桥梁桩基础溶洞施工技术分析

桥梁桩基础溶洞施工技术分析
摘要：本文阐述了在岩溶地质条件下如何施打桩基的施工技术，并对不同厚度的溶洞处理技术方法进行了探讨。

关键词：溶洞处理技术措施桩基施工
一前言
桥梁桩基础施工中,遇到溶洞的情况并不少见，作为地下隐蔽工程,给施工带来很大困难, 如处理方法不当,往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生,甚至威胁桥梁运营安全。

因此做好准备工作，做好安全防范措施，采取有效的技术手段，完全可以解决这一常见的难题，把施工危险性降到最低，把经济损失降到最低，同时保证桩基的质量及施工的进度。

二、溶洞桩基的方案选择
溶洞处理方案的选择原则是如果桩基处于单层或层数不多溶洞区（≤3层）, 洞高小于3m, 洞内有砂或砂土等填充物的, 一般采用短冲程、快频率的冲击方法逐渐将洞顶击穿。

在冲击过程中如果发现有漏浆情况，应采取抛填片石和黄泥、加大泥浆比重和水泥混合物的填塞方法消除漏浆现象。

对于基桩处在多层溶洞, 洞高较大，且洞内填充物基本为流塑状态时, 原则上采取注浆法。

同时，对于基桩处在多层溶洞, 洞高较大, 洞内无填充物, 或虽有填充物, 但各层填充物不同, 或呈半填充状态, 甚至在相邻桩位间形成串珠状不规则溶洞状况时, 还可考虑采取护筒跟进的处理方法。

某大桥工程中，仅采用了填塞法和注浆法，取得了较好的处理结果，现对这两种方法进行介绍。

三、填塞法和注浆法溶洞桩基施工
3.1、填塞法施工
填塞法施工一般应用于单层溶洞或较小的溶洞桩基施工。

在钻孔过程中，当钻孔至距溶洞顶1m左右时, 应减小冲程, 将冲程控制在小于1m，通过短冲程、快频率的冲击方法逐渐将洞顶击穿,防止因冲程过大导致卡钻。

在钻至洞顶前, 考虑冲锤击穿溶洞顶板后极可能发生急骤漏浆，所以应事先在桩基周围用袋装好备用黄泥和片石，击穿溶洞后，一旦发现泥浆面下降, 首先迅速补水, 同时及时提钻, 以免卡钻。

然后根据溶洞的大小,尽快投入袋装黄泥和片石，使其以最快速度沉入孔底，用冲锤挤压，封堵裂缝或充填溶洞并及时补充优质泥浆，当泥浆面稳定后再转入正常钻进。

为保证回填效果，片石与黄土比例控制在2：1左右，以冲挤到溶洞回填物中作骨架，稳定充填物，使孔壁趋于稳定、密实。

为保证回填及时，施工场地应储备足够的片石和黄泥，同时预先将部分黄泥袋装后与片石一
起堆积在桩基平台上的桩基周围，随时准备应付突发事件的发生。

在溶洞内钻进时采用先回填再进尺，边回填边进尺，反复在此处每冲进60cm 投入足够的片石、黄土，以挤密填筑溶洞并形成较为坚实的护壁，钻进时控制进尺和冲程，避免打空锤、掉锤、卡锤等现象。

在进行冲击施工遇到一半是粘土一半是岩石的溶洞时, 可能发生孔位钻斜情况, 此时同样可采用回填片石和黄泥的方案处理，厚度根据岩面倾斜程度确定。

同时泥浆密度可降到1.3 左右，以减少粘锤阻力，但不能过低，以避免岩渣浮不上来。

实践证明, 3m高度以下的溶洞, 尤其是深2m左右小溶洞、溶隙, 以片石和粘土进行填塞法施工效果尤为显著。

对倾斜岩面和半边溶洞，填塞法也有很好的处理效果，但单纯采用填塞法易发生如下问题：
1、溶洞位置,在经过反复回填后, 有时会出现在底部冲击时上部某部位漏浆的情况, 这时我们只好把孔填到漏浆部位重新钻进, 致使进尺非常缓慢, 对工程的进度会造成一定的影响。

2、采用充填片石和粘土来处理溶洞, 不仅要进行多次充填, 而且在成孔后灌注混凝土时溶洞孔壁可能被击穿, 由于混凝土密度远远大于泥浆密度, 孔壁击穿后造成混凝土不断流入溶洞中, 结果实际所用混凝土方量方远远超过设计方量方, 成本增加太大。

四.采取的技术措施
4.1针对不同的溶洞采取不同的措施
(1)技术人员及钻机机组人员充分掌握地质资料情况。

每个孔位的地质柱状图都单独列出，发给有关人员，让他们知道溶洞的位置、大小、充填情况。

(2)钻至离溶洞顶部1m左右时，准备足够的小片石或狗头石(直径10～20cm)和粘土，粘土要做成泥球(φ15～20cm)，对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。

(3)钻至离溶洞顶部1m左右时，在1～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。

(4)对于空溶洞或半充填的溶洞，在击穿洞顶之前，要有专人密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石，进行冲砸堵漏，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。

如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。

(5)对于特大型空、溶洞或半充填的溶洞，为了防止孔壁坍塌，采用套筒隔
离上部松软地层的方法进行处理。

例如，溶洞较深，且有较大的空洞。

采取下列措施处理：首先将钻头扩大10cm，冲砸至圆砾土层后，将钻头提起，下内径大10cm(壁厚16mm)的钢套筒至孔底，再将钻头直径改为原来钻头继续冲砸，直至击穿溶洞。

然后回填粘土片石混合物(比例1：1)，采用1～1.5m的冲程将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。

(6)对于溶洞内充填物为软弱粘性土或淤泥的溶洞，进入溶洞后也应向孔内投入粘土、片石混合物(比例1：1)，冲砸固壁。

(7)钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况，以便判断是否歪钻。

若歪钻应按1：1的比例回填粘土和片石至弯孔处0.5m以上，重砸。

4.2防止卡锤、掉钻措施
根据地质情况，不管溶洞上部采用人工挖孔还是冲击钻成孔，常规处理时，溶洞顶面以上部位的孔径按设计桩径加大10cm左右，冲孔时采用导向圈。

钻至溶洞顶板岩层时，及时检测剩余厚度，不断补充片石等。

保持抛进充填物厚度，做到抛了又冲，冲了又抛，不断循环，以小冲程、慢进尺进行。

4.3防止斜孔
冲击钻成孔过程中，有时会出现岩面倾斜，简单处理是抛填质地坚硬的小片石将岩面找平，以小冲程冲进，以免造成斜孔、卡钻，但如果孔位岩面倾斜度较大，或一半岩、一半土的情况，则直接灌注混凝土，待混凝土达到一定强度后，重新钻进。

4.4孔内漏浆的处理
漏浆极易引起孔壁坍塌。

对孔内漏浆的主要处理措施为：
(1)入岩前，准备充足的水源和1～2台水泵。

(2)准备足够的粘土，并将粘土做成泥球(φ15～φ20cm)。

(3)准备一定数量的小片石或狗头石，直径10～20cm。

(4)密切注意护筒内泥浆面的变化情况。

当泥浆面迅速下降时，证明正在漏浆。

首先要赶快补水，然后将泥球往下投，即可将漏浆堵住。

之后，将粘土和片石按大约1：1的比例往下投约2m，再重新开钻。

这样砸碎的片石和大颗粒土可将裂隙填充一定的距离(随裂隙宽度变化)，可钻进一定深度而不漏浆。

当再次漏浆时，仍按上述方法处理，即可逐步钻至设计孔底标高。

4.5漏混凝土的预防
在对有溶洞的桩成孔灌注水下混凝土时，可能会出现混凝土的压力把已形成的护壁破坏，混凝土浆漏入溶洞的情况。

因此，我们在施工中，溶洞顶板冲透并在洞内形成封闭护壁后，再抛填粘土、片石、水泥等充填物，并超过溶洞顶板高度，进行复打，重新冲击形成强度更好、厚度更大、稳定性更好的护壁。

溶岩地区桥梁桩基施工，不可存在侥幸心理。

逐桩勘察是前提，在充分了解桩位分布规律等基本情况下，选择既能保证质量，又安全，同时尽可能降低成本投入的施工方案。

处理溶洞时必须精心组织，周密安排，果断决策，准备充分，处理及时，工序紧凑，施工中采取先易后难的策略，分期分批地组织安排施工，从中摸索经验，并不断加以改进和完善。

结束语
总之, 溶洞处理必须因地制宜, 根据现场地质情况做好方案的选择和施工组织的安排, 对溶洞处理过程中出现的各种问题及时采取有效措施, 并加强溶洞处理后冲击成孔的技术措施落实。

参考文献：
[1]刘吉食阎洪河，公路桥涵施工技术规范实施手册北京：人民交通出版社，2001
[2]JTGD60-2004，公路桥涵设计通用规范
[3]方小睿，沈典栋。

溶洞区桥梁钻孔灌注桩的施工。