高速公路桩基溶洞处理技术方案.doc

高速公路桩基溶洞处理技术方案

新溆高速公路KX+YYY XX大桥
桩基溶洞处理技术方案

编 制 人：
项目负责人：
审 核：
编 制 单 位：
XXXX工程技术有限公司
编 制 日 期： 二O一一年八月十七日

3

目 录

第一章 编制依据 1
第二章 工程概况 1
2.1 工程概况 1
2.2 地层岩性 2
第三章 桩基溶洞处理方案 8
3.1 灌浆方式的选择 8
3.1.1 无充填物的大溶洞 8
3.1.2 有充填物的溶洞 12
3.1.3 灌浆的重点和难点 13
3.2灌浆设计 14
3.2.1 灌浆孔位布置及灌浆次序 14
3.2.2 灌浆段长与深度次序 14
3.3 岩溶灌浆设备与机具 16
3.4 灌浆效果检查要求 17
第四章 施工总体部署 17
4.1 工程特点分析及相应对策措施 17
4.2 施工准备计划 17
4.3 施工顺序框架 18
4.4 施工组划分 19
4.5 目标管理 19
4.6 施工管理 19
4.7 施工总平面布置 19
第五章 进度计划安排 20
5.1 工期进度计划 20
5.2 工期目标保证措施 20
第6章 各项需用量计划 21
6.1 施工用水、用电计划 21
6.2 主要施工设备配备计划 21
6.3 劳动力计划 22
6.4 施工材料计划(根据设计要求，实际发生现场用量为准) 22
第7章 质量标准及质量保证措施 23
7.1 质量方针 23
7.2 工程质量保证措施 23
第8章 安全生产保证措施及文明施工、环境保护 24
8.1 安全生产保证措施 24
8.2 施工防火安全措施 24
8.3 安全用电措施 24
8.4 安全生产注意事项 25
8.5 文明施工、环境保护 25

新溆高速公路KX+YYYXX大桥桩基溶洞处理
技术方案

第一章 编制依据
1、《建筑地基基础设计规范》 (GB 50007-2002)
2、《建筑桩基技术规范》 （JGJ94-2008）
3、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》 （JGJ3-2002）
4、《岩土工程勘察规范》 （GB 50021-2001）
5、《混凝土结构设计规范》 （GB20010-2002）
6、《浙江大学灌注桩后注浆技术规范》
第二章 工程概况
2.1 工程概况
新溆高速公路1标KX+YYYXX大桥4×30m联1#、3#墩成桩后发现桥址区地质复杂，为确保工程质量，通过补勘，发现端沉桩基下岩溶发育，为保证行车安全，需对岩溶发育地区进行防渗补强加固处理。

图1 BZK1-Y3桩底照片（桩底20~25m） 图2 BZK1-Y3桩底照片（桩底25~30m）

图3 BZK3-Y2桩底照片（桩底30~35m） 图4 BZK3-Y2桩底照片（桩底35~40m）

图5 BZK3-Y2桩底照片（桩底40~45m）

2.2 地层岩性
1、K8+785.80，左3.82m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）粉质粘土：层底深度为0m~4.40m，层厚4.40m。呈褐黄色，可塑，稍湿，主要由粉、粘粒组成，含少量铁质氧化物。
（2）卵石：层底深度为4.40m~9.60m，层厚5.20m。杂色，稍密，饱和，主要由长石、石英及少量灰岩碎块为主，含量约51%，一般粒径20~40mm，最大粒径80mm，多呈亚圆状或次菱角状，主要由少量粘性土及砾砂充填。
（3）中风化灰岩：层底深度为9.60m~35.80m，层厚26.20m。呈灰白色—青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育，隙面偶见铁质浸染，岩芯较完整—较破碎，多呈8~30cm柱状夹3~8cm碎石、碎块状，最大节长38cm，局部见溶蚀现象；可见缝合线，岩质新鲜质较硬，采取率约70%，RQD值为18%。
2、K8+794.10，右4.47m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）粉质粘土：层底深度为0m~2.40m，层厚2.40m。呈褐黄色，可塑，稍湿，主要由粉、粘粒组成，含少量铁质氧化物，局部含少量砾砂。
（2）卵石：层底深度为2.40m~7.00m，层厚4.60m。杂色，稍密，饱和，主要由长石、石英及少量灰岩碎块为主，含量约51%，一般粒径20~40mm，最大粒径80mm，多呈亚圆状或次菱角状，主要由少量粘性土及砾砂充填。
（3）中风化灰岩：层底深度为7.00m~8.80m，层厚1.80m。呈灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。岩芯较完整，多呈15~30cm柱状、半柱状夹少量碎块状，偶见溶蚀现象，岩质新鲜质较硬，采取率约78%，RQD值为36%。
（4）溶洞：层底深度为8.80m~10.20m，层厚1.40m。半充填，充填物为少量粉细砂。
（5）中风化灰岩：层底深度为10.20m~12.30m，层厚2.10m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。岩芯较完整，多呈8~30cm柱状夹5~8cm碎块状、短柱状，最大节长70cm，岩质新鲜质较硬，采取率约88%，RQD值为50%。
（6）溶洞：层底深度为12.30m~15.00m，层厚2.70m。半充填，充填物为少量粉细砂。
（7）中风化灰岩：层底深度为15.00m~24.80m，层厚9.80m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，15.00~21.00m岩芯较完整，呈8~17cm柱状夹5~8cm碎块状、短柱状，局部见溶蚀现象；21.00~24.80m岩芯较破碎，多呈5~8cm碎块状，含少量8~10cm柱状，偶见溶蚀现象；岩质新鲜质较硬，采取率约70%，RQD值为20%。
（8）溶洞：层底深度为24.80m~27.60m，层厚2.80m。半充填，充填物为少量粉细砂。
（9）中风化灰岩：层底深度为27.60m~35.50m，层厚7.90m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，27.60~28.20m岩芯破碎，多呈5~8cm碎石、碎块状；28.20~35.50m岩芯较完整，多呈8~21cm柱状夹5~8cm碎块状、短柱状，可见缝合线，岩质新鲜质较硬，采取率约80%，RQD值为28%。
3、K8+804.00，左11.05m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）填筑土：层底深度为0m~3.50m，层厚3.50m。呈褐黄色—褐色，松散，稍湿，主要由粘性土及少量片石组成，含少量铁质氧化物。
（2）粉质粘土混碎石：层底深度为3.50m~6.10m，层厚2.60m。呈褐黄色，可塑，湿，主要由粘性土组成，含约20%的卵石及少量砾砂，卵石一般粒径20~50mm，最大粒径50mm，多呈亚圆状或次棱角状。
（3）中风化灰岩：层底深度为6.10m~7.10m，层厚1.00m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。岩芯较完整，多呈8-18cm柱状、半柱状，溶蚀现象发育，岩质新鲜质较硬，采取率约76%，RQD值为18%。
（4）溶洞：层底深度为7.10m~8.20m，层厚1.10m。半充填，充填物为少量粉细砂。
（5）中风化灰岩：层底深度为8.20m~8.80m，层厚0.60m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。岩芯破碎呈碎块状，偶见12cm柱状，岩质新鲜质较硬，采取率约58%，RQD值为13%。
（6）溶洞：层底深度为8.80~10.50m，层厚1.70m。半充填，充填物为少量粉细砂。
（7）中风化灰岩：层底深度为10.50m~35.90m，层厚25.40m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，10.5~26.2岩芯破碎，呈3~8cm碎石、碎块状，含少量短柱状，偶见溶蚀现象；26.2~35.9m岩芯较完整，多呈8~30cm柱状夹5~8cm短柱状、碎块状，最大节长40cm；方解石细脉呈条带状分布，可见缝合线，岩质新鲜质较硬，采取率约78%，RQD值为35%。
4、K8+808.40，右6.63m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）填筑土：层底深度为0~4.80m，层厚4.80m。呈褐黄色—褐色，松散，稍湿，主要由粘性土及少量片石组成，含少量铁质氧化物。
（2）粉质粘土混碎石：层底深度为4.80~7.00m，层厚2.20m。呈褐黄色，可塑，湿，主要由粘性土组成，含约20%的卵石及少量砾砂，卵石一般粒径20~30mm，最大粒径50mm，多呈亚圆状或次棱角状。
（3）中风化灰岩：层底深度为7.00~25.80m，层厚18.80m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，7.0~9.2岩芯较完整—较破碎，呈8~15cm柱状夹5~8cm碎块状；9.2~14.8m岩芯破碎呈3~8cm碎石、碎块状，含少量8~10cm柱状，偶见溶蚀现象；14.8~20.5m岩芯较完整—较破碎，多呈8~30cm柱状夹3~8cm碎石、碎块状，最大节长40cm；20.5~25.8m岩心破碎，多呈3~8cm碎石、碎块状，含少量8-13cm柱状；岩质新鲜质较硬，采取率约67%，RQD值为13%。
（4）溶洞：层底深度为25.80~27.50m，层厚1.70m。半充填，充填物为少量粉细砂。
（5）中风化灰岩：层底深度为27.50~36.23m，层厚8.73m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，27.5~32.0m岩芯较破碎—较完整，多呈5~8cm碎块状夹少量8~30cm柱状，偶见溶蚀现象；32.0~36.23m岩芯较完整，多呈10~20cm柱状，方解石细脉呈条带状分布，可见缝合线，岩质新鲜质较硬，采取率约78%，RQD值为36%。
5、K8+812.80，左2.23m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）填筑土：层底深度为0m~2.50m，层厚2.50m。呈褐色，松散，稍湿，主要由粘性土，灰岩碎块及少量片石组成。
（2）粉质粘土混碎石：层底深度为2.50m~4.90m，层厚2.40m。呈褐黄色，可塑，湿，主要由粘性土组成，含少量灰岩碎块及卵石，多呈亚圆状或次棱角状。
（3）中风化灰岩：层底深度为4.90m~6.40m，层厚1.50m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育，岩芯较完整—较破碎，多呈10~20cm柱状夹碎块状，局部可见溶槽发育，岩质新鲜质较硬，采取率约63%，RQD值为20%。
（4）溶洞：层底深度为6.40~6.90m，层厚0.50m。半充填，充填物为少量粘性土。
（5）中风化灰岩：层底深度为6.90m~7.40m，层厚0.50m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。岩芯破碎呈5~8cm碎块状，采取率约43%，RQD值为0。
（6）溶洞：层底深度为7.40m~8.30m，层厚0.90m。无充填。
（7）中风化灰岩：层底深度为8.30m~26.00m，层厚17.70m。呈灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，8.3~21.4m岩芯破碎，呈3~8cm碎石、碎块状，含少量6~13cm柱状，最大节长37cm；21.4~26.0m岩芯较完整，多呈8~35cm柱状夹少量碎块状，可见缝合线；岩质新鲜质较硬，采取率约58%，RQD值为27%。
（8）溶洞：层底深度为26.00m~27.60m，层厚1.60m。半充填，由少量细泥砂充填。
（9）中风化灰岩：层底深度为27.60~37.30m，层厚9.70m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育.岩芯完整，多呈10~30cm柱状夹少量5~8cm碎块状，短柱状，最大节长42cm，局部见小溶槽，方解石脉呈条带状分布，可见缝合线，岩质新鲜质较硬，采取率约83%，RQD值为58%。
6、K8+817.20，右2.22m
（1）泥砂：层底深度为0~4.30m，层厚4.30m。
（2）混凝土：层底深度为4.30m~23.70m，层厚19.40m。
（3）溶洞：层底深度为23.70m~25.50m，层厚1.80m。其中，23.7~25.0m由混凝土沉杂及少量流塑状粘性土充填；25.0~25.5m由可塑状粘性土及灰岩碎块充填。
（4）中风化灰岩：层底深度为25.50m~37.70m，层厚12.20m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，25.5~27.5m岩芯极破碎，呈3~8cm碎石，碎块状，可见溶蚀现象发育；27.5~31.0m岩芯较完整，多呈8~20cm柱状夹少量5~8cm短柱状，碎块状，最大节长37cm，局部可见溶槽发育；31.0~37.7m岩芯完整，多呈8~27cm柱状夹少量5~8cm短柱状；岩质新鲜质较硬，采取率约81%，RQD值为53%。
7、K8+821.60，右6.62m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）泥砂：层底深度为0~2.60m，层厚2.60m。
（2）混凝土：层底深度为2.60m~23.80m，层厚21.20m。
（3）中风化灰岩：层底深度为23.80m~37.00m，层厚13.20m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，23.8~27.3m岩芯破碎，呈3~8cm碎石，碎块状，含少量6~15cm柱状，半柱状，可见溶蚀现象，溶蚀面见铁质浸染；27.3~37.0m岩芯完整，多呈8~30cm柱状夹少量5~8cm短柱状，可见缝合线，岩质新鲜质较硬，采取率约80%，RQD值为48%。
8、K8+826.10，右11.00m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）泥砂：层底深度为0m~2.60m，层厚2.60m。
（2）混凝土：层底深度为2.60m~23.00m，层厚20.40m。
（3）溶洞：层底深度为23.00m~24.00m，层厚1.00m。顶部见4cm短柱状灰岩。溶洞主要由少量粘性土及灰岩碎块充填，灰岩碎块可见溶蚀现象。
（4）中风化灰岩：层底深度为24.00m~38.25m，层厚14.25m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，24.00m~29.30m岩芯极破碎，呈3~8cm碎石，碎块状含少量6~17cm柱状，偶见溶蚀现象；29.30m~38.25m岩芯完整，多呈6~38cm柱状夹少量碎块状，最大节长49cm，可见缝合线，岩质新鲜质较硬，采取率约78%，RQD值为32%。
9、K8+856.10，右11.00m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）泥砂：层底深度为0m~2.40m，层厚2.40m。
（2）混凝土：层底深度为2.40m~28.70m，层厚26.30m。
（3）中风化灰岩：层底深度为28.70m~38.50m，层厚9.80m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。岩芯较完整，多呈8~23cm柱状夹少量5~8cm短柱状，碎块状，最大节长32cm，方解石脉呈条带状分布，可见缝合线.岩质新鲜质较硬，采取率约76%，RQD值为43%。
10、K8+881.60，右6.62m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）泥浆：层底深度为0m~3.10m，层厚3.10m。
（2）混凝土：层底深度为3.10m~32.00m，层厚28.90m。
（3）中风化灰岩：层底深度为32.00m~32.40m，层厚0.40m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂缝发育，岩芯破碎呈5~8cm碎块状，采取率约53%，RQD值为0。
（4）溶洞：层底深度为32.40m~41.50m，层厚9.10m。半充填，由少量流塑状粘性土及灰岩碎块充填，局部挂壁钻进，可见溶蚀现象发育。
（5）中风化灰岩：层底深度为41.50m~51.10m，层厚9.60m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成分为碳酸盐矿物，节理裂缝发育。其中，41.50m~42.00m岩芯完整，呈10~17cm柱状，岩芯表面可见溶槽发育；42.00m~51.10m岩芯完整，多呈10~31cm柱状夹5~8cm短柱状；岩质新鲜质较硬，采取率约80%，RQD值为46%。
11、K8+886.00，右11.00m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）悬空：层底深度为0m~2.50m，层厚2.50m。
（2）混凝土：层底深度为2.50m~30.70m，层厚28.20m。
（3）中风化灰岩：层底深度为30.70m~42.52m，层厚12.52m。青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，30.7~31.4m岩芯破碎呈5~8cm碎块状；31.4~42.52m岩芯完整，多呈10~36cm柱状夹短柱状，最大节长85cm，岩质新鲜质较硬，采取率约80%，RQD值为68%。
12、K8+894.00，左11.15m
根据钻孔情况，地层由上而下依次为：
（1）填筑土：层底深度为0~1.00m，层厚1.00m。杂色，松散，稍湿，主要由卵石、灰岩碎块及少量粘性土组成。
（2）卵石：层底深度为1.00m~5.00m，层厚4.00m。杂色，稍密，稍湿—饱和，主要成分为砂岩灰岩，含量约为50%，一般粒径40~60mm，最大110mm，分选性一般，磨圆度较好，呈亚圆状，隙间由细砂及砾砂充填。
（3）中风化灰岩：层底深度为5.00m~6.80m，层厚1.80m。呈灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育，岩芯完整，多呈10~32cm的柱状夹少量碎块状，底部见溶蚀现象，岩质新鲜质较硬，采取率约83%，RQD约为53%。
（4）溶洞：层底深度为6.80m~7.40m，层厚0.60m。无充填。
（5）中风化灰岩：层底深度为7.40m~18.50m，层厚11.10m。呈灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育.其中，7.4~9.5m岩芯完整，多呈10~31cm柱状夹少量碎块状；9.5~13.8m岩芯极破碎，多呈3~8cm碎石、碎块状，含少量6~17cm柱状，可见溶蚀现象发育，溶蚀面见铁质浸染；13.8~18.5m岩芯完整，多呈8~33cm柱状夹少量5~8cm短柱状，局部见溶蚀现象，岩芯呈半柱状；岩质新鲜质较硬，采取率约76%，RQD约为38%。
（6）溶洞：层底深度为18.50m~22.50m，层厚4.00m。半充填，充填物为流塑-可塑状状粘性土。
（7）中风化灰岩：层底深度为22.50m~36.50m，层厚14.00m。呈青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，主要成份为碳酸盐矿物，节理裂隙发育。其中，22.5~27.0m岩芯极破碎，多呈3~8cm碎石、碎块状、半柱状，可见明显溶蚀现象；27.0~36.5m岩芯完整，多呈8~35cm柱状夹少量5~8cm碎块状，短柱状；岩质新鲜质较硬，采取率约80%，RQD约为42%。

第三章 桩基溶洞处理方案
用高密度电阻仪确定该地段地层中溶洞的埋藏深度及处理范围，根据高密度电阻仪及补勘情况，针对不同的地质条件，选择以下的灌浆方式对溶洞进行加固处理。
3.1 灌浆方式的选择
该项目中，我们拟采用上行法帷幕充填灌浆法处理岩溶。该方法既可以提高桩基端承力，还可以增加桩身自体摩擦力。其中，对无充填物的大溶洞，采用级配料反滤灌浆法；对有充填物的溶洞，则采用水泥水玻璃或高水速凝材料进行帷幕充填灌浆。
3.1.1 无充填物的大溶洞
对于无充填物且洞高较大、洞中地下水流较大的溶洞，采用花管注浆法或袖阀管注浆法处理无效的情况下，宜选用级配料反滤灌浆法。
为实现浆液对溶洞达到加固的目的，在材料的选择上要求浆液本身早期流动性较好，浆液固结体无收缩，并能吸附大量的游离水，故对溶洞采用级配料灌浆技术处理。
1、级配料反滤灌浆机理
对于大的裂隙防渗灌浆，具有吃浆量特别大以至灌浆量不可控制的特点，因此必须解决灌浆控制问题。
大裂隙灌浆不可控的原因有二：一是裂隙和孔洞太大；二是地下水流动带走浆液。为解决这些问题，须采用先填堵后灌浆的办法。级配料灌浆法是先用清水冲灌砂石骨料，在水流带动下，砂石料在溶洞和裂隙中流动、推移和沉积，颗粒由小到大和由大到小的分选，并形成由粗到细分层反滤的结构，为灌浆的可控性和可灌性创造条件。然后灌水泥浆，灌浆量则处于可控制状态，水泥浆流失少，达到有效封堵止漏的目的。
2、级配料反滤灌浆的适用条件
（1）喀斯特地区的溶洞、漏斗、盲谷、泉眼、溶沟、溶槽等；
（2）地质构造中大的裂缝、节理；
（3）其它大的岩石和接触带裂缝等。
3、级配料反滤灌浆的优点
（1）较好地解决了熔岩发育地层和大裂隙构造地层灌浆量不可控制的问题，使其成为既可控又可灌的灌浆地层；
（2）节省大量水泥，因而降低了造价；
（3）可以在较高库水位条件下施工；
（4）试验与施工技术密切配合，使灌浆工艺达到较高的技术水平。
4、材料的选取
该工程中采用我公司自行研制的高水混合速凝灌浆材料灌注，该材料是一种具备独特性能的新型材料。
（1）材料的组成
高水速凝材料以矾土水泥孰料为基材，由等量比的主料和配料组成。
1）主料由矾土水泥孰料、缓凝剂、膨润土（钠基）等混合而成。缓凝剂的作用是保证主料浆液长时间（>24h）的可泵性；悬浮剂有作用是提高固体颗粒在浆液中的分散性和悬浮性。
2）配料的原料主要有石膏、生石灰、石灰石、膨润土、速凝剂和其它外加剂材料组成。配料的合理配比可保证高水速凝材料的含水量高、长时间可泵性和速凝三大特点的充分发挥。速凝剂的作用是促进主配料的水化反应、加速浆液的凝结硬化。其它外加剂的作用是保证配料浆液良好的输送性和分散性。
（2）主要技术性能
1）高水速凝混合材料属固体粉料：由甲、乙两种固体粉料组成。可根据实际中的地基含水情况，确定水灰比，施工方便；
2）高水速凝混合材料的高含水性：其水和固体粉料体积比为6.7∶1~9.0∶1（即含水率为87%~90%），重量水固比为2.2∶1~2.57∶1，而一般水硬性材料的体积水固比仅为0.55∶1~0.9∶1（即含水率为35%~48%），对应重量水固比为0.3∶1~0.6∶1。
3）高水速凝混合材料强度性能：甲、乙两种浆液混合后才开始凝固，1小时强度可达0.5~1.0MPa，2小时强度可达2.0MPa，1天强度可达4.0MPa，7天强度可达5.0MPa以上，具有显著的早强特性。
4）高水速凝混合材料的可泵性：甲、乙两种固体粉料与水搅拌制成的甲、乙两种浆液，输送或单独放置可达24小时以上不凝固、不结底，因此，非常适合机械化泵送施工，施工方便简单。
5）高水速凝混合材料重结晶性：所形成的人工石早期破坏后还具有重结晶强度的特性，这是一般水硬性材料不可比拟的。
6）流动性好，在水下不分散，可达到灌浆减水、加固补强的目的；
7）具有良好的吸水性，在其反应过程中，可消耗大量的岩溶内水份，属高水反应材料；
8）具有无毒、无害、无腐蚀性能，对环境友好；
9）适应性强，可在酸、碱环境下自然固化。
（3）配比用量
配比用量如下表：
浆液
类别
浓度
结石率
(%)
1m3浆材料用量（kg）
1m3结石材料用量（kg）
备 注
单液
水泥浆
0.75：1
97
923
951.5

1：1
85
750
882.3

1.5：1
67
534
797

2：1
56
428.6
767

高水速
凝材料
2.2：1
>100
390
<390
含水体积比80%
2.33：1
>100
372
<372
含水体积比83.5%
2.5：1
>100
351
<351
含水体积比89%
2.57：1
>100
342
<342
含水体积比90%
3：1
>100
297
<297
含水体积比91%

（4）高水速凝混合材料的应用
高水速凝混合材料与其自身体积9倍的水混合而成的浆液能在30分钟内凝结成具有相当强度的固化人工石——“含水90%的混凝土”。其固体强度和凝结时间可根据工程需要精心设计确定。
5、级配料反滤灌浆参数
（1）灌浆压力为0.8~1.5MPa。
（2）配制按水灰比为1：1，添加适量外加剂。
6、施工工艺
（1）灌浆结构型式
1）灌孔直径。第1序、第2序用108~146mm钻头造孔，第3序、第4序用89~108mm钻头造孔。土层用燕尾钻头，岩基用合金钻或钢粒钻。
2）孔口位置偏差不得超过10cm，孔斜偏差不大于孔深的2%。
3）钻孔穿过土层设置套管，插进基岩1m，用粘土球或橡皮塞封堵止水。
4）岩溶钻灌分段长一般为5m。钻孔取芯，掌握钻孔岩性；钻孔落钻掌握岩溶性质和大小，分析确定灌注材料和方法。
（2）灌浆工艺流程
1）判断。在钻孔过程中根据现场钻孔、取芯洗孔、压水试验等进行以下判断：
a、岩性及其连续性；
b、裂隙大小，主要漏水通道和出口；
c、采用级配料灌浆，还是采用普通基岩灌浆；
d、判断裂隙大小、是否连通以及注水试验数值，判断是否投放骨料及骨料粒径；
e、是否要采取速凝材料和暂停灌浆；
f、灌浆工艺是否应改变；
g、深度和质量是否合乎要求；
h、是否要采取加强措施等。
2）灌浆程序。为减少邻孔串浆，按逐渐加密法进行钻孔和灌浆。但有时会出现先序孔遇到大溶洞或先序孔裂隙较小但附近大通道相通，这种情况下可先钻灌后序，或同步进行。
3）渗漏有缺口时，用简单的示踪法找出漏水通道和相应的钻孔。
4）钻孔如遇岩溶漏水通道，则用级配料灌浆，从上到下分段钻灌；如遇一般基岩（无大裂隙的岩溶），从下到上分段钻灌。后序孔岩溶地基漏水减少，也可采用自下而上分段灌浆法，孔内止浆。
5）洗孔。在钻进中清水冲洗岩粉，当岩粉残渣多时，停钻冲洗；对于岩石裂隙，用高压水或脉冲冲洗，冲洗压力0.2MPa，冲洗时间20~40min。
6）压水试验。为掌握岩层裂隙，溶洞发育和漏水程度，试验单位吸水量，以便选择适当的浆液浓度，对每一规定长孔段须做压水试验。压力为0.3MPa。孔段一般长5m，根据情况可以减少和增大。测出每一段的单位吸水量[L/(min· m· m)]。
7）灌浆前应扫孔，灌浆压力控制在孔口压力表读数0.3MPa，达不到压力标准，可暂停灌浆，但要在10h内洗井，再灌浆。
8）终孔。灌浆压力0.3MPa，吸浆量小于0.4L/min，延续60min；或者吸浆量1L/min左右，待回浆由稀变浓，总的灌浆延续时间不少于2h，则可以结束该孔灌浆工作。
9）单孔质量检查验收。全孔各段钻灌结束后8~10h，清孔压水试验，孔口压力0.3MPa持续4h，ω≤0.05L/(min· m· m)为合格孔。不合格时，再灌稀浆或在附近灌浆，直至合格为止。
10）封孔。灌浆合格的钻孔用浓水泥浆或1：2的水泥砂浆（水灰比0.5）将钻孔充填密实。土层或土坝坝体的钻孔待拔出套管后及时用粘土球回填并捣实。
（3）特殊情况处理
1）对集中漏水通道，采用砂、砾石、卵石或碎石充填洞缝，用水冲法投料的粒径应与漏水通道大小相适应。投料应满足：①能在洞缝中沉积；②形成反滤骨架并具有可灌性；③可灌比不小于8。
2）对于单位吸水量大于200 L/(min· m· m)的孔段，应充填砂石料，一般用清水冲灌，采用人工或机械冲填。为了既不卡堵套管，又能通畅进入岩溶洞缝，一要选择合适的砂石料粒径；二要少量投入，不可集中投放；三要先用粒砂、粗砂试投，如投进很多仍不满时，则改用较大粒径石料。当砂石料直径选择不当而堵孔时，要扫孔。
3）灌浆过程中应根据情况变换浆液浓度：
a、当某一浓度的浆液，持续30~60min，或灌入量已达到400L，而压力无明显变化，则改浓一级的浆液；
b、若压力增加很快，或吸浆量很小时，则降低浓度或者用清水洗孔后再灌稀的浆液。
4）砂石料投放不止，说明遇到大溶洞或被水冲走，应选更大的粒径骨料或可考虑停止投放骨料，改换钻灌附近其它孔，先把周边围堵，以后再灌此孔；
5）砂石料堵管应先扫孔，再投小粒径骨料；
6）如填料饱满后，灌浆不止，可采取减压限流，掺水玻璃（掺量不小于水泥重量的5%），间歇灌浆（一次灌浆水泥用量超过5000~8000kg，灌浆压力仍然过低，可停灌待凝，待凝时间不少于3d；当孔口压力为零或吸扁胶管，也要停灌待凝）。
3.1.2 有充填物的溶洞
1、帷幕充填灌浆的特点
帷幕充填灌浆主要用于岩溶发育地区桩基的处理。它主要采用孔口封闭、孔内循环，自上而下分段高压灌注的施工工艺，简称孔口封闭孔内循环灌浆法。
该方法施工方便，不易出现事故，灌浆效果好等优点，应注意由于灌浆压力大，往往灌浆塞在钻孔内卡不住，向上移动。
2、材料的选取
采用42.5普通硅酸盐水泥和水玻璃进行化学灌浆。
3、施工工艺
（1）灌浆方法
灌浆施工应依照逐渐加密法分次序进行，灌浆方法应采用自下而下分段的循环式灌浆法为宜。当帷幕灌浆孔比较深时，可考虑采用自上而下与自下而上相结合的灌浆方法，但这要根据该地区的具体地质条件和灌浆施工情况而定，以能保证帷幕质量又有利于施工进度为原则，一般情况下可优先考虑孔口封闭自上而下分段灌浆法。
（2）灌浆结构型式
1）灌浆段长
在岩石较完整、岩溶不甚发育、裂隙少的地段，段长仍以5~6m为宜。在岩石发育、渗漏性大的地段，段长应适当缩短，宽大岩溶裂隙和大溶段地段，应单独处理。
2）灌浆孔排数
在岩溶发育，透水量大的部位的防渗帷幕多采用两排或三排，三排孔的灌浆质量好，而且三排孔帷幕的耐久性也有明显提高。从工程量上来考虑，三排孔孔距3m和两排孔孔距2m及一排孔孔距1m，其总的工程量相同，但三排孔帷幕厚度大故灌浆效果也优于两排孔帷幕和一排孔帷幕。
3）灌浆孔方向
灌浆孔的方向应根据岩层裂隙及层理方向并结合主要裂隙系统考虑，对处理个别的大裂隙，灌浆孔的方向应单独考虑。一般情况下，为了施工方便和易于保证帷幕的连续怀和完整性，帷幕孔的方向多采用铅直孔。但在陡倾角裂隙发育地段或岩石裂隙复杂的情况下，为了提高帷幕灌浆防渗的可靠性，个别或局部地段有时也可布置成斜孔或孔向交错的钻孔系统。
（3）灌浆压力
当钻孔帷幕较深时，以采用较高的压力为宜。在裂隙或溶洞内的充填物被允许不予清除的情况下，更应使用大的压力灌浆，使浆液与充填物紧密结合，既起到了防渗的作用，也提高抗冲刷的能力。同时考虑到深帷幕的钻孔底部有产生过大偏斜的可能性，也有必要使用大压力灌浆，使浆液扩散范围大些，以保证帷幕的连续性、完整性和密实性。
3.1.3 灌浆的重点和难点
1、本工程的重点在于，帷幕充填灌浆的过程中，需保证溶洞中灌浆料的密实度。
2、本工程的难点在于，帷幕充填灌浆工艺复杂，难度大，技术要求高，且地下工程具有隐蔽性，灌入的浆液充填情况无法直观评定，施工质量也难于直观判断。另外，未知因素较多，难于用数学方法或数学公式准确地计算。
3.2灌浆设计
在设计灌浆孔的排列时，就应当考虑以什么样的次序进行灌浆。一般原则是从外围进行围、堵、截、内部进行填、压获得良好的灌浆效果。
3.2.1 灌浆孔位布置及灌浆次序
原则上在桩基周边布设灌浆孔，灌浆孔呈梅花状布置，具体如图6所示。根据实际情况，必要时在其它部位再增加孔位。灌浆加固深度应根据地基实际土层深度和土层密实度确定，一般加固深度约21m~30m以内，实际布孔时应根据需加固沉降程度作适当调整。在满足灌浆要求的情况下，尽可能少布孔。灌浆次序按第I、II序孔进行。钻孔直径76~91mm。

图6 灌浆孔位布置及灌浆次序示意图
3.2.2 灌浆段长与深度次序
为使浆液渗透均匀，灌浆段长不宜太长。岩体灌浆一般采用5m左右的段长，在孔口附近可采用2~4m的段长。地基土一般因垂直方向上的渗透系数小于水平方向的渗透系数，所采用的分段长度要比孔距小，一般的段长为：黏性土0.8~1.0m，无黏性土0.6~0.8m。该项目中灌浆次序采取上行式灌浆法。
上行式灌浆按图7所示的次序进行。该法一次成孔，钻孔、灌浆互不干扰；但在上部有软弱土层或裂隙发育的岩层时，容易造成窜浆、冒浆，使地表隆起，或卡塞形成绕塞事故。该法适用于比较坚硬的岩土体中。

图7 上行式灌浆
图8 灌浆深度示意图
XX大桥桩基处理方案一览表如下：
序号
桩基编号
施工桩长
溶洞高度
破碎带厚度
桩底不良地质情况描述
建议处理方案
1
1-Y1
20
1.8
2
桩底以下为高度为1.8m的溶洞，溶洞主要由混凝土沉渣、少量粘土及灰岩碎块充填，溶洞以下2.0m为中风化灰岩，节理裂隙发育，岩芯破碎
溶洞采用级配料反滤灌浆，节理发育岩层采用水泥水玻璃充填灌浆加固
2
1-Y2
20
0
3.5
桩底以下3.4m为中风化灰岩，节理裂隙发育，岩芯破碎
采用水泥水玻璃充填灌浆加固
3
1-Y3
20
1
5.3
桩底以下为高度为1.0m的溶洞，溶洞主要由少量粘土及灰岩碎块充填，溶洞以下5.3m为中风化灰岩，节理裂隙发育，岩芯破碎
溶洞采用级配料反滤灌浆，节理发育岩层采用水泥水玻璃充填灌浆加固
4
2-Z1
29
1.1
0
桩底以下为0.1m厚的溶洞顶板，溶洞高度为1.1m，溶洞主要由少量泥沙充填，溶洞以下为中风化灰岩，岩芯完整
溶洞采用级配料反滤灌浆，节理发育岩层采用水泥水玻璃充填灌浆加固
5
2-Y1
29

1
桩底以下1.0m为中风化灰岩，节理裂隙发育，岩芯破碎
采用水泥水玻璃充填灌浆加固
6
2-Y2
29

2.2
桩底以下2.2m为中风化灰岩，节理裂隙发育，岩芯破碎
采用水泥水玻璃充填灌浆加固
7
3-Y1
29
0.6

桩底以下为0.5m厚的溶洞顶板，溶洞高度为9.1m，溶洞主要由少量流塑-可塑状粘土半充填，溶洞以下为中风化灰岩，岩芯完整
采用水泥水玻璃充填灌浆加固
8
3-Y2
29
9.1
0
桩底以下为0.4m厚的溶洞顶板，溶洞高度为0.6m，溶洞主要由少量流塑性粘土和灰岩碎块半充填，溶洞以下为中风化灰岩，岩芯完整
采用级配料反滤灌浆加固
9
3-Y3
29

0.7
桩底以下0.7m为中风化灰岩，节理裂隙发育，岩芯破碎
采用水泥水玻璃充填灌浆加固

3.3 岩溶灌浆设备与机具
（1）搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液。
（2）灌浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应，容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，并应有足够的排浆量和稳定的工作性能。
（3）灌浆管路应保证浆液流动畅通，并应能承受1.5倍的灌浆压力。
（4）灌浆泵和灌浆孔口处均应安设压力表。使用压力宜在压力表最大表值的1/4~3/4之间。压力