属于石灰岩区，溶洞发育，从钻孔揭露的情况，溶洞顶揭露最浅标高约-2.7m，洞底标高约-15.8m，地质揭示最大溶洞深度大于10m，溶洞呈现不规则分布，不连续，洞内有细砂等填充物，洞顶接近顶管流水位标高（-2.5~-3.0m），危及顶管施工及周边路面交通与建筑物安全。

图地质剖面图

2、溶洞处理范围的确定

2.1根据已探明的溶洞发育情况，以此勘察孔为基点，依次向外布置1.5×1.5m的补勘孔直到确认该钻孔揭露不漏浆为止，钻孔直径90mm≤Φ≤110mm，此孔即做为补充钻探孔，又可做为后期溶洞处理灌填砂浆的注浆孔。

2.2溶洞范围的确定：以初勘孔为基点，依次向外进行补勘，至到某补勘孔不漏浆为止，将一系列不漏浆的孔用曲线连接起来，此曲线即为溶洞边界。

2.3本次溶洞处理地目的为：预防泥水平衡顶管过程漏浆引起安全风险，对溶洞进行充填预处理。

3、溶洞处理的方法

3.1结合本工程线性施工特点，F线顶管段溶洞处理范围为管道段横向宽度6米，顶管井处理范围为15×12米。

3.2对施工区域溶洞的处理方法：外围注浆孔采用双液（水泥+水玻璃）注浆封边、内围注浆孔采用单浆（水泥浆）注浆填充加固，注浆均需达终注标准。

3.3注浆顺序采用先外围(双液浆注浆孔注浆)，再内围（单浆液注浆孔注浆）跳孔间隔注浆。为防止浆液流失太远造成浪费，注浆采用间歇式注浆。

4、注浆技术要求

1）、双液浆要求：水泥浆与水玻璃体积比为1:1~1:0.6，双液浆中水泥浆的水灰比为0.7：1~1:1，采用42.5（R）普通硅酸盐水泥，水玻璃的模数为2.4~3.2，其波度应在40°Be'以上；单液浆，水泥浆的水灰比为0.7~1.1，采用42.5R普通硅酸盐水泥。

2）、钻孔直径90mm≤Φ≤110mm，注浆钻孔位置的偏差不得大于50mm，钻孔垂直偏斜率应控制在1％以内。

3）、水泥细度要求通过80μm方孔筛的筛余量不大于5％，注浆用水应符合规定，半浆水温度不得高于40℃。

4）、单液注浆中的水泥浆需掺入速凝剂，掺入量应通过试验确定，使水泥浆的初凝时间缩短至1h。

5）、注浆压力：控制在0.2～0.5mpa范围，注浆压力应尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段应分段升压。

6）、注浆速度：控制在30～70L/min范围。

7）、暂定终注标准：每当注浆压力达到0.4～0.5Mpa，注浆芯管可提升0.5m，逐渐压注浆往上到洞顶，最后在注浆压力下注入量<1～2L/min，稳压15分钟后可终止注浆。

5、注浆加固平面布置

结合顶管线性施工特点及溶洞的揭露情况，顶管段溶洞处理范围为管道段横向宽度6米，顶管井处理范围为15×12米，由向外布置1.5×1.5m的注浆孔。注浆施工采用外围注浆孔采用双液（水泥+水玻璃）注浆封边、内围注浆孔采用单浆（水泥浆）注浆填充加固。溶洞处理注浆孔布置具体如图：

6、溶洞处理施工

6.1施工工艺流程

根据现场地质资料及实际，采用TXU-75A型钻机单动回转钻进成孔工艺，SYB60-5型注浆泵双液注浆工艺，具体工艺流程如下：

6.2施工准备

施工前，请相关单位明确注浆加固区域管线的位置，查明场地内管线情况，进行迁改的管线需在钻孔施工前完成迁改工作，对施工有影响但不必要迁改的管线，明确管线保护措施，并加以保护，以减小钻孔、注浆施工影响，保证施工安全。

6.3测量放线

首先根据地质资料，对拟加固处理区域，沿顶管施工线路中心线，按1.5×1.5m间距布置孔位，并打设钢筋或竹签作为标志。

6.4钻机就位

进行钻机成孔施工前，施工场地应事先进行平整，然后移动钻机至要施工的钻孔处，钻机用木枋垫平稳，保证在成孔施工过程中钻机不会有较大的晃动而影响成孔的质量，最后用罗盘仪调整好钻杆的垂直度以保证钻孔垂直,以确保钻孔垂直偏斜率控制在1%以内，再调节钻机位置，使钻头对准所要施工的孔位，保证孔位与设计位置的偏差不大于50mm。

6.5钻孔施工

钻机就位后即可进行钻进施工，钻孔孔径100mm，孔径误差不大于5mm，钻孔位置的平面尺寸误差不得大于50mm，成孔的倾斜度不超过1.0%。

钻机采用泥浆循环、护壁成孔和清孔。在成第一个孔时，要慢速运转，掌握底层对钻机的影响情况，确定在该地层的钻进参数，同时密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水情况时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。成孔深度要求进入溶洞底岩层，以保证注浆加固深度。

泥浆性能：泥浆比重为1.2～1.3，含砂率＜6%，粘度25～30秒，稳定性98%以上，以便达到清孔护壁的作用，确保成孔质量和下管顺利。

6.6浆液配制

浆液配比，应采用经计量校准的计量工具，按设计要求进行配制。没有明确浆液配比时，最终浆液配比应以现场做配比试验确定。

6.7注浆施工

本次溶洞注浆加固，注浆管采用注Φ50PVC管（管壁厚4mm,耐压值≥7.5MPa）。注浆前将注浆管固定，并使注浆管外露孔口15cm左右，以便于注浆施工。

注浆压力：控制在0.2～0.5mpa范围，具体压力值由现场试验确定，本次为0.5mpa，注浆压力应尽快达到设计值，接触段和注入率大的孔段应分段升压。

注浆速度：控制在30～70L/min范围，每当注浆压力达到0.4～0.5mpa，注浆芯管提升0.5m，逐渐压注浆往上至洞顶。

为防止浆液流失太远造成浪费，本次溶洞注浆加固采用间歇式注浆方式，使得先注入的浆液与原充填物初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次。

双液注浆临时停止前应停用水玻璃，以单液水泥浆方式再注浆60秒至120秒，用纯水泥浆置换出注浆管路里的双液混合浆液，防止输浆管路的堵塞。

6.8终注标准

钻孔注浆时，每当注浆压力达到0.4～0.5mpa，注浆芯管提升0.5m，逐渐压注浆往上至洞顶，最后在注浆压力下注入量小于1~2L/min,稳压15分钟后可终止注浆。

6.9冲洗

冲洗压力：冲洗水压采用80%的注浆压力。

7、处理效果检验

7.1压水试验

压水试验：应在裂缝冲洗后进行，先导孔应自上而下分段卡塞进行压水实验，要求采用五点法或单点法。其他各次序孔的各注浆段，可进行简易压水试验，简易压水试验应在裂隙冲洗后或结合裂隙冲洗进行，压力为注浆压力的80％。

注浆检查孔压水试验应在该部位注浆结束14天后进行，注浆检查孔压水试验结束后，按技术要求进行注浆封孔。

注浆相对透水率不小于5Lu，质量检查应以分析检查孔压水试验成果为主，结合钻孔、取岩芯资料、注浆记录和测试成果等综合评定其质量。

7.2取芯试验

钻取芯样观察注浆体的胶结情况，检查孔应均匀分布。

8、结束语

通过本次对D3000顶管段基础下溶洞的处理，获得了良好的效果，不仅是溶洞处理范围得到很好的控制，溶洞处理情况也比较理想，在顶管施工阶段，顶进施工顺利通过溶洞区域，总结本次溶洞施工技术，也会类似的工程提供施工经验。

参考文献：

[1]《地基处理技术规范》JGJ79-2012

[2]《桩基施工溶洞处理浅谈》，高清汇

[3]《某截污渠箱工程F线补充勘察报告》

[4]《某截污渠箱工程F线施工设计图》