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桩基溶洞灌浆法是一种针对岩溶地区（喀斯特地貌）桩基施工中遇溶洞、溶隙、土洞等不良地质问题而采用的关键处理工法。该工法通过预注浆或同步注浆方式，对桩位下方及周边的溶洞、裂隙进行充填、固结和封堵，以提高地基整体性、防止塌孔、漏浆、地面沉陷及桩基偏斜等风险，保障成桩质量与结构安全。

施工流程主要包括：地质复勘与溶洞精确定位（结合超前钻探、地质雷达或跨孔CT）、孔位布置（常采用“一桩多孔”或“外围帷幕+中心加固”布孔方式）、钻孔（采用跟管钻进或套管护壁防塌）、下注浆管、压水试验评估渗透性、分序分段压力注浆（常用水泥水玻璃双液浆、超细水泥浆或改性黏土浆，根据溶洞大小、连通性及地下水情况选择配比与注浆参数）。注浆过程严格控制压力（一般0.3～2.0MPa）、流量、注入量及升压速率，并实时监测地面变形、邻孔串浆及返浆情况；对大型或多层溶洞，常采用“间歇注浆+多次复灌”工艺，确保浆液有效扩散与结石体形成。

本工法具有针对性强、适应性广、环保性好（相比大开挖或换填）、工期可控等优点，已广泛应用于桥梁、高层建筑及轨道交通等岩溶发育区桩基工程。但需强调精细化管理——前期勘察精度、动态调整注浆参数、全过程信息化监控是成功关键。实践表明，合理应用该工法可使溶洞区桩基一次成桩合格率达98%以上黑龙江黑龙江科技馆施工组织设计方案，显著提升工程安全性与经济性。（字数：498）

图5.1 施工工艺流程图

5.1.1 桩基溶洞补勘资料及桥梁施工图纸设计资料。

5.1.2 施工技术人员及施工劳务人员到齐。

5.1.3 机械设备的调试与保养。

5.1.4 施工原材料的准备。

根据施工设计要求由测量人员放出桩基孔位。

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5.4.1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2.6m～3.0m以内，实际布孔时应根据需加固程度作适当调整。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、III序孔进行。钻孔直径89～146mm，孔深应大于溶洞深3m，确保桩基下溶洞处理完毕。

图5.4.1灌浆孔位布置及灌浆次序示意图

5.5.1每天开机前，要检查设备情况，确保机械运旋、计量工具正常，检查水泥、水玻璃、高水速凝材料以及砂石骨料是否满足灌浆施工要求。

5.5.2在拌制每一钻孔灌浆材料前，根据确定的施工配比称量好水泥、钠水玻璃、膨润剂、高水速凝材料，按照一边加水、一边倒入水泥、膨润剂、高水速凝材料的顺序连续搅拌，拌好后倒入浆液池中。

5.5.3浆液配比需根据灌浆实际情况随时调整。

5.5.4浆液搅拌量不宜过多，随拌随用，避免因浆液不能及时使用发生化学反应而造成的浪费。

5.6.1灌孔直径。第1序、第2序用108~146mm钻头造孔，第3序用89~108mm钻头造孔。土层用燕尾钻头，岩层用合金钻或钢粒钻。

5.6.2孔口位置偏差不得超过50mm，孔斜偏差不大于孔深的1%。

5.6.3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。

5.6.4岩溶钻孔分段长一般为5m。

5.6.5钻进时视情况采用泥浆护壁，并下入套管以保证土方不至坍落。另外值得注意的是，由于桥址区内地下水位比较高，地层中含有水量较丰富，钻孔施工时应做好止水工作，防止涌水涌砂等突发现象的发生。

5.7.1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。洗孔结束的标准为孔口回水清洁，孔底沉淀物厚度小于0.2m。

5.7.2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，根据情况可以减小和增大。测出每一段的单位吸水量[L/(min· m· m)]。

5.7.3判断溶洞类型。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：根据钻芯岩性及其连续性，裂隙大小，确定其是否为溶洞、溶沟、溶槽等或其它大的岩石和接触带裂缝等；同时是否为填充、半填充、无填充溶洞等。

5.8.1灌浆程序。灌浆次序按第I、II、III序孔进行。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孔，或同步进行。

5.8.2灌浆方式。灌浆方式分为上行式和下行式。

5.8.3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内洗孔，再灌浆。

1、对于有填充物溶洞采用水泥水玻璃材料灌浆，如果发现灌浆过程中浓度已经根据实际调整至1.5:1后仍达不到压力标准，灌入高水速凝材料。

2、对无填充大溶洞或漏水通道，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溶洞、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。然后灌入浆液，先水泥水玻璃，如不行，则采用高水速凝材料。

5.8.4特殊情况处理

1、灌浆过程中应根据情况变换浆液浓度：

1）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；

2）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。

2、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；

3、砂石料堵管应先扫孔，再投小粒径骨料；

4、如填料饱满后，灌浆不止，可采取减压限流，掺钠水玻璃（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）。

5.9.1灌浆压力0.6～0.8MPa，吸浆量小于0.4L/min，延续5～10min；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。

5.9.2进行单孔质量检查验收。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。

5.10.1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。

5.10.2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。

灌浆完毕后，根据材料不同，待凝时间也不同。水泥水玻璃浆液一般为7天，含有高水速凝材料的为3天。

1、水泥水玻璃由 32.5普通硅酸盐水泥和水玻璃混合组成。

2、高水速凝材料，它是以矾土水泥孰料为基材，由等量比的主料和配料组成。高水速凝材料为新型材料，介绍如下：

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。

6.1.2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，1h强度可达0.5~1.0MPa，2h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24h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。

配比用量如下6.1.3表：

表6.1.3灌浆液配比表

某大楼消防工程施工组织计划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根据工程现场实际合理调整确定。

6.2.1主要施工机械设备见表6.2.1。

表6.2.1 主要施工机械设备

6.2.2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。

6.2.3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。

6.2.4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。

6.2.5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。压力表应经常进行检定高度约100米吊篮施工方案，不合格的和已损坏的压力表严禁使用。压力表与管路之间应设有隔浆装置。

6.2.6灌浆塞应和采用的灌浆方式、方法、灌浆压力及地质条件相适应。胶塞应具有良好的膨胀性和耐压性能，在最大灌浆压力下能可靠地封闭灌浆孔段，并且易于安装和卸除。