桥梁桩基施工中溶洞处理方法

张智程

【摘要】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。因而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,采取稳妥的措施,保证施工的顺利进行,十分重要。

【关键词】桥梁 桩基溶洞处理方法

中图分类号：TU997文献标识码： A

本文结合多个工程的实践经验，对如何根据工程特性选择合适的施工方法，保证桩基的质量作了初步探讨，希望在同类的工程施工中提供参考。

一、 溶洞地质桩基的施工方法

1、常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)

当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不官溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。可以采用人工挖孔或冲击钻成孔。

2、片石粘土筑壁法

溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时，可采有片石加粘土(按1:1体积比)回填冲击，使其形成泥石护壁。反复多次回填片石粘土，反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止。这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护简必须穿透砂砾及卵石层等透水层，座落在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的坍孔。在地下水容易控制的地质情况下，也可以采取人工挖孔砼护壁的方法施工，并且要穿透透水层，座落在亚粘土层上。

3、 钢护筒跟进法

溶洞较大，洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跳进法施工。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，有以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。钢护筒跟进有两种施工方法。一是冲击钻成孔钢护筒跟进法。还有一种情况就是桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。

当地下水很小并且容易控制时，应优先采用人工挖孔、砼护壁的方法施工。这种方法的优点是速度快、质量好、成本低。人工挖孔桩所有桩孔可以同时开工，进展快。砼护壁的中心、垂直度及孔径大小易于控制，使钢护筒和井壁有较小的间隙，利于钢护筒下沉，给一层护筒到底创造了条件。人工挖桩设备简单、成本低。但人工开挖法受一定深度限制，并要注意工人的安全。 在地下水非常丰富、桩孔内的水不易抽干、人工无法挖孔作业时，可采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。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。一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3 ~ 5cm，保证冲击钻在护筒内顺利提升或下冲为度。在护筒跟进很困难时，可以先下在大护筒后下小护筒，然后割掉在大护筒下缘以上的内护筒，以保证桩砼与外护筒的连接。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为8 ~ 10mm为宜。由于钢护筒外缘与人工挖桩砼护壁或冲击钻的孔壁还有一定的间隙，桩顶在水平力作用下可能产生一定的水平位移，在施工中可采取一些措施予以解决。

二、溶洞地质桩基施工中常见的问题及处理方法

1、卡钻原因和处理方法：

(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6刃和4刃钻头打圆孔，不用一字钻。

(3)钻头在冲击填充的片石时，进起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下。可放小炮震活钻头，也可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头的石碴松动再提出。

(4)钻头冲破溶洞顶板，掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸顶板岩。一般用药量为300 ~ 500g即可，一次不行可反复几次。

(5)卡钻时不宜强提，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。

2、斜孔的原因和处理方法：

（1）是斜面开孔，通过溶洞时未按正确的施工方法，如抛填粘土不及时，溶洞的位置测量不准确，以至钻头沿着软的部位下滑，造成斜孔。

（2）出现没有预见的溶洞。

（3）是由于出现探头石。

处理的方法是回填片石、粘土重钻，也可以灌注一定高度水下砼，待强度合格后用小冲程打紧绳反复冲击，直至调正过来为止。过大的冲程会成孔不圆，造成斜孔，一般应采用1 ~ 4m为宜。

3 坍孔的原因和处理方法：

当冲击到溶洞后，突然漏浆造成水头高度急剧下降，砂砾和卵石层失去稳定，形成漏斗状的坍孔。

预防坍孔的方法 ：(1)在地下水可以控制的情况下，可优先考虑人工挖桩砼护壁，穿过透水层座落在不透水的土层上，这种方法预防坍孔比较有效。 (2)采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒座落在亚粘土层上，再继续冲击成孔，也可避免坍孔。 (3)发现漏浆及时补水。

坍孔的处理方法： (1)当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，并暂停一段时间后，再深埋钢护筒不透水层方可重新钻孔。 (2)当成孔深度较大时，可将钢护筒一直座落在坍孔的嗽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。

4、漏浆的原因和处理方法：

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。在溶洞桩基施工中，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，并且马上补水，防止水头高度继续下降。

三、溶洞地质桩基施工要点分析

(1)若岩溶发育轻微,或溶洞发育有一定规模,但洞内有填充物,没有裂痕发育,施工时漏浆量小,可直接冲孔,但需要大量泥浆比重,加强护壁。钻孔溶洞时,反复在该位置填加片石和黄粘土挤密填筑溶洞,直至停止漏浆。然后再继续钻进施工。

(2)若溶洞发育明显,洞内无填充物,或填充物松散,埋置深度大,无较大裂隙通过,施工时明显漏浆.应注意进入溶洞顶板以上1-2米范围后采用短进尺,密切注意漏浆情况,如漏浆应迅速用片石黄粘土填充堵塞,直至不漏浆.然后再继续钻进施工。

(3)如溶洞非常发育,或为多层溶洞,并有明显裂隙发育,施工时漏浆量大。采用钢护筒跟进至岩层顶面,防止应漏浆量大导致覆盖层严重塌孔。采用小直径钻头击穿溶洞顶板,然后用片石黄粘土对溶洞进行回填,回填密实并达到一定强度后,再开始正常钻进施工。

(4)对于溶洞尺寸较大或多层溶洞基本连通,采用片石黄粘土回填量特别大且难以保证密实的情况下,才有必要采用钢护筒跟进至溶洞底板。

四、总结

施工过程中，曾发生过以下几方面的情况，按相应要求采取了岩溶地区桩基冲桩施工技术处理，取得很好的施工效果：1、意外跑浆。地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、碎石夹粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。2、遇到岩面是斜面，发生了偏孔，应低锤轻冲击、慢冲击，要多次抛块石纠斜，因为打斜岩应低锤轻冲击、慢冲击。 3、遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌锤现象。

在桥梁桩基施工中，溶洞施工难度很大，质量要求较高，因此施工过程中各道工序的施工工艺需要不断完善。如果处理不当，将会使基础工程施工更加复杂化，对工程质量造成非常严重的影响。本文结合桥梁桩基施工质量控制实际情况，对施工的事先控制和过程控制要点进行了分析。

参考文献：

【1】公路施工手册（桥涵）[m].人民交通出版社，2000.

【2】jtj 041-2000,公路桥涵施工技术规范[s].