CN108149672A - 地下溶洞的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下溶洞的处理方法,钻进施工过程中，判断所述溶洞的类型，根据所述溶洞的类型选择对应的方法，对于小型溶洞采用回填粘土钻孔固壁的方法，对于中型溶洞采用片石黏土堵洞筑壁法，对于大型溶洞采用片石水泥土造浆法。本发明针对不同类型的溶洞处理方法不同，不但有利于节约材料，而且能够快速有效的处理溶洞，缩短施工周期，提高施工效率。

Description

地下溶洞的处理方法

技术领域

本发明涉及地下溶洞施工的技术领域，尤其是指一种地下溶洞的处理方法。

背景技术

溶洞是由地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象，该地质现场会影响其周边围岩的稳定性及力学分布。通常溶洞位于岩溶地层中，而岩溶地层的上层为粉质黏土，基层是弱风化灰岩层，因此易于形成溶蚀性拱形洞穴。

在桩基施工过程中，由于桩基开挖为地下隐蔽工程，有时会无法避免遇见溶洞，由于溶洞地层的复杂性及地下溶洞形态大小的不可预见性，施工过程中极易出现塌孔现象，导致工程结构的不安全和不稳定因素增加，使施工工艺变得复杂，直接影响了整个工程的不确定性及风险。

为了克服上述问题，中国发明专利（CN104278667A）公开了一种地下溶洞的充填处理方法，其步骤包括：地质勘察、塌孔保护、钻孔、钻孔冲洗、制备气泡混合土、注浆作业上述利用工程废弃土作为气泡混合土的原料，注浆作业是通过对溶洞边界上的钻孔进行充填灌浆，再进行中部孔灌浆，满溢后提管，虽然可以对溶洞进行填充，但是由于溶洞在地层的大小、位置有差别，如果在钻进过程中对发现的所有溶洞均采用上述处理方法，不仅不利于科学及时的处理溶洞，可能会造成浆液的浪费，延长施工周期，严重时会直接导致地面沉降，塌方等事故。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中对溶洞处理的方法不科学的问题从而提供一种避免浆液浪费、缩短施工周期的地下溶洞的处理方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种地下溶洞的处理方法，包括如下步骤：步骤S1：钻进施工过程中，判断所述溶洞的类型，若单个溶洞的高度小于第一指定高度或多个溶洞的高度均小于所述第一指定高度且间隔距离也大于所述第一指定高度，则进入步骤S2；若单个溶洞的高度在所述第一指定高度与第二指定高度之间或多个溶洞累加达到所述第一指定高度以上，则进入步骤S3；若单个溶洞的高度大于所述第二指定高度或多个溶洞累加达到所述第二指定高度以上，则进入步骤S4；步骤S2：钻进穿过所述溶洞顶部时，先补水，然后将黏土投入在钻孔中，采用减压慢进的方法重新钻孔，通过冲孔堵住溶洞并重新造浆；若再次漏浆，按照上述方法，反复回填钻孔；步骤S3：钻进穿过所述溶洞顶部时，先补浆补水，然后将片石和黏土按比例混合构成的填充物以加压的方式挤入所述溶洞内壁，直至钻孔中的泥浆面停止下降，慢慢上升后继续加压进行钻进，对投入的填充物进行挤压，当泥浆漏失现象停止后，继续钻进；步骤S4：钻进穿过所述溶洞顶部时，将制作好的钢护筒沿钻孔沉至孔底，将水下砼导管放入所述钻孔内，利用砼进行封堵，待砼凝固产生一定强度后，再进行回钻，跟进钢护筒；步骤S5：钻进至设计桩底标高。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中，将黏土投入在钻孔中时，回填高度大于所述第一指定高度。

在本发明的一个实施例中，所述第一指定高度是2m，所述第二指定高度是4m。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中，钻进穿过所述溶洞顶部时，先补浆补水，并增加泥浆中的黏土数量，然后将片石和黏土以3:7的比例构成的填充物挤入所述溶洞内壁。

在本发明的一个实施例中，所述继续钻进时，若同一溶洞封堵后再次塌孔，再投入黏土的同时分批投放袋装水泥，且水泥量以回填深度每米不少于规定包数。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S4中，所述钻进穿过所述溶洞顶部时，反复提升钻锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，钻锤不明显受阻，说明顶部已成孔并且圆滑垂直，用钢丝绳活扣绑住钢护筒，沿所述钻孔放入并下沉至孔底。

在本发明的一个实施例中，所述钻进穿过所述溶洞后，将拼装好的水下砼导管放入孔内，采用砼进行封堵，同时砼需在待前面砼达到初凝后进行，砼的塌落度控制在一定范围内，待砼凝固产生一定强度后，再用旋挖钻进行重复回钻，跟进钢护筒。

在本发明的一个实施例中，所述钻进施工过程中，在钻孔击穿所述溶洞顶端之前，采用慢进钻孔的方法，逐渐将洞顶击穿。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的地下溶洞的处理方法，将溶洞分为：小型溶洞、中型溶洞、和大型溶洞，在施工过程中针对不同类型的溶洞处理方法不同，不但有利于节约材料，而且能够快速有效的处理溶洞，缩短施工周期，提高施工效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明地下溶洞的处理方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供一种地下溶洞的处理方法，包括如下步骤：步骤S1：钻进施工过程中，判断所述溶洞的类型，若单个溶洞的高度小于第一指定高度或多个溶洞的高度均小于所述第一指定高度且间隔距离也大于所述第一指定高度，则进入步骤S2；若单个溶洞的高度在所述第一指定高度与第二指定高度之间或多个溶洞累加达到所述第一指定高度以上，则进入步骤S3；若单个溶洞的高度大于所述第二指定高度或多个溶洞累加达到所述第二指定高度以上，则进入步骤S4；步骤S2：钻进穿过所述溶洞顶部时，先补水，然后将黏土投入在钻孔中，采用减压慢进的方法重新钻孔，通过冲孔堵住溶洞并重新造浆；若再次漏浆，按照上述方法，反复回填钻孔；步骤S3：钻进穿过所述溶洞顶部时，先补浆补水，然后将片石和黏土按比例混合构成的填充物以加压的方式挤入所述溶洞内壁，直至钻孔中的泥浆面停止下降，慢慢上升后继续加压进行钻进，对投入的填充物进行挤压，当泥浆漏失现象停止后，继续钻进；步骤S4：钻进穿过所述溶洞顶部时，将制作好的钢护筒沿所述钻孔沉至孔底，将水下砼导管放入所述钻孔内，利用砼进行封堵，待砼凝固产生一定强度后，再进行回钻，跟进钢护筒；所述步骤S5：钻进至设计桩底标高。

本实施例所述地下溶洞的处理方法，所述步骤S1中，钻进施工过程中，判断所述溶洞的类型，若单个溶洞的高度小于第一指定高度或多个溶洞的高度均小于所述第一指定高度且间隔距离也大于所述第一指定高度，判定所述溶洞为小型溶洞，则进入步骤S2；若单个溶洞的高度在所述第一指定高度与第二指定高度之间或多个溶洞累加达到所述第一指定高度以上，判定所述溶洞为中性溶洞，则进入步骤S3；若单个溶洞的高度大于所述第二指定高度或多个溶洞累加达到所述第二指定高度以上，判定所述溶洞为大型溶洞，则进入步骤S4；所述步骤S2中，对于小型溶洞，钻进穿过所述溶洞顶部时，先补水，然后将黏土投入在钻孔中，采用减压慢进的方法重新钻孔，通过冲孔堵住溶洞并重新造浆，由于所述溶洞较小，通过补浆可以快速处理溶洞，效果明显；若再次漏浆，按照上述方法，反复回填钻孔；所述步骤S3中，对于中型溶洞，钻进穿过所述溶洞顶部时，由于此时所述溶洞体积较大，先补浆补水，然后将片石和黏土按比例混合构成的填充物以加压的方式挤入所述溶洞内壁，有利于发挥护壁作用，避免塌孔，直至钻孔中的泥浆面停止下降，慢慢上升后继续加压进行钻进，对投入的填充物进行挤压，当泥浆漏失现象停止后，继续钻进；所述步骤S4中，对于大型溶洞，钻进穿过所述溶洞顶部时，将制作好的钢护筒沿所述钻孔沉至孔底，将水下砼导管放入所述钻孔内，利用砼进行封堵，待砼凝固产生一定强度后，再进行回钻，跟进钢护筒；所述步骤S5中，继续钻进至设计桩底标高，由于施工过程中针对不同类型的溶洞处理方法不同，不但有利于节约材料，而且能够快速有效的处理溶洞，缩短施工周期，提高施工效率。

所述步骤S2中，对于小型溶洞的处理，采用回填黏土钻孔固壁法。具体地，将黏土投入在钻孔中时，回填高度大于所述第一指定高度，从而有利于保证施工的质量。在钻孔过程中，发生发面积塌孔或泥浆快速流走，钻孔原泥浆面下降超过所述第一指定高度，则表明钻孔过程中将原超前勘探未揭示的溶洞击破并已形成了中型及以上溶洞。

所述步骤S3中，对于中型溶洞的处理，采用片石黏土堵洞筑壁法。具体地，在钻孔到击穿洞顶之前，采用慢进钻孔，逐渐将洞顶击穿，防止卡锤或偏孔，一旦发现泥浆面快速下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已穿越溶洞顶进入溶洞。此时快速采用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提锤头，防止埋锤，并增加泥浆中的黏土数量，提高泥浆密度，且泥浆粘稠度控制在19-28s，然后将片石和黏土以3:7的比例构成的填充物挤入所述溶洞内壁，有利于发挥护壁作用，避免塌孔。同时投入量按所述溶洞向高度加设定距离以上，少量多次进行投放，以保证施工质量。另外，采用加压的方式，让钻锤压碎黏土和片石并挤入溶洞内壁发挥护壁的作用，当孔中的泥浆面停止下降，并慢慢上升时，可加压钻进，对投入的填充物进行挤压，确保所述溶洞被堵死。所述继续钻进时，若同一溶洞封堵后再次塌孔，再投入黏土的同时分批投放袋装水泥，且水泥量以回填深度每米不少于规定包数，具体地，水泥量回填深度每米不少于3包，以整袋投入。当泥浆漏失现象全部消失后，钻入正常钻进，如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。

所述步骤S4中，对于大型溶洞的处理采用钢护筒跟进的方法。具体地，钻进穿过所述溶洞顶部时，将制作好的钢护筒沿所述钻孔沉至孔底，将水下砼导管放入所述钻孔内，利用砼进行封堵，待砼凝固产生一定强度后，再进行回钻，跟进钢护筒，当所述钢护筒跟进至超前勘探溶洞底以下设定距离后，钻孔至设计桩底。具体地，提前加工好钢护筒，且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，还在接缝处焊加强钢带，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；下放钢护筒时，位置必须准确，下放完成后，检查其高程、垂直、护筒顶面水平度。当钻进穿过溶洞顶部已成功时，要反复提升钻锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，钻锤不明显受阻，说明顶部已成孔并且圆滑垂直的，此时用钢丝绳扣绑住钢护筒，用吊机（或桩基自身重量）把护筒放入并下沉至孔底，必要时用振动锤下沉。用旋挖钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用旋挖钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，桩孔需竖直、无歪斜、缩颈。旋挖钻钻至溶槽顶部范围做到上下轻提慢放，缓慢的进尺至所述绒槽处形成一小的裂口。进入溶洞后，由于孔内的泥浆势必全部漏失，需单独对溶槽进行处理：孔内浆漏失完后，尽快提起钻锤，将拼装好的水下砼导管放入孔内，采用砼进行封堵，其中砼需多次进行，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，砼的塌落度控制在一定范围内，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，再用旋挖钻进行重复回钻，跟进钢护筒；当所述钢护筒跟进至超前勘探溶洞底以下设定距离后，钻孔至设计桩底。

本实施例中，对于大型溶洞的处理还可以采用片石水泥土造浆法。具体地，发现漏浆后，表明已穿孔，立即使用泥浆泵向孔中补充泥浆以防止孔壁坍塌，同时，立即向孔中抛袋装水泥5t左右；然后，向孔中投入3-5m厚黏土、片石混合物（土石比1:1），以填充至所述溶洞顶端设定距离以上，具体地，以填充至溶洞顶端不少于3m；待漏浆现象停止后重新进行钻进，采用加压方式，使钻锤压碎水泥、黏土和片石混合物，并挤入所述溶洞内壁发挥护壁作用。

对于空孔大型溶洞、填充物为流塑状溶洞、溶洞内有涌水等大型溶洞，因其泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，可采用灌注砼护壁二次成孔钻进法。具体地，安装上述大型溶洞冲孔后，在击穿溶洞顶板后，加大泥浆比重，防止涌水、涌浆稀释泥浆，导致泥浆护壁能力下降，发生孔壁坍塌；钻至所述溶洞底板后，不用清孔，向孔内灌注水下混凝土到所述溶洞底部设定距离以上，具体地，向孔内灌注水下混凝土到所述溶洞顶部1m以上；待所述混凝土的强度到达规定强度后，具体地，待混凝土达到70%强度后，重新钻进。

本实施例中，所述第一指定高度设定为2m，所述第二指定高度设定为4m。在施工过程中，在钻孔击穿所述溶洞顶端之前，采用慢进钻孔的方法，逐渐将洞顶击穿，防止卡锤；且击穿溶洞顶板、底板后，用钻锤将溶洞顶板、底板处的桩孔修理圆滑，以防止卡钻。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种地下溶洞的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：钻进施工过程中，判断所述溶洞的类型，若单个溶洞的高度小于第一指定高度或多个溶洞的高度均小于所述第一指定高度且间隔距离也大于所述第一指定高度，则进入步骤S2；若单个溶洞的高度在所述第一指定高度与第二指定高度之间或多个溶洞累加达到所述第一指定高度以上，则进入步骤S3；若单个溶洞的高度大于所述第二指定高度或多个溶洞累加达到所述第二指定高度以上，则进入步骤S4；

步骤S2：钻进穿过所述溶洞顶部时，先补水，然后将黏土投入在钻孔中，采用减压慢进的方法重新钻孔，通过冲孔堵住溶洞并重新造浆；若再次漏浆，按照上述方法，反复回填钻孔；

步骤S3：钻进穿过所述溶洞顶部时，先补浆补水，然后将片石和黏土按比例混合构成的填充物以加压的方式挤入所述溶洞内壁，直至钻孔中的泥浆面停止下降，慢慢上升后继续加压进行钻进，对投入的填充物进行挤压，当泥浆漏失现象停止后，继续钻进；

步骤S4：钻进穿过所述溶洞顶部时，将制作好的钢护筒沿钻孔沉至孔底，将水下砼导管放入所述钻孔内，利用砼进行封堵，待砼凝固产生一定强度后，再进行回钻，跟进钢护筒；

步骤S5：钻进至设计桩底标高。

2.根据权利要求1所述地下溶洞的处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，将黏土投入在钻孔中时，回填高度大于所述第一指定高度。

3.根据权利要求1或2所述地下溶洞的处理方法，其特征在于：所述第一指定高度是2m，所述第二指定高度是4m。

4.根据权利要求1所述地下溶洞的处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，钻进穿过所述溶洞顶部时，先补浆补水，并增加泥浆中的黏土数量，然后将片石和黏土以3:7的比例构成的填充物挤入所述溶洞内壁。

5.根据权利要求1或4所述地下溶洞的处理方法，其特征在于：所述继续钻进时，若同一溶洞封堵后再次塌孔，再投入黏土的同时分批投放袋装水泥，且水泥量以回填深度每米不少于规定包数。

6.根据权利要求1所述地下溶洞的处理方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述钻进穿过所述溶洞顶部时，反复提升钻锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，钻锤不明显受阻，说明顶部已成孔并且圆滑垂直，用钢丝绳活扣绑住钢护筒，沿所述钻孔放入并下沉至孔底。

7.根据权利要求6所述地下溶洞的处理方法，其特征在于：所述钻进穿过所述溶洞后，将拼装好的水下砼导管放入孔内，采用砼进行封堵，同时砼需在待前面砼达到初凝后进行，砼的塌落度控制在一定范围内，待砼凝固产生一定强度后，再用旋挖钻进行重复回钻，跟进钢护筒。

8.根据权利要求1所述地下溶洞的处理方法，其特征在于：所述钻进施工过程中，在钻孔击穿所述溶洞顶端之前，采用慢进钻孔的方法，逐渐将洞顶击穿。