浅谈桥梁桩基溶洞处理施工控制要点 黄帝银

浅谈桥梁桩基溶洞处理施工控制要点黄帝银

发表时间：2019-07-15T09:52:14.717Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：黄帝银

[导读] 摘要：在喀斯特地貌区域桥梁桩基础施工中，遇到溶洞的情况很多。

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摘要：在喀斯特地貌区域桥梁桩基础施工中，遇到溶洞的情况很多。作为地下工程，溶洞桩基给施工安全带来很大风险，特别是处理不当时，往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、漏浆、塌孔、甚至是钻机倾覆等严重事故发生。因而充分了解桥区桩位所遇溶洞的发育规律、形态、规模，溶洞内充填物的情况，采取稳妥施工措施，保证施工的顺利与安全，则成为施工作业过程的关键。

关键词：桥梁桩基；溶洞处理；施工控制要点

前言

溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。这种现象在迪纳拉山脉中的喀斯特高原上最为典型，所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之为喀斯特地貌。

1 桩基溶洞处理的重要性

岩溶地区桥梁桩基溶洞处理是桩基施工关键一环，它的成败直接影响整个桥梁施工进度、质量及使用寿命，为此在施工中一定要特别重视，制定切实可行的桩基溶洞处理专项施工方案，合理安排施工部署及人、机、料的投入，严把质量关，以保证桩基础的溶洞一次处理成功（避免多次重复处理，增加不必要的浪费），确保桩基质量。

2 桩基溶洞处理控制要点

2.1 溶洞的分类

岩溶桥梁桩基础施工，逐桩勘探是设计与施工的前提基础，施工过程中要在充分了解桩基位置溶洞分布规律等基本信息的情况下，选择既保证施工质量和安全，且性价比高的施工技术方案。根据地质勘察报告，可将溶洞按以下标准分类：

（1）按溶洞的大小：a）小溶洞，洞高<3m；b）大溶洞，洞高>3m。

（2）按洞内有无填充物：a）全填充；b）半填充；c）无填充。

（3）按是否漏浆：a）全漏浆；b）半漏浆；c）不漏浆。

2.2 溶洞处理方法

对于溶洞桩基，根据溶洞的类型，采用对应的处理方法。当溶洞为空洞或半填充且深度≤3m的，在钻孔桩施工前先进行预处理，采用填片石、粘土及水泥等填满溶洞，然后再钻孔施工；当溶洞深度＞3m，或是出现大量连续漏浆时，则采用孔内套钢护筒法施工，即用钢护筒穿过溶洞的处理措施。在溶洞桩基施工过程中如出现冲孔异常，操作人员应第一时间将锤头提出孔外，待查明原因后再施工作业，以免出现卡锤、掉锤甚至是坍塌等重大事故的发生。

2.2.1 抛填法

对于≤3m的溶洞主要采取抛填法进行处理。当钻头直径大于溶洞直径时，且孔内水位变化无明显变化时，可按常规方法钻进；若钻头直径小于溶洞直径时，容易发生卡锤或歪斜现象，此时应采取回填措施，即当穿过溶洞顶板后提出钻头，向孔内投入粘土+片石+水泥，片石大小约20cm；片石、粘土、水泥采取分层抛填入孔，抛填比例为片石:水泥:粘土＝3:1：9，先后抛入片石、水泥、粘土，依次循环进行，直至填充物高出溶洞顶以上1～2m 后，再放入钻头，以0.5米～0.8米的小冲程高频率冲击穿过空洞，不盲目追求进尺，将粘土和片石挤入孔壁，实现人工造壁。冲击过程中时刻关注孔内水位变化情况，若孔内泥浆下降较快，应及时补充泥浆，测量并控制冲孔深度至溶洞顶时，提出冲锤，向孔内继续抛填片石、粘土、水泥以及絮状物然后再进行冲孔，如此往复直至穿过溶洞后逐渐加大冲程至正常冲孔速度。

2.2.2 钢护筒跟进法

对于溶洞较大，桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，但在后续冲孔时，上面已形成的泥石护壁，坍塌漏水仍无法解决时，可采用钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏。

（1）钢护筒选择。内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=(h+H)m(h为地质超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30cm的高度)；单层护筒内径大于桩直径20～30cm（根据桩径大小而定），多层护筒最内层护筒内径大于桩直径20～30cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径30cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，且要有一定的刚度，钢板厚根据直径和深度采用8～14mm，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。

（2）内护筒沉放。当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部深度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，将内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。

用冲击钻成孔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。钻头直径大于钢护筒外径5～10cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。

若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。

2.3 施工中出现的问题及处理

2.3.1 坍孔

如果有透水层，当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层失稳，形成漏斗状坍孔。

预防坍孔的方法：①采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落在亚粘土层上，再继续冲击成孔；②发现漏浆及时补浆。

坍孔的处理方法：①当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻孔；②当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。

2.3.2 卡锤

卡钻的原因和处理方法：①冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻，应经常对冲击钻进行补刃；②孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻头打圆孔，不用一字钻；③十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。钻头在冲击填充的片石时，冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能

上下，可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出；④钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻；⑤发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。

2.3.3 埋锤

埋钻原因：埋钻是由坍孔造成的施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后坍孔，钻头便被埋在孔中。

埋钻处理方法：①人工挖土钢护筒跟进法；②真空吸渣法。

2.3.4 掉钻

掉钻原因主要是钢丝绳使用过久，螺牙滑丝、松脱等或进孔遇到障碍物不注意扭断钢丝绳等。

预防措施：冲孔前检查钢丝绳接头的质量情况，不适宜的应及时报废。

处理方法：掉锤后要尽快打捞，以免埋锤。打捞工具有打捞钩、打捞活套等多种。

2.3.5 偏孔

偏孔原因：由于溶洞面倾斜，出现斜坡岩等，致使钻头沿软的低的部位下滑造成偏孔。

偏孔处理方法：①回填片石；②水下爆破松动斜面岩层法。

2.3.6 漏浆

在冲击成孔中，由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通，泥浆迅速流走，水头高度急剧下降，造成漏浆。施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土，一旦出现漏浆，要及时回填片石、粘土冲击造壁，并马上补水，防止水头高度继续下降。

3 结语

桥梁桩基属隐蔽工程，施工中对溶洞桩基处理技术性要求较高，若处理不当将会带来巨大的经济损失及施工安全。因此，根据地质的不同情况和溶洞的不同类型，综合考虑多种因素，在施工过程中严把技术关，合理选用性价比高的处理措施，方能解决桩基溶洞的施工技术难题，在保证施工安全的同时，实现工程质量和经济效益的双赢。

参考文献：

[1]红棉大道工程一期（风神立交－西二环高速和顺立交）巴江河特大桥设计施工图纸，工程编号：GD1421.