关于桥梁桩基施工中的溶洞处理技术分析

李 建 军

(山西交投高速公路有限公司，山西 忻州 034000)

在居民生活水平不断提高的同时，生活节奏逐渐加快，对日常出行有着更高的需求，因此公路建设也需要满足需求不断发展，在此种趋势下，建设过程中，地质问题不可避免，由于地质情况的复杂性，因此对于不同的岩溶地质也有着不同的应对方式，一旦处理方式不正确，那么便会直接对工程质量产生影响，造成资金损失等问题。

1 溶洞地基处理方式

在处理地质问题时，需要与设计部门一同处理，并进行以下工作步骤：

1)首先对溶洞的形状、范围以及深度进行探测，明确溶洞的具体情况，可以合理的选择施工措施。

2)当溶洞的深度较浅时，可以使用高压水枪将溶洞中的淤泥以及其他异物进行清除，然后在其中注入混凝土，将溶洞进行填充，当溶洞较深并且宽度较小时，可以采取打入混凝土土桩的方式进行处理。例如，可以往溶洞内回填砂子或碎石。溶洞内无填充物或填充物较少可向洞内填充砂。选择一个合适的孔位，放入并固定钢套管，将注砂管与钢套管相连接，在注浆前灌砂。根据成桩直径、维护体积的最小直径及堆积体形成规律，计算填砂量。用压风机将干砂压入，为防止洞内高压阻止灌浆，利用其他孔作为减压孔。待达到计算的填充体积，压力稳定时，即可停止。

3)当岩溶处于基础地面时，可以直接使用混合土盖板将岩洞覆盖。

4)当深度较深，而且洞内含有软粘土时，首先需要使用钻机钻孔，然后从孔中注入砂石混凝土封闭。

5)当溶洞范围较大并且很深时，使用一般的开挖以及浇浆方式较为困难，因此可以使用钻孔或者沉入桩的方式处理溶洞[1]。

2 溶洞处理技术以及方式

2.1 处理方案

在处理溶洞时，可采用的处理措施较多，在公路路基施工开挖工程中，如果发现其中存在大量的溶洞，那么势必会对工程造成

一定的影响，使工期无法按时完成，造成被动的局面，但是为保证工程可以在预计时间内完成，需要寻找到具有合理性、经济适用性的方案。其中最为常用的处理方案有三种，分别是桥梁跨越、钻孔压浆处理以及强夯法。桥梁跨越法需要使用大量的钢筋、水泥以及其他材料，制造费用较高，而且所需要的时间较长，有时施工场地较为狭小，因此此方式的适用性有限。钻孔压浆法适用于较小的范围，不适用于大范围的溶洞，一旦溶洞较大，在处理时便需要大量的时间，而且所需要的水泥价格较高。强夯法的特点也较为明显，此方式使用材料较少，并且施工所需周期较短，因此应用程度逐步增加。

2.2 钻孔方式的选择

在目前的桩基钻孔中，最常使用的方式为人工钻孔、旋转钻机成孔、冲击钻进成孔法等，在岩溶地区进行施工时，冲击钻成孔法是应用程度最高的一种钻孔方式，冲击钻的主要工作原理为利于钻头自身的重量，然后对所需要施工的部位进行冲击形成孔洞，此方式适用于硬度较小密实度较低的地质，例如：粘性土、砂类土等，孔径一般在1.5 m左右，钻孔深度不大于500 cm。在岩溶地域，由于岩面倾斜程度较大，并且地质呈现软硬不均的状态，因此，使用的钻孔方式普遍为冲击钻成孔(见图1)。

2.3 在施工时遇到的问题

1)漏浆，漏浆现象发生于当钻孔遇到内部含有填充物的溶洞或者在溶洞或者裂痕中含有地下水时，均容易发生漏浆现象，使泥浆流入溶洞内。

2)塌孔，当溶洞的面积较大，并且溶洞内部具有相互连接的通道时，由于爆浆面极剧下降，并且无法在极短时间内使浆面补充回原先的状态，因此会使塌孔现象产生。

3)地面塌陷，当泥浆流失时，会导致地面下出现严重的流沙现象，当塌孔现象发生时，会引起周围地面的坍塌，当溶洞深度较浅但是范围很大时，一旦冲锤突破岩层，便会引起泥浆的流失，使上层孔壁失去稳定，导致起桩口附近的地面坍塌。

2.4 施工前的防护措施

1)收集资料，在施工前首先需要对当前岩溶地区的结构进行调查，对有无溶洞以及成桩的安全性进行分析。

2)安全保障措施，在采取安全措施时，首先需要将钻孔设备的底部放置钢架网，在发生塌孔现象时，钻孔设备可以停留在钢网上，减少设备的损失，并且提前准备泥浆等堵塞材料，例如稻草等。

3)对于已经完成上述工作的桩位，需要在施工前进行有效的处理，减少施工时的隐患。可以在钻探孔中尝试浇灌泥浆，若浇灌所需时间较长，便证明溶洞内的规模较小并且不具有相连的溶洞，若浇灌后，长时间达不到充盈状态，那么便证明此溶洞的范围较大，需要采取浇灌黄泥、砂浆等充填材料进行填补，待填满后继续施工[2]。

2.5 施工技术

具体到实际施工中，大多施工都是采用的机械钻孔，根据施工现场的地质不同所使用的施工技术也有一定的差别，但一般情况下，总体的施工流程大多是一样的。具体施工流程见图2。

在“泥浆回收”完成后，必须要等泥浆沉淀后才能桩机移位。

1)钻进技术，此技术首先需要在上层使用回钻转桩机钻进，在进入岩层后，使用冲击钻机采用冲击成孔的方式进行施工，并在此过程中配置吊机辅助施工。在施工时，首先需要在钻进的同时做好护臂工作，防止塌孔等意外状况产生，当已经接近岩溶发育处时，需要在孔中添加填充物，然后采用冲击钻，使用低锤密击的方式，将填充物尽可能的挤进裂隙中，并且对护壁泥浆的性质以及状态进行监控，一旦发生异常现象，便及时采取相关的措施进行处理，然后控制补充泥浆，防止由于浆面下降产生的塌孔事故。

2)多级钢护筒护壁，以实际工程为例，对某大桥的外桩施工时，首先采用的是机械钻孔，在钻孔到距离孔口10 m位置处，桩基穿过溶洞，发生大体积漏浆现象，采用常规的处理方法，立即回填强风化片石、碎石夹粘土、水泥、稻草和木屑等重复冲孔，但该桩基竖穿溶洞较多，且密集，机械钻孔300 cm过程中多次出现塌孔，且每次塌孔的面积都在扩大，造成无法继续施工，决定暂停施工，进行补充勘察，待地质状况查清后，做详细施工安排。

在施工过程中，在采取上述措施后，仍存在一定的塌孔发生几率，因此，为减少塌孔现象产生的影响，需要采用钢护筒护壁的方式进行处理，首先需要计算岩层上面的粘土厚度，使用直径在94 cm的钻头，穿过粘土层100 cm左右，然后放置钢护筒，护筒的直径需要在90 cm左右，筒壁的厚度需要保证在8 mm，每节高度为2.5 m左右，在装置时，井口焊接需要使用满焊，护筒需要放置在与钻井深度相同的位置，最后在安装结束后，便可使用冲击钻达到预计位置。

溶洞高大于5.0 m处理示意图见图3。

3 实例概况

在高速公路的某段中，需要建立一座特大桥，桥的全长为1 354.286 m，以200 cm的预应力空心板梁为主，整座大桥的宽度为2 600 cm，高速公路为四车双向通道，以钻孔浇灌桩作为基础，将摩擦桩作为主要设计，编号为4132的墩柱基为端承柱，其具体数据为：长度在3 500 cm，最长为7 000 cm。宽度分两种型号，分别为1.48 m和2.15 m。

特大桥位于冲洪积平原上，江面虽然各项数据正常，但是由于受洪水的作用，导致土层以亚砂土等为主，深度在1 000 cm左右，各层的类型有很多，并且其中洞穴、溶洞等较为普遍，在洞内存留的沉积物主要由碎石粘土等组成，溶洞内的存留物为粘性土混合碎石以及粘土等[3]。

根据区域的实际情况，选择冲击钻成孔的方式，选择此方式的原因为冲击钻成孔法可以有效的将侧壁的缝隙填满，形成的孔壁具有稳定性强的特点，虽然当前的地质也较为适合使用挖孔成桩的工艺，但是由于此工艺对于溶洞的深度有着较大的限制，而且溶洞的大小不同，深浅也不一样，因此使用挖孔成桩较为困难。

4 特大桥溶洞成孔的研究

在工程中，地质情况不良主要体现在溶洞的深浅不一、数量较多以及溶洞之间相互连通等，在相融的桩基处，常会遇见多层溶洞的重叠现象，而且在进行钻孔工作的过程中，很容易出现由于泥浆的大量流失产生的孔壁坍塌现象。上述问题也是在施工过程中需要面对的重点问题。

当洞穴的深度较深并且空间较为狭小时，需要使用低标号混凝土回填，首先需要将洞穴封闭，然后将砂浆以及石块按照1∶1的比例进行回填，此方式虽然在实际应用的过程中应用性较为明显,但是需要明确洞穴内部的施工情况。当洞穴处于距离地表较近的位置时，可以直接使用钢护筒进行处理，但是此方式施工时较为困难，如果洞穴倾角较大，会提高施工的难度[4]。

5 结语

在岩溶地区，使用冲击反循环方式进行钻进工作时，由于其本身具有效率高、成孔快等特点，因此可以被广泛的运用，在一些地质情况较为复杂的区域，也可以采用注浆法以及钢护筒护壁法，对施工提供安全保证，有效减少由塌孔现象造成的影响，确保正常的施工。

[1] 陈 蔚.铁路桥梁桩基施工中的喀斯特溶洞处理[J].铁道建筑,2012(2):38-39.

[2] 张贝贝,何于淦,刘向磊,等.浅议桥梁桩基施工中的溶洞处理[J].湖南工业职业技术学院学报,2016,16(6):14-15,24.

[3] 张智程.桥梁桩基施工中溶洞处理方法[J].城市建设理论研究(电子版),2014(36):6351.

[4] 李国强.桥梁桩基础溶洞施工技术分析[J].建筑工程技术与设计,2016(14):463.