桥梁桩基施工溶洞处治措施

桥梁桩基施工溶洞处治措施

摘要：桥梁桩基施工中的溶洞处理是桩基施工中经常遇到的难题。本文结合深

圳市205国道屯梓河桥旧桥部分桥梁危桥改造工程溶洞处理的实例，概述了其技

术措施，以供类似工程参考借鉴。

关键词：桥梁；桩基；溶洞；处治措施

在桥梁桩基础施工中，遇到溶洞的情况并不少见。作为地下隐蔽工程，给施

工带来很大困难，如处理方法不当，往往会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁桥梁运营安全。因此充分了解桥区桩位所遇溶洞

的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形

状等，采取稳妥的防治措施，保证施工的顺利进行，十分重要。

1.工程概况

深圳东部地区大多处于石灰岩地区，地质构造上属于华南褶皱带的一部分，

区域地质构造轮廓主要有NE向及EW向构造带。因此许多桥梁均通过岩溶区。

深圳市205国道屯梓河桥旧桥部分桥梁危桥改造工程桩基设计为嵌岩桩。设

计地质资料显示有少量小溶洞。

但在施工中发现地质资料不准确，溶洞较为发育。为此，我们进行地质勘察

补钻后，揭示该桥位于覆盖型岩溶分布区，基岩面起伏大，局部岩溶发育，依据

变化的施工实际资料，按桩基溶洞处理原则采取相应防治措施。

2.工程处理实例

2.1岩溶地质勘察补钻

岩溶地区桥梁桩基施工，首先要逐桩勘察，在充分了解桩位溶洞分布规律等

基本情况下，选择既能保证质量，又安全，同时尽可能降低成本的施工方案。

对溶洞区桩基础施工前一般采用物探，或其它如电磁波层析CT探测等方法探明溶洞的具体情况。因此，我们在施工首根桩时发现地质情况与设计资料出入较

大后，选择逐桩超前钻探，并按设计桩尖标高在完整基岩内加深5m，确保桥梁

的安全可靠性。根据物探资料显示，该灰岩地质情况如下：

（1）地层分布

灰岩地层岩性自上而下大致分布有3层：①人工填土层（Qml）：素填土主

要由回填砂与原旧桥墩花岗岩块石组成，各孔均见，层厚4.9~6.5m。②冲洪积土层（Qal+pl）：中细砂，灰白色、浅黄色，很湿，松散至稍密，底部含卵砾石，

层厚3~13.4m；粘土，浅黄、棕黄色，湿，可塑，层厚7~16.6m；含砂亚粘土，

棕黄色、灰黄色，湿，软塑至可塑，钻进中漏水，孔壁坍塌严重，层厚1~7.4m。冲洪积土层呈软塑至可塑状态，孔隙潜水量大，渗透性能好。③石炭系下统基岩（C1）：微风化白云质灰岩，浅灰、青灰、紫红色，2-2#孔35.2~36m，2-1#孔

35~35.6m为紫红色含砾泥岩属极软岩，2-1#孔31~32.6m为破碎灰岩块夹砂砾石，1-1#孔19.5~20.5m、1-2#孔17.4~18.5m见溶蚀凹面，1-1#孔27.2~27.5m、1-2#孔28.8~29.1m、0-1#孔21.6~22m为半充填溶洞，充填物为软塑状含砂亚粘土，揭露

厚度2.2~15.7m。石炭系下统基岩层呈流塑至可塑状态，与基岩的接触带部分由

于潜水影响呈流塑状态；岩层基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。

（2）岩溶发育特征表现为：自上而下，由强变弱。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。浅部溶洞充填物多，深部充填物少，充填

物呈全充填一半充填一无充填，呈流塑一软塑状态。构造裂隙发育，地下水活动

频繁地方溶洞较为发育。

（3）地下水特征

灰岩地区地下水按其赋存介质可分为三种类型，即：a.赋存于冲洪积及残积

层的孔隙水,渗透性强;b赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩裂隙水，连通性好，水量丰富；c.赋存于构造断裂带中的裂隙水，连通性强。

通过本桥溶洞桩基的地质补钻，揭示浅层为第四系孔隙潜水，水量中等，深

层为基岩岩溶裂隙水，富水性不均，岩溶裂隙带水量较丰富，地质情况及变化规律，连通性强。

以上地质补钻情况说明桥址区由于岩溶作用，基岩起伏大，接近基岩处发育

一层含砂亚粘土，软至流塑状，系岩溶产物，为不稳定土体，溶洞较为发育，洞

内漏水，分布复杂。钻孔施工过程中较易出现漏浆、地面塌陷等事故，这些都增

加了施工难度且影响进度。

2.2工程实施原则及工艺选择

2.2.1实施注意事项

根据地质揭示溶洞地质情况和规律，拟定以下施工注意事项

（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、填充物类型，画图列表，为制定相应施工方案提供详实依据。

（2）对填充物进行土工试验，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填充物情况，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）对每种处理方案，都要进行仔细的计算，施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。

（5）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，并报监理批准后实施。

2.2.2实施工艺选择

施工中采取先易后难的策略，分期分批地组织安排施工，从中摸索经验，以

便在比较复杂的溶洞区基桩加以改进并完善施工方法。施工中遵循堵洞护壁，重

锤轻击的原则。

针对本桥，具体溶洞处理工艺为：

（1）基桩处于单层或层数不多的溶洞区，洞高较小，洞内有亚粘土、砂等填充物和无填充物等情况，为降低成本，采用常规方法施工：用4.5t冲击锤冲孔，

循环泥浆将冲渣带出，平衡地层压力，保护孔壁防止坍塌，钻孔深度达到溶洞顶

部时密切注视泥浆突然下降情况，根据泥浆下落高度和补给泥浆体积估算溶洞的

体积，供灌注水下混凝土计算体积时参考用，待泥浆回升至护筒口形成循环流动

后继续冲孔，冲至溶洞1~2m深，达到桩基嵌岩深度，经监理检验，下钢筋笼，

清孔和灌注水下混凝土。

（2）对于溶洞高度较大的桩基，冲孔时冲到溶洞顶部，泥浆突然下降很大，补给泥浆不能回升，也不能保持循环流动，此时需要回填粘土、碎石，加5%~8%

的水泥拌和料到钻孔内，其目的是使溶洞空间内形成一个圆锥体，在其中心钻孔，周围成为有一定厚度、有一定强度的护壁。

（3）对于基桩处在多层溶洞，洞高很大，洞内有填充物，但各层洞内填充物不同，或无填充物及半填充状况，基岩上层土质松软孔壁易崩塌，甚至洞内在相