浅谈钻孔灌注桩施工遇溶洞的处理方法

浅谈钻孔灌注桩施工遇溶洞的处理方法

摘要：我国华南、西南、东南等地区存在不同规模的岩溶地基，岩溶为可溶性岩层的特有现象，其表现形式有溶洞、溶芽、溶槽、溶沟等。它们是由地下水对可溶性岩石进行溶蚀和机械侵蚀作用下而形成的地下空洞，其形态多样，大部分洞身曲折、支洞多，无经常流水，常见有不同高度重分布的大型复杂溶洞。在这些地方施工桩基础时，溶洞的处理效果如何将决定桩基能否顺利施工，下面就桂中治旱乐滩水库引水灌区一期工程北干二标古塔1#渡槽桩基础施工中溶洞的一些处理方法做一些简要介绍，以供参考。

关键词：钻孔桩；溶洞；措施

工程概况

桂中治旱乐滩水库引水灌区一期工程北干二标位于广西省来宾市，古塔1#渡槽段地质情况为：古塔1#渡槽古塔河两岸平均线岩溶率为23.39%，属于岩溶强烈发育。古塔1#渡槽桩基采用嵌岩桩，桩径为1.2m，均为冲击钻施工。溶洞处理是本工程施工的重点和难点，施工过程将根据溶岩深度、层次和充填物的的类型采取不同的溶洞处理方法进行针对性处理，保证桩基础施工的质量和桩基础施工的安全。

二、溶洞处理原则

1)每根桩必须用地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、充填物类型，画图列表，为制定相应施工方案提供详实依据。

2）对充填物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。

3）根据地质钻探资料和充填物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。

4）遇到大溶洞时，必须请监理工程师和设计单位核查，明确处理方案，指导施工。

三、溶洞处理措施

古塔1#渡槽桩基础施工均采用冲击钻成孔，由于溶洞的存在，给桩基础施工带来很多困难，就目前施工过程中遇到的情况，大致分为三种类型：(1)溶洞较小，钻孔过程中有漏浆现象；（2）溶洞较小，钻孔过程中孔底岩面倾斜，易发生斜孔；（3）溶洞较大，钻孔过程漏浆严重。针对施工过程中出现的情况，对溶洞采用不同的处理措施。主要有抛填、注浆固结、套放大小钢护筒等。

3.1 第一种溶洞处理

对于第一种类型，溶洞较小，钻孔至洞顶位置时，减慢冲击速度，将溶洞击破，然后抛填片石，填至1m~1.5m高度，再用冲锤冲挤，将填料向周围溶洞内挤压，随着洞身扩大，增加填料。为防止漏浆，除不断补浆外，向孔内抛填水泥包和粘土，用冲锤将水泥包和粘土挤压嵌入片石缝隙。古塔1#渡槽17#桩、24#、27#等均用此方法解决。

3.2第二种溶洞处理

出现第二种情况是，主要是由于桩位坐落在溶洞边缘，一侧是洞，另一侧岩层倾斜。这种情况最易导致斜孔，35#、18#、11#最为典型。钻孔至该位置时，发现冲锤落锤时明显倾斜，难以进尺，并伴有漏水现象，冲击成孔困难。处理方法是提锤后向孔内抛填大直径块石，再落锤冲击。抛填分层厚度控制在50~100cm，边填边冲，一方面从侧面塞填溶洞，另一方面达到击碎岩层的目的，使倾斜的岩面慢慢平整。其漏浆处理同第一种溶洞。

3.3第三种类型溶洞处理

第三种类型溶洞较大，漏浆严重。施工中主要体现在58#桩，设计桩长为15.5m，钻孔深度为17.2m，根据地质钻孔资料表明溶洞高度达4.7m，溶洞为无充填。钻孔过程中钻至11m位置出现严重漏浆，浆液直接下漏到溶洞底，从孔口向下看，溶洞肉眼看的很清晰，采取回填处理，填块石6米，粘土3m，向孔内注入清水造浆，泥浆暂时不漏，继续冲孔，冲孔至14m的位置又出现严重漏浆，继续采取回填处理，回填袋装水泥、片石、粘土，比例按0.75t:1m3:3m3的比例回填冲击成孔，用0.5~0.8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使抛填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝到一定强度，并将漏浆堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥浆护壁。如此反复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须坐落在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的塌孔。严禁因为钢护筒短，没坐落在亚粘土层上，造成塌孔，导致钻头被埋在孔内。护筒埋设采用钢护筒跟进法。冲孔至15m的位置时再次出现严重漏浆现象，经设计、监理现场商榷决定采取下钢护筒的方法，护筒直接下至15.5m处（深入溶洞底50cm），护筒直径采用1.5m，每节3~6m不等，边冲边振，两节护筒焊接接长，护筒顶周围用粘土填实。护筒下沉过程中，为防止突然漏浆，同样采用第一类型溶洞的处理方法堵塞溶洞，通过以上处理方法，最终顺利成孔。

四、钻进方法的选择

在岩溶发育的桩孔施工过程中，应严格控制冲进进度，一般控制在80cm/h，冲程控制在50cm左右，当接近溶洞顶部时，提起钻头、钻杆，移开回转钻机，采用冲击钻冲孔。冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，钻头提升高度一般不超过50cm。所有卡扣以及钢丝绳须经检测，确保安全。

根据岩层的软、硬和岩溶的发育程度，采取相应的施钻方法：

（1）对于软塑状粘土和软硬相间的石灰岩地段，为防止成孔过快，采用慢钻进或低冲程（h=1~2m），轻锤（2.5~2.7t）慢击（3~4次/min）的冲击钻进方法。

（2）对于完整而坚硬的石灰岩，为达到有效破碎岩石，加快成孔速度，主要采用高冲程（h=3m），重锤（3.5~3.7t）慢击（6~7次/min）的冲击钻进方法。

（3）对于岩溶发达地段，为了有效的破碎岩石，又要防止成孔过快和斜孔，并且要防止塌孔、卡钻等事故发生，故采用中低冲程（h=1~2m），重锤（3.5~3.7t），慢击（3~4次/min）的冲击钻进方法。

五、防止漏浆、塌孔、卡钻、钻进等技术措施

（1）对于岩面高差较大的地段，为防止斜钻，采取每孔钻进0.2~0.3m后，抛填片石的方法，填平孔底，再采用小冲程重锤慢击的钻进方法。

（2）对于接近岩溶顶板和穿过漏浆裂隙、溶洞地段，按4:1的比例投入块石和硬粘土。再用小冲程慢锤慢击的钻进方法，且每钻进1m左右，测量复核孔位一次，严重漏浆地段，加大块石和粘土的投入。

（3）对于孔位有高于3m或多层溶洞的地段，在钻进过程中漏浆严重，不能成孔的，采用边钻进边用振锤振入护筒的办法。直至护筒穿过溶洞，达到岩层内，再重新用慢速钻进成孔。

(4) 对于孔位有高于3m的溶洞，但在跑填块石粘土后能成孔的，但不能灌注水下混凝土的，可采用在溶洞位置的钢筋笼上焊接护筒，然后随钢筋笼一起放入，再浇筑水下混凝土。

(5) 钻进过程出现卡钻时可采用如下方法处理：一是水下割护筒底口挡住钻头部分;二是将钢护筒上拔或者顶起一定高度，腾出空间，将钻头拉起。

(6) 纠正斜孔、弯孔的方法：一是回填片石、粘土重钻，反复数次；二是浇筑水下素混凝土至弯曲部分以上一定高度，待强度合格后重新施钻。

参考文献

[1]建筑桩基技术规范JGJ94-2008

[2]桩基工程手册[s].北京：中国建筑出版社，1995.