岩溶地区桩基施工技术总结

岩溶地区桩基施工技术总结

一、工程概况

广乐高速公路X合同段位于乐昌市内，标段内有网排前1、2号中桥，西安塘中桥，拐坭塘中桥，水头溪1、2号中桥，井塘背中桥等七座桥梁跨越岩溶裂隙非常发育地区，溶洞的遇见率达到70％左右。溶洞间相互连通且大小不一，并有不同程度的溶洞群出现（呈珠串型），溶洞内有的有填充物（如软塑状黏土），有的为空洞。各溶洞上下之间顶板薄厚不一。由于以上特点，在钻孔施工中经常出现漏浆、塌孔、串孔、斜孔、卡钻、掉钻、地面沉陷以及在混凝土灌注过程中混凝土流失大的情况频繁出现。根据地质勘查资料和施工现场的实际困难程度情况，对岩溶地区桥桩基础成孔进行总结，对其它相似地质情况下指导钻孔桩施工提供借鉴。

二、施工方案

岩溶地区，岩溶裂隙非常发育，在桥桩基础施工过程中，需要解决的关键技术问题是如何保证成孔过程中不漏浆，或者产生漏浆但不发生塌孔，保护桩孔，保障施工人员及钻机的安全，保证桩孔顺利成孔。总结以前的施工经验，根据现场实际情况，制定了相应的溶洞处理方案，经过实际实施取得了良好的效果。

1 施工准备

1.1地质核查

在设计院地质勘探的基础上，对逐墩逐台进行了有针对性的地质核查，进一步探明岩溶的发育情况及分布规律。形成较为详细的地质勘察图。根据地质勘探

资料对桩基处的地层的岩性情况（特别注意溶洞顶覆土层性质）、溶洞大小充填情况及现场实际位置进行研究分析，以便于在桩基成孔过程中采取相应的措施，保证其顺利成孔。

1.2 技术交底

根据地质核查的结果，在钻孔桩施工之前，对作业人员进行详细的技术交底，交底内容主要包括溶洞分布规律及溶洞的大小，充填情况，及溶洞处理应该采取的措施。使作业人员清楚岩溶的发育情况及溶洞的分布规律，做到心中有数，提前做好预防措施。

1.3 材料准备

在钻孔桩施工之前，准备充足的溶洞处理材料，包括钢护筒、片石、红粘土、稻草、袋装水泥、碎石和泥浆等。另外需要准备好泥浆及泥浆泵，以便在漏浆时及时向孔内注浆，防止塌孔。

2 溶洞处理方案

2.1 卵石土+无（半）充填溶洞（高3～5米）处理方法

钻孔过程中因溶洞顶板厚薄不均匀，很难掌握顶板击穿的时间。该种地质层因顶板击穿后漏浆迅速且彻底，短时间内无法补浆或抛填片石至护筒口，再因卵石土自稳性差漏浆后造成塌孔埋锤事故，导致该孔用钻孔方法无法成孔。为了很好的解决这种地质层桩基钻孔方法成孔问题，我部对卵石土层采用单层钢护筒，溶洞区抛填片石和红粘土加稻草以及袋装水泥填充的施工方法：

用大于设计桩径20cm的冲击锥锤正常钻孔至溶洞顶板，再用汽车吊（或冲机自吊）把钢护筒（工厂卷制，直径与冲击锥锤相等，每节6米）沉放入孔。每冲进约6米，沉放一节钢护筒，直至溶洞顶板顶，然后按照水下砼的正常灌注

程序，灌注高1米砼，封闭钢护筒底与基岩面的空隙。等混凝土强度达到10MPa 以上后，再开始继续钻孔。钻孔过程中发现无充填溶洞，或者漏浆严重，应及时向孔内抛填片石、红粘土及稻草，并减小钻机冲程（一般冲程为2.5～3m，每分钟冲击6～8下；遇溶洞时冲程可改为1m以下，冲击频率适当减小），通过钻机的挤压作用利用红粘土和片石将溶洞重新充填，防止在钻孔过程中塌孔漏浆和混凝土灌注过程中混凝土大量流失；利用红粘土加稻草可加强孔壁的粘结性，保证孔壁稳定。在抛填片石和红粘土时，片石和红粘土的比例建议控制在1：1。

对于钻孔过程中发现因岩面倾斜偏孔，应及时向孔内抛填片石1.5m左右，采用的片石强度必须高于孔内斜岩的强度，建议采用花岗岩片石。（注：一般强度的片石不但对斜岩纠偏作用不大，反而花费时间，对材料造成浪费）同时调整钻机冲程为0.6～0.8m左右，继续冲孔。花岗岩片石经反复冲砸在孔内形成一个较坚硬的混合柱体，具有足够传递冲击能，达到破碎斜面之目的。同时形成坚实、竖直、圆顺的过渡孔口，为后续的钻孔作业起到良好的导向作用。当倾斜严重或桩位置于溶洞边缘时，应继续在孔内抛花岗岩片石片石、碎石和粘土块，将弯孔或偏孔修正。如偏移量过大可采用水下灌注混凝土（和封孔工艺一致）的办法，从目前钻孔的桩底到孔开始偏斜的位置，一般浇筑3～4米的C30混凝土，等到混凝土有一定强度之后（至少3天）再继续钻进。

2.2卵石土+无（半）充填溶洞（高大于8米）处理方法

特殊溶洞发育规模大、溶洞内充填物性能差不密实、地下水丰富,为避免溶洞顶板被击穿后泥浆突然流失而导致塌孔或地面大面积塌陷；及在水下混凝土浇筑过程中，由于混凝土比重大容易击穿孔壁而突然大量流失，甚至造成断桩的风险。处理这些事故所增加的成本不可预控，工期不可保证。遇到这种溶洞我部采

用单层钢护筒跟进方法：

桩基特殊溶洞处理下置钢护筒的照片

每冲进约6米，沉放一节钢护筒。可用钢丝绳活扣绑住钢护筒，用汽车吊（或冲机自吊）把钢护筒沉放入孔，当冲击穿过溶洞顶部时，要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑的。

压进的首节护筒必须竖直，并控制好桩位。钻孔开始后应随时检测护筒平面位置和垂直度，如发现偏移、倾斜，应将护筒拔出，调整后重新压入钻进。钢护筒的安装要求，在现场安装钢护筒时，要保证钢护筒焊接可靠、焊接密实，不能出现漏水现象，每节钢护筒连接处都要求满焊，不准为了节省时间，采用点焊的方式连接钢护筒。也是为了以后施工过程中避免出现漏浆现象，钢护筒所在透水层会因为水土流失产生坍孔现象。

用冲击钻成孔全程单层钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉，钻头直径小于钢护筒外径1～3cm。

如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小，不能满足护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。

为防止岩石顶面起伏不定对钻孔质量造成影响，可抛入片石、碎石与水泥的混合物，配合比为14：35：9（体积比），抛填深度为1.5m，同时应提高钻孔频率，减小冲程，以此种方式穿透溶洞顶板。当钻穿溶洞顶板下沉钢护筒时，有可能孔内水头突然下降或漏浆，导致孔壁坍塌，因此需单独进行溶洞的处理：孔内浆漏失时，尽快将冲击锥锤吊开。将拼装备好的水下砼导管放入孔内，采用一次性灌注C15混凝土填充溶洞。在混凝土强度达到2.5Mpa后，再用冲击锥锤进行重复回钻、跟进钢护筒。也可采用回填片石进行反复冲砸。通过挤压旁边的溶洞空间，孔桩周围形成护壁，再跟进钢护筒。

以高频率小冲程：冲击行程1.0-1.5m、冲击频率10-15次/min的方式穿过溶洞区，进入溶洞底板岩层后冲程控制在3.0-4.0m，冲击频率为4-6次/min，冲击直至达到设计孔深为止。

冲击钻成孔全程单层钢护筒跟进法施工示意图：