溶洞桩基处理措施简析

溶洞桩基处理措施简析
【摘要】以广佛肇高速公路青岐涌、绥江特大桥溶洞桩处理为例，简要介绍了在桩基施工中常用溶洞处理方案的选择及相关技术措施，以期对类似工程溶洞处理及钻孔施工起到一
定借鉴作用。

【关键词】溶洞；处理方案；技术措施
1．引言
溶洞是指可溶性岩层，如碳酸类岩层、硫酸盐等受水的化学和物理作用产生的地下空洞，处理不妥将使基础工程施工更加复杂化，对工程质量、工期造成严重影响。

本文结合这两座
桥桥溶洞桩基施工质量控制实际情况，对溶洞桩基处理方案及技术措施进行总结，并与同行
们交流。

2．工程简介、地质概况
广佛肇高速公路青岐涌、绥江特大桥均位于肇庆市四会，分别横跨青岐涌和绥江，青岐
涌特大桥中心桩号K9+375，全长1906.4m，桥梁上部构造采用25、30m预应力砼简支小箱梁、预应力砼现浇连续刚构和钢桁-混凝土组合连续刚构相结合的形式；下部构造采用柱式墩、薄
壁墩及承台分离式台，墩台均采用桩基础；绥江特大桥中心桩号K3+770，全长1035.8m，桥
梁上部构造采用25、32m 预应力砼简支小箱梁和预应力砼现浇连续刚构相结合的形式；下部
构造采用柱式墩、薄壁墩及承台分离式台，墩台均采用桩基础；地层上覆土层主要由第四系
冲积土，地表多为素填土覆盖，下伏基岩为石炭系下统岩关阶灰岩；青岐涌为西江、北江水
系发育的支流，统属珠江流域，区域地下水丰富，埋藏较浅，部分地段下伏软土，对桩基有
一定影响。

3．施工前准备工作
3.1工程地质勘察
在溶洞发育的灰岩地区，地下溶洞的分布常无规律可循，为进一步掌握溶洞分布规律，
在设计文件提供的各种技术资料的基础上，针对岩溶情况采取逐桩钻探作补充工程地质勘探，进一步了解各施工工点地基土的性质、埋藏条件[1]。

3.2确定溶洞处理办法
根据青岐涌、绥江特大桥工程特点、补充地质勘察资料，并结合本区段灰岩区岩溶发育
的复杂情况以及桩基础的实际施工情况，从技术、质量、安全经济等方面进行综合比较分析，最终确定溶洞处理方案。

4．桩基溶洞处理方案
4.1 方案A：溶洞抛填法
当钻探、管波未发现明显的溶洞、只有溶蚀裂隙发育，或单个溶洞的高度≤3米，或串珠状溶洞总高度≤5米时，桩基施工可以抛填适量低强度的片石、黏土块和低标号袋装水泥后冲击、挤压形成护壁防泥浆渗漏成孔，青岐涌特大桥中39、40号桥墩桩基即采用溶洞抛填法
进行处理。

4.1.1技术要求
（1）处理一般溶洞时，发现漏浆时处理速度要快，先抛填比重较大的材料，以防止泥
浆比重和浮力较大，阻碍抛填材料迟迟达不到孔底，抛填片石和粘土的比例（体积比）根据
现场情况和地质情况按溶洞处理原则控制，回填高度一般为溶洞顶面以上1.5～2.0m或能稳
住泥浆为宜，避免回填少了堵不住漏浆，回填太高又浪费材料和重新冲进时进度缓慢。

（2）溶洞在采用片石与粘土回填仍不能产生有效护壁时，可采用片石、粘土和整包水
泥按相应的比例（体积比）的混合材料回填，用0.5～0.8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后，再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁[2]。

4.1.2施工控制
冲孔至离溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，同时采用小冲程 (高度应该控制在0.5～0.8m内)慢速冲进逐渐击穿顶盖，防止卡钻，要安排专人观测护筒内泥浆面的变化情况。

一
旦发现泥浆面下降应迅速提锤同时进行补浆及抛填相应体积比的片石粘土的混合料，一般抛
填量为高出溶洞顶面1.5～2.0m待泥浆面稳定后，继续采用低冲程慢冲挤压混合料，冲进过
程中进尺不能大于12cm/小时，使其形成泥石孔壁稳定穿过溶洞区。

一次抛填可能达不到成
孔目的，必须经过反复几次的抛填处理才能成孔。

4.2 方案B：钢护筒跟进施工法
当钻探、管波发现单个溶洞的高度＞3米，或串珠状溶洞总高度＞5米时，钢护筒跟进
施工法一般采用一层钢护筒跟进，遇到岩溶发育复杂的特殊地质或者具有特殊要求的部分情
况时，需要采用双层或多层钢护筒跟进施工法。

青岐涌特大桥中17、19号桥墩柱桩基即采
用了钢护筒跟进施工法进行处理。

4.2.1技术要求
桩基采用钢护筒跟进施工，其目的是防止钻孔桩施工中遇到溶洞时，发生泥浆流失、孔
内水位突然下降，从而导致坍孔等，保障成孔及水下混凝土浇筑等工序顺利完成。

钢护筒长度按桩顶至溶洞底或淤泥层或砂砾层底+（1.0m）+（两端各用0.3m长钢板带
加肋）计算，钢护筒直径大于桩径20~30cm。

4.2.2施工控制
钢护筒下落过程中通过外部专门导向支架和预埋外护筒之间的卡具控制，并用经纬仪辅
助控制垂直度，保证垂直度偏差＜1/100，平面位置偏差＜5cm[3]，两节钢护筒焊接过程中的
控制：下部钢护筒用垫铁调平（用吊车调节），用水平尺检测达到水平要求后，在外部卡具
范围内将上部钢护筒初步就位，接口对齐，用经纬仪测量垂直度，如垂直度超规范要求，则
接口部位采用垫铁调平，然后将两节钢护筒点焊，初步稳定后，再进行满焊。

在焊缝冷却后，进行钢护筒的下落施工，上述工序循环进行。

4.3 方案C：高压旋喷桩帷幕施工方法
高压旋喷桩帷幕施工方法针对特殊情况的桩基预处理措施。

利用钻机把带有喷嘴的注浆
管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水（空气）成为20～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制
搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止
水防渗的目的。

例如图4-1、4-2分别为绥江特大桥水中平台主墩的高压旋喷施工法布置示意
图及高压旋喷设备施工意图。

图4-1 高压旋喷桩施工法布置示意图图4-2 高压旋喷设备施工意图
4.3.1施工质量控制要点
钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm 的搭接长度，避免出现断桩；在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。

在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。

不得使用受潮或过期的水泥。

浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应严格按照过滤要求进行过滤；旋喷过程中，冒浆量超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

5．结束语
溶洞桩基施工虽然复杂、困难，但只要我们在施工前精心做好施工准备工作，事先掌握准确的地质资料，就能根据溶洞的不同类别以及桩基础的实际施工情况，并制定相应的处理方法进行分类处理，同时在施工过程中严格把好技术关，以达到工程质量与经济效益双赢。

参考文献：
[1]浅谈岩溶地区桥梁桩基勘探.桂鹏.江西建材.2014.15:122
[2]浅谈岩溶地区桥梁桩基处理措施.科技咨询.2010.2(17):123-125.
[3]中华人民共和国行业推荐标准.公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011).北京:人民交通出版社,2011.。