石灰岩地区对公路桥梁桩基施工的影响及相应措施

石灰岩地区对公路桥梁桩基施工的影响及相应
措施
论文导读：地层：石灰岩地区地层大致分布有：a.残积层，为湿饱和，流塑至可塑状态。

灰岩地区，桩基施工，相应措施
1.石灰岩地区特殊地质状况
1.1地层：石灰岩地区地层大致分布有：a.残积层，为湿饱和，流塑至可塑状态；b.岩层：石灰岩、硅质灰岩。

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1.2石灰岩地区的岩溶发育特征
1）基岩面上分布着溶沟、溶槽，浅部基岩岩溶发育较强，有的甚至呈串珠状自上而下分布，深部为古老溶洞，分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。

2）充填物呈全充填一半充填一无充填，一般呈流塑软塑状态：
3）沿构造裂隙走向方向，溶洞较发育，且与地表连通易形成地表沉陷。

1.3地下水特征
石灰岩地区残积层的孔隙水，渗透性强；岩溶裂隙水，连通性好，水量丰富；
2.对桩基础施工的影响及措施
2.1人工挖孔桩基础
2.1.1人工挖孔桩基础在灰岩地区施工中存在以下困难：
1）第四系的冲洪积层及残积层在富含孔隙水的情况下易形成流砂、流泥、涌水，严重影响开挖和护壁施工安全。

2）岩溶水、裂隙水易形成涌水；岩溶内呈流塑状态的泥质、沙质充填物严重影响护壁的稳定性和施工安全；
3）由于地下水大，在混凝土浇捣过程中易引致水灰比变化或砂浆流失，造成桩身松散、离析等问题。

2.1.2人工挖孔桩可采取以下措施：
1）最好在每个孔位都施工1个以上的勘察钻孔，充分了解施工区的岩溶分布情况及地下水的情况等。

2）采取有效的降水措施。

可采用超前注浆或惟幕注浆法阻挡施工孔周围的泥砂流动和大量裂隙水的导通，采用C20钢筋砼向下连续护壁。

3）准备钢护筒，在遇到流砂、流泥和涌水较大，采用钢筒护壁。

4）在孔内地下水大的情况下，采用水下灌注等措施：
2.2钻孔灌注桩基础
2.2.1从实际工程项目的施工情况来看，岩溶地区成孔有以下几大难关：
1）软弱地层易引起塌孔、埋钻。

2）溶洞裂隙与老硐、暗河连通，成孔过程中突然漏水、漏浆导致孔内水头迅速下降，护筒挤压变形或塌孔、埋钻，甚至地面大范围沉降等重大安全事故。

3）施工过程中可能会遇到大溶洞、多层溶洞或孔内有石笋、溶沟、孤石、岩面呈斜面、陡坎、异形等复杂情况，在成孔过程中塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、钻孔偏斜、移位、弯孔等事故较为普遍。

4）石灰岩溶洞内，混凝土灌注难度大。

易引起孔壁坍塌造成混凝土流失或断桩。

5）穿透岩溶顶板较困难；特别是钻进过程中，钻头易沿溶沟、溶槽的基岩面倾斜，或钻头卡在溶沟、溶槽里，有时甚至掉到溶洞偏离了桩位。

6）孔底沉渣难于控制，清孔难度大。

2.2.2石灰岩地区选择钻机类型，对不同类型溶洞成孔至关重要。

1）覆盖层主要是砂层和粘土层时，为保证钻进成孔，最好选用反循环回转钻机，可采用全护筒跟进的施工方法，以保证钻进中覆盖层不塌落。

2）过渡段施工钻机选型。

（1）岩面起伏、倾斜较大。

可采用冲击钻进行施钻。

（2）岩面倾斜较小，但破碎严重。

采用冲击钻进行施钻，并抛填粘土和块石，用冲击钻反复冲钻，挤压破碎岩石，使其在护筒刃脚下形成稳固桩孔护壁。

（3）岩面倾斜较小，且表面较完整。

选用回旋钻机是最为适宜的，并可在回旋钻头上加设长的导向钻具，保证成孔的质量。

（4）岩石表面破碎，且有溶蚀沟槽时，选用冲击钻机进行施工，用块石、粘土回填溶蚀沟槽，多次回填、冲钻，以冲过破碎层和溶蚀沟槽，又可达到加固护筒刃脚和造壁的效果。

3）为避免冲击钻破除顶板时，造成卡钻、掉钻事故，可选用回旋钻机。

选用前导式长钻具钻头，安装钻进自动跟踪仪，根据溶洞顶板的岩石硬度，发育特点，选择钻进参数。

4）进入溶洞后钻机选型
（1）洞为空间大溶洞时，选用回旋钻机并加设前导式长钻具进行施钻，效果较好。

（2）溶洞内为陡坎或半边溶洞，或有石柱、石笋、溶沟槽时，选用冲击钻进行施钻较好。

5）单桩穿越几层溶洞时的钻机选型
（1）桩内几层溶洞较近，顶底板面基本平行，可选回转钻机，并配置长钻具钻头进行施钻。

（2）当单桩内几层溶洞层距较大时，可适宜的选择冲击钻或回转钻进行施工。

2.2.3石灰岩地区桩基施工技术要点
1）成孔方案选择
（1）灰岩地区采用人工挖孔桩方案：钻孔灌注桩在岩溶地层的特殊地质构造施工中，经常会造成偏孔、弯孔、卡钻、掉钻等重大事故，严重时还可能形成埋钻、钻机倾覆、钻孔报废等恶性事故。

而人工挖孔只要解决降水的问题，是完全可以预防以上那些事故，所以挖孔桩已经成为岩溶地区一项极为重要的灌注桩形式。

（2）冲击钻孔使用冲击锥这种有挤压侧壁作用的钻机，能广泛适应各种复杂的地质构造，尤其是在处理斜面开孔、半边岩、石笋、溶槽、溶沟及裂隙漏水、漏浆等情况时比较容易，并且施工成本较低；只要操作熟练也是很好的方案。

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2）根据现场实际情况，制定相应的处理措施进行溶洞处理。

（1）体积较小的溶洞。

若洞内有填充物且裂隙不发育，钻穿溶洞时，如水头无太大变化，可加大泥浆比重，按正常成
孔方法施工。

若为空洞，钻穿后孔内水头突然下降，可采用抛填片石、粘土、袋装水泥混合料等挤密填筑溶洞，直至停止漏浆。

（2）洞体较大的空洞或半填充溶洞。

施工前应尽可能充分了解溶洞的发育情况、构造、填充物等，有裂隙穿过的空洞时，应将钢护筒埋至风化岩层，以防止覆盖土层的坍塌，并准备好片石、水泥包、粘土包等填塞物。

（3）埋藏较深、地下水丰富的溶洞。

可打入全程钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工。

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若洞内无填充物或填充物不满时，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆。

4）施工要点
（1）钻进要点冲钻要视岩石硬度情况确定冲程，若岩石强度低，冲程可略低；反之，则冲程可略高。

对于岩溶地区地层中的大块石、漂石等，宜采用高锤猛击或高低冲程交替冲击，务必将大石块捣碎挤入孔壁，并通过粘稠的泥浆和钻渣将孔壁石缝堵严，避免孔壁漏水，防止发生斜孔、坍孔事故。

（2）确定稳定基岩的要点岩溶地区嵌岩桩设计对基岩厚度有明确要求，为确保桩基位于稳定基岩上，逐桩钻探钻探深度必须大于设计桩长。

在整个冲进施工过程中，必须严格管理，加强观察，尤其是在最后几米的冲进过程中，一旦发现进
尺有异常，必须联系地质设计代表，探明情况方可进行下一步施工。

（3）掌握桩基的施工次序在一般地区灌注桩施工，尤其是人工挖孔施工中，同排桩往往同时施工，护壁和开挖交替施工，可提高工效，同时可以使水头均匀下降，平衡压力，保障安全。

但在岩溶发育区，溶洞往往具有联通性强的特点，这时需要特别注意桩基的施工次序，尽量避免相邻桩基同时施工，以免造成清孔困难，甚至串浆、坍孔。

3.结论
综上所述，在石灰岩地区进行桩基础施工确实存在较大困难。

必须充分了解场地的地质和水文条件、全面分析^p 各种复杂地质条件对工程施工的影响，合理地选择施工技术方案和施工机具是石灰岩地区桩基础施工的重要环节；在降水成功的条件下，石灰岩地区桩基础的施工，人工挖孔桩的施工方案是较快速经济的；若降水不成功，则钻、冲结合的成孔的钻孔灌注桩在充分掌握地质和水文条件的情况下，严格按技术操作要点进行施工，还是安全可靠的。