岩溶地区桥梁桩基施工中的溶洞处理技术探索

岩溶地区桥梁桩基施工中的溶洞处理技术探索

李明

北京城建道桥建设集团有限公司 北京 100022

摘要：岩溶区桥梁桩基施工时，如对溶洞处理不当，轻则产生经济损失，重则产生质量事故。因此，桥梁施工人员必须对溶洞处理提起重视，当作重点来抓，本文通过实例，阐述了溶洞桩基处理过程。

关键词：岩溶地区；桥梁桩基；溶洞

一、溶洞对桩基施工产生的影响

经现场实际案例分析，溶洞对于桩基的影响主要体现于以下几个方面：

(1)会产生塌孔。当钻进至溶洞顶板或钻穿顶板后，孔内泥浆液面下降，孔内外出现压力差，导致泥浆护壁破裂出现塌孔^[1]。

(2)会产生钻孔偏斜。一般来说，溶洞成型于地质演变，会导致地质分化程度不同，因此岩层软硬程度也各不相同。由于溶洞两侧岩体软硬程度不同，将导致钻头向软岩部分倾斜，最终造成钻孔倾斜。

(3)会发生卡钻。在钻进过程中，由于溶洞顶层厚薄不均，往往无法一次钻透溶洞顶层。在此过程中如果冲程的选择不合理，就会产生卡钻现象，导致钻头无法提起，进而发生危险。

(4)在施工的过程中，溶洞地质条件还会导致桩基失效，如果施工过程中没有进行良好的技术填充，将会导致溶洞地基密度不到位，进而发生桩基沉降^[2]。

二 溶洞处理方案实施主要问题分析

1.施工特点

韶关山区某高速大桥桩基合计64根，其中嵌岩桩50根，摩擦桩14根，桩长不一，每根桩对应的溶洞大小深度不一，嵌岩桩与摩擦桩也导致溶洞处理方式略有不同。

2.具体应用的溶洞处理技术

现根据现场处理经验，将岩溶桩基的处理的方式及结果进行汇总，以期对我国岩溶地区桩基施工，提供参考。

根据溶洞高度及标高，不同溶洞具体处理措施如下：

(1)单个溶洞高度≤4.0m

1. 溶洞为空洞、半充填、流塑状物质全冲填时，处理方式：采用粘土加片石进行全填塞钻孔；

2. 溶洞为软塑、可塑状物质全冲填时，处理方式：粘土加片石进行半填塞钻孔；

3. 溶洞为硬塑状全充填时，冲进过程中不会出现漏浆现象，孔壁稳定，可不进行处理；

4. 当一根桩基有连续的几个溶洞，全充填，且各溶洞高度均≤4.0m,采用粘土及片石全填塞和半填塞的方式可有效处理串珠状溶洞，分钻深来处理溶洞，每钻进一个，处理一个，直至处理完全方可继续钻进；

e.当一根桩基有连续的几个溶洞，半充填，总高度＞4m,各洞间岩层≤3.0m时，如钻进至溶洞位置，孔内泥浆下降至一定高度稳定后，证明此溶洞为无联通通道，则采用钢护筒一次性穿过；如孔内泥浆下降至孔底直至孔内无泥浆时，证明此溶洞存在联通通道，须及时将钻孔采用粘土及片石进行全充填，充填完毕后，在钻孔周围进行注浆处理，浆液采用水玻璃+水泥浆1：1，处理范围以钻孔为中心，半径5m的圆，处理完毕后，待浆液凝固开始进行复钻，如仍存在漏浆现象，则须重复进行注浆，直至钻进时孔内泥浆稳定后；当溶洞顶板厚度小于等于1m时，由于厚度较薄，同时又是串珠状溶洞，钻孔前须采用以上注浆措施，将串珠溶洞完全注满后方可开钻。

(2)单个溶洞高度＞4.0m，且洞内全充填

1. 溶洞内为流塑状全充填，处理方式：采用粘土加片石进行全填塞钻孔，然后进行复冲；

2. 溶洞内为软塑、可塑状材料全充填，处理方式：，采用粘土加片石进行半填塞钻孔，填塞完毕，进行复冲；

3. 溶洞为硬塑状全充填时，冲进过程中不会出现漏浆现象，孔壁稳定，可不进行处理；

(3)单个溶洞高度＞4m，且溶洞内为空洞、半充填

a.如钻进至溶洞位置，孔内泥浆下降至一定高度稳定后，证明此溶洞为无联通通道，则采用钢护筒一次性穿过，直接使钢护筒嵌入溶洞下岩层0.5m；如孔内泥浆下降至孔底直至孔内无泥浆时，证明此溶洞存在联通通道，须及时将钻孔采用粘土及片石进行全充填，充填完毕后，在钻孔周围进行注浆处理，浆液采用水玻璃+水泥浆1：1，处理范围以钻孔为中心，半径5m的圆，处理完毕后，第二天开始进行复钻，如仍存在漏浆现象，则须重复进行注浆，直至钻进时孔内泥浆稳定后。

图3-1 岩溶桩基回填片石及粘土

4.钢护筒在溶洞处理中的应用

1.材料选择

由于桥梁桩基桩径不同，溶洞深度不同，所以需选择不同厚度的钢护筒一是节约资金，二是能有效起到阻挡侧向土压力的作用，护筒由4种厚度组成，分别为8mm、10mm、12mm以及14mm，根据计算：桩径≤1.6m时，（1）护筒长度＜10m，护筒壁厚选用8mm；（2）10m≤护筒长度＜20m，护筒壁厚选用10mm；（3）护筒长度≥20m，护筒壁厚选用12mm；桩径＞1.6m时，（1）护筒长度＜10m，护筒壁厚选用10mm；（2）10m≤护筒长度＜20m，护筒壁厚选用12mm；（3）护筒长度≥20m，护筒壁厚选用14mm；

2. 护筒内径确定

设置单层护筒，内径大于桩径0.2m，设置双层护筒，外侧护筒大于内侧护筒0.2m，导向护筒大于外侧护筒0.2m。

3.护筒长度的确定

护筒长度根据溶洞的高度确定，预制护筒每节高度2m，根据溶洞深度分阶段拼装制作，设置双层钢护筒时，外层钢护筒穿至基岩顶面，内层钢护筒须穿过溶洞，达溶洞底基岩面。

4.穿过软弱覆盖层钢护筒的埋设

（1）钻孔时冲锤直径须大于桩径0.1m，以保证钢护筒的顺利安放，由于基岩面不要平整，护筒不能全断面的与基岩面接触，所以基岩面处易发漏浆，所以在冲至基岩面1.5m时停止钻进，检孔并检查成孔直径及倾斜度。

（2）检孔完毕，下放钢护筒，当不能自由下落时，采用震动锤将其安放至既定位置。护筒施放过程中需要注意：

a.护筒拼接时，要注意连接点的控制，保证垂直，不地产生弯曲；

b.内外层钢护筒要与孔中心吻合，不地偏离，保证钻孔的垂直度，安放完毕，需采用钢板或钢筋将其与导向护筒固定；

c.护筒底部，刃角处加强，以防止施打过程中发生卷刃。

图4-1 岩溶区桩基钢护筒跟进

（3）由于基岩顶面一般存在不平整现象，护筒底面不可能全断面与基岩顶面接触，如此就会造成以下问题：

a.震力过大，护筒滑偏，底部变形；

b.底部漏浆、坍塌

为避免上述问题的发生，在护筒振打下落时须参照好地质资料，以控制钢护筒的入土深度，并加强护筒刃角，护筒就位后，在基岩面反复回填粘土、石碴并掺加水泥，反复冲击造壁，这样可有效防止上述事件的发生^[4]。

5.冲孔

（1）泥浆比重的控制

溶洞多于裂隙并存，需要采用较大的泥浆比重，大比重的泥浆可有效减缓泥浆的流失速度，同时对裂隙封堵具有较好的结果^[5]。

2. 冲程控制

冲程过大时，易造成冲破溶洞顶，造成漏浆、塌孔现象，所以在岩溶区桩基施工临近溶洞时，须严格控制冲程，一般控制在2m,越接近顶板，冲程更应缩减。

2. 溶洞内的造壁

进入溶洞，立即提钻，回填片石及粘土，为保证孔壁坚实，须多次回填，同时多次回填可减少由于基岩不平整造成的钻孔倾斜现象。

6.内层钢护筒

冲孔完成后，下放钢护筒穿过溶洞直至基岩面，然后施作混凝土封底，以防止灌注的桩基混凝土流失，同时防止溶洞内的水流对混凝土冲刷造成混凝土流失的断桩事故。

图4-2 桩基外层钢护筒安放

7.压力灌注水泥浆

1. 对于摩擦桩而言，由于桩基外接触面的改变，导致桩基承载力发生变化，为保证摩擦桩的有效成桩，所以对采用钢护筒处理溶洞的摩擦桩须注浆处理，注浆范围包括两侧钢护筒之间，外层钢护筒与地基之间，灌浆采用压力灌浆方式，同时对已灌注的摩擦桩进行记录，不得漏住任何一棵摩擦桩。

2. 注浆前须对桩基进行检测，待桩基混凝土龄期在7天以上，同时混凝土强度达到设计值90%以上时，方可进行注浆工作。

3. 直径＞1.8m的桩基，采用一桩一层四孔，两层八孔；直径≤1.8m的桩基，采用一桩一层三孔，两层六孔，注浆须遵循：先内后外，同排隔孔、邻排错开、跳孔分序分次的灌注顺序；单孔注浆自下而上分段进行，注浆压力序次增加，压力自小而大提高的原则；单孔首注注浆管伸至桩底或钢护筒底，每根桩基同时施工的注浆孔不超过一孔，注浆过程中须加强桩基移位监测，避免因注浆使桩基发生位移；注浆完成后，应对桩基基础变位进行持续检测。

4. 注浆浆液采用C30水泥浆，具体实施压力须注前试验，以确定最终压力，一般灌注速度不超过70L/min，注浆口的压力在1.0-2.0MPa之间。

5. 注浆终止条件：注浆采用“双控”原则，“双控”为：压力表和浆液，当为在注浆压力下吸浆量＜1~2L/min时停止灌注，稳压15min；若注浆过程中发生桩基移位或者地面窜浆的情形，则立即停止注浆，须待已注浆液凝固后，一般凝固时间为25-40min，确认浆液凝固后，则对该孔进行重新补浆。

结 论：

本工程对于小溶洞采用粘土+片石填塞的方式以及大溶洞采用混凝土+钢护筒跟进的方式，有效解决了溶洞对桥梁桩基的影响，同时对溶洞进行分类处理，大大节约了工程造价，通过本工程的成功做法和经验传递，说明以上工法合理可行，具有良好的参考借鉴价值。

参考文献

[1]侯锡标.溶洞处理工法在岩溶地区桥梁桩基施工中的应用[J].交通世界,2020(Z1):186-188.

[2]谢和平,马细勇.岩溶复杂地质条件下的公路桥梁桩基施工技术探究[J].工程技术研究,2019,4(18):92-93.

[3]闵娟.临河道岩溶地质桩基成孔施工技术[J].建筑工程技术与设计（下旬刊）,2014（12）:45.2014(10):57-58.

[4]张献宏.岩溶地区桥梁桩基钻孔溶洞处理[J].建筑.

[5]李志杰.岩溶地区桥梁桩基施工过程中对溶洞病害的分析与处理[J].施工技术,2015,44(S1):362-365.

[6]张献宏.岩溶地区桥梁桩基钻孔施工溶洞处理[J].建筑,2014(10):57-58.

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