岩溶地区铁路桥梁桩基施工处理技术

岩溶地区铁路桥梁桩基施工处理技术

岩溶地区铁路桥梁桩基施工处理技术

摘要：随着桩基施工技术与设计方法研究的不断深入,岩溶地区桥梁桩基的设计理论、施工技术及处治方法的研究也日益重要。岩溶地基对建筑工程危害极大，因此，在工程施工前需要详细考察岩溶地质状况，施工中采取必要的措施。本文对岩溶的处理原则、施工难题及措施和特殊施工技术进行了分析。

关键词：岩溶地基；桥梁桩基施工；施工技术

中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：

引言：

我国幅员辽阔,地质情况复杂多变,在西南、中南地区,岩溶现象普遍存在,给桥梁基础施工带来了较大的困难。岩溶根据其发育强度,可分为强烈发育,中等发育,弱发育,微弱发育4种,在岩溶强烈发育区,主要表现为大型暗河,廊道及较大规模的溶洞。因此在岩溶地区桥梁施工技术中,需要对这些高度重视。

1.岩溶极具危害性

岩溶形式有很多种，对工程结构有危害的主要岩体结构形式有如下几种：①石芽、狭缝和岩石中筒状裂隙；②坚硬岩石和软弱土层互层；③由于岩溶而形成土壤中弯形空洞（土中洞）；④岩石中空洞或洞穴（岩中洞）；⑤由于溶洞坍塌形成的穹腔和空洞，锥形洼地中软弱和可压缩的土层；⑥土层、岩层中及土壤侵蚀而裂开渗坑。

2.岩溶处理原则

2.1对于一般溶槽、溶沟、小裂隙：在冲击成孔过程中，发现泥浆冒气泡，泥浆面缓慢下降，可以判断为小溶沟、溶槽或小裂隙。采用投放1:1片石、袋装土反复冲压，以填塞溶沟、溶槽及裂隙，必要

时加投袋装水泥，间歇时冲击，同时向孔内补充泥浆，直至孔内情况稳定，然后再缓慢进尺，穿过岩溶区。

2.2对于较大型溶洞：对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩背，也可采用浆砌块石等堵塞措施; 石上的支承长度应大于梁高 1. 5 倍，也可采用浆砌块石等堵塞措施。

2.3对于串通型大溶洞：这类溶洞在同一墩位桩与桩之间串通，甚至串通到其他墩位，有的溶洞内充填水具有流动性。溶洞走向、容积难以判断。为保证成桩可靠度，多采用多层钢护筒跟进的方法施工。

2.4对于中小型的串通型溶洞：当钻孔进入溶洞后，采用灌注水下混凝土（掺入适量速凝剂，数据试验获得）到溶洞顶2m处，待砼终凝后再钻进的方法施工。

3.桩基施工技术难题及处理

3.1偏孔处理

偏孔指在施工钻孔过程中，孔位中心偏距超出“标准”允许范围，产生的原因是孔内低层岩石软硬不均或半岩半土、半岩半溶、斜坡岩等，造成钻锤落底时不水平而偏向软质一侧。纠偏措施有：①回填片石，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直，浅程缓进。片石的强度要强于岩层的强度，回填到斜面顶后再重新钻进，进行多次回填。②严重的斜面和溶洞交汇处。先向孔内灌注高强度的水下混凝土，将溶洞填充满，等强度达到后再重新钻进。或者换大直径的钢护筒跟进，用大直径的钻锤钻进一定的深度后再换回原钻锤钻进。③浅埋斜岩可采用人工挖孔爆破的方法，整平岩面；偏斜严重斜岩较深的可用地质钻机在开始偏斜处钻取爆破孔，采取炸药实施水下爆破，对于灰岩地质一般每孔用炸药量为0.5～1.0kg，再用片石回填到该位置以上1m 左右，重新冲钻。

3.2埋钻处理

埋钻有两种情况：一是沉渣埋钻，二是塌孔埋钻。①要避免沉渣埋钻，钻头不能长时间留在孔底不动，要经常上下提拉，只要泥浆不停止地循环，这种沉渣现象不容易发生。②塌孔埋钻，最主要是将钢丝绳保住，先回填粘土，用30 cm直径的小锤头冲击。至钢丝绳后，

用打捞吊钩将其拉住，继续用小锤冲，至到大锤处。从周边进行，当确认将大锤周边的石块冲碎后，停止冲击。高压射水孔底，试提拉大锤。

3.3卡钻处理

遇到卡钻时，尽可能探明钻头倾斜方向，在相反方向反复提拉尝试，吊正钻头，以利于钻头提出；有时需要用钢轨束焊成小冲锤在桩孔的一侧冲击，并配合高压空气或高压水冲射，使卡点松动后提出钻头，在不得已时，采用水下爆破法，但按向上提拉力的大小与卡钻的深度，严格控制用药量，确保冲击波不使液化砂层严重液化，导致孔壁坍塌。

3.4掉钻处理

发生掉钻最常见的原因是卡钻或埋钻后强提强拉，操作不当，使钢丝绳超负荷断裂所造成。掉钻后要及时摸清情况，若钻锤被沉淀物或坍孔土石，应首先清孔，使打捞工具能接触钻锤。先用测锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入孔底，钩住钻锤再提起。如果钻锤倾倒，可派潜水员带钢丝绳下潜到孔底，将钢丝绳栓在钻锤顶上，再将钻锤提起。如果钻锤顶朝下，只能将钢丝绳捆绑在钻锤的几个爪上，再将钻锤提起。掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修，遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患，在施工过程中防止掉钻。

3.5钻机倾翻处理

发生钻机倾翻主要原因是由于桩位处的地面强度弱，当孔内发生局部塌壁，引起地面塌陷，造成钻机倾翻。预防措施可在有溶洞发育的桩位处，在钻机位置横向垫放6～8片12米长的320工字钢，并在钻机滚筒下密铺枕木，扩大钻机与地面的接触面积，减少孔口处的局部压力。

3.6断桩处理

为了防止灌注水下混凝土过程中发生断桩，除常规预案外，岩溶还要防止水下混凝土挤穿孔壁流入溶洞，使导管端口脱离混凝土，造成断桩。一般可采取以下

2种预防方案：①对较大溶洞，成孔时采用钢护筒跟进；②混凝土灌至溶洞或裂隙处时，适当增加导管埋深，确认安全后，再提升导

管。

4.岩溶区桥梁桩基特殊施工技术

4.1“吊篮式结构”加固法

在岩溶区桥梁桩基设计中，若持力层中存在较大溶洞，但挖孔桩或钻孔桩全部穿越此溶洞又非常困难时，可采用“吊篮式结构”。其方法是在判断可能有岩溶空穴处，钻(或挖)孔并放入钢筋笼，桩的坡脚段长为600~800 mm，然后放置吊篮。吊篮上设有二根直径300 mm 的管子，吊篮内装有粗砂砾(起着灌浆成形和分配压力的作用)。然后浇筑混凝土并抽去吊篮，再在每个管子位置钻孔并至少达到岩溶空穴下面1. 00 m深处。再在从钻孔底部到桩坡脚以上至少1. 00 m处放置一个带帆布模套的圈梁，接着灌浆和浇筑混凝土，同时使空腔内的模套充气直至直径约为600 mm。模套起着围封的作用，以防止浆液漫流。

4.2桩底及桩侧后压桨

桩底及桩侧后压浆技术主要是为了弥补严重削弱泥浆护壁灌注

桩承载力的桩底沉渣及桩侧泥皮的缺陷，可大幅度提高承载力。这种桩基新技术应用于岩溶区桩基设计与施工，可以处理桩端持力层岩溶较为发育且存在局部溶隙的情况。对于岩溶地区桩基设计可采用如下作法：在挖孔桩或灌注桩施工中，在桩身钢筋笼内设置两根直径20 mm 的注浆钢管，直通桩底，与桩底径同径隔离钢板相通，在桩底混凝土达到50%强度后，用泥浆泵通过注浆管向桩底压入水泥浆或水泥砂浆。压浆充填钢板下的空间以及桩周空隙而使桩底形成包裹式扩大头，使扩大头抗压与抗剪切强度提高。且应压浆渗入岩溶裂隙后，持力层基岩得到加固。

4.3钢管桩的处理

岩溶区桩基设计中，若根据地质资料得知桩底基岩中发育有成层溶洞且不易清除时，可应用钢管桩将桩基底部荷载传至溶洞底板坚实基岩上。

5.结语

岩溶地区施工主要取决于当地地质条件,若无覆盖层或覆盖层很浅时,宜采用先下钢围堰后成桩方案。若覆盖层较厚,且覆盖层较软承