浅谈溶洞区桩基础施工技术

摘要：文章通过开化互通溶洞区桩基的施工，根据实际施工情况，总结出了一套使用于岩溶区桥梁桩基础的施工工艺和质量控制要点。

关键词：溶洞区施工；桩基础施工技术；钻孔施工法；护筒跟进法

中图分类号：F830文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0190-02

一、工程简介

黄山至衢州高速公路（浙江段）起自安徽桃林与浙江齐溪皖浙省界处，与黄衢高速公路安徽段终点连接。开化互通主线地处开化县城东，离开化县约1.6km处，所在区域低山丘陵，地势陡峻，基岩埋深较浅，岩性复杂，有凝灰岩、灰绿岩、粉砂岩、泥岩、泥质灰岩等，岩体较为破碎，风化较深，地层结构十分复杂。开化互通主线桥及B、C、E匝道桥区域溶岩十分发育，溶洞多而广，部分溶洞洞径大，呈充填、半充填软塑状亚粘土混碎石及无填充状态。根据桩基逐根钻孔地质勘测显示溶洞最深28m、有充填物溶洞，桩基础部分区域溶洞间呈网络状相互连通，其充填物主要有亚粘土、粘土、含砾亚粘土、含碎石性粘土、含角砾亚粘土、软塑状亚粘土等。

二、方案比选和确定

根据掌握的地质状况及施工特点，从技术、经济等方面经过比较，采用挖孔桩孔壁支护法、钻孔施工法及钻孔桩护筒跟进法三种施工技术配合使用来处理溶洞。具体如下：

（一）挖孔桩孔壁支护施工法

桩长在20m以下，有溶洞且溶洞较小（一般在5m以下）的桩基地层中无较厚砂砾层或砂层，且溶洞水位较低时采用挖孔桩孔壁支护法较为适宜。

（二）钻孔施工法

桩长在25m以上，当地层中有较厚的中粗砂层、风化严重的砾石、碎石，地下涌水量较大有溶洞且溶洞较大（一般在5m～10m），孔内水位较高时采用钻孔施工法较为适宜。

（三）钻孔桩内护筒跟进法

当桩基地层中存在较厚的砂砾堆积层，且溶洞上方有较厚的砂砾层，溶洞在10m以上的且溶洞呈充填、半充填状态采用护筒跟进法较为适宜，采用内钢护筒沉放穿过淤泥、砂砾堆积层、溶洞区域，增强桩基护壁强度，保证正常混凝土灌注，防止塌孔。

根据互通开化桥梁互通区所处地质条件，选择内护筒跟进法施工。

三、施工过程

（一）施工工艺

溶洞发育明显，有的为多层溶洞并有明显裂隙发育，施工时漏浆量大，采用全护筒跟进岩层顶面，防止漏浆量大而导致覆盖层塌孔。

内护筒直径通常比桩径大150mm，采用10～12mm厚的钢板卷制而成。长度一般宜比超前钻所确定的溶洞深度值长3米，可分节运到现场。首先用与内护筒相当的冲锤冲击成孔，根据地质超前钻探结果，当冲锤在溶洞上方1m时，要反复提升冲锤，上下慢放轻提。当冲锤不在受到阻碍时，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时注入高密度护壁泥浆，然后移开钻机，采用60KW以上的振动锤和25t以上的吊机配合打设钢护筒，钢护筒采用钢丝绳活扣绑住，分节吊装焊接，分节高度为8.0～10.0m，孔口对焊，振打入桩孔内，一般每节振打需10～20分钟，孔口对焊，对焊时严格要求两钢护筒保持竖直状态，在同一轴线上，且焊缝牢固，打入后无漏水现象。注意在沉入内护筒前，应采用检孔器检查钻孔的大小及倾斜度，保证内护筒能顺利沉入溶洞区内。钢护筒施工完成后，将钻机恢复原位继续钻进。在护筒底部100cm范围内导管灌填小碎石素水泥混凝土，待固结后即可重新冲孔至终孔标高。终孔后，经成孔检查和清孔验收合格，吊装钢筋笼，采用导管法灌注水下混凝土。

（二）施工注意事项

1．开钻前，有关技术人员和操作手都要熟悉该桩位的地质情况及溶洞的位置、规模、发育情况，对施工中可能出现的问题要掌握采取的措施和操作要领。

2．泥浆必须采用膨润土，容重达1.2g/m³以上，减少孔壁内外的压力差，有效护壁，另外，为防止沉淀，在泥浆中渗入0.1%～0.4%的纯碱。

3．溶洞顶板的击穿采用小冲程，一般80cm以下，溶洞内进尺仍要采用轻压小冲程，每进尺2m回填2m，循环至桩底，这样既能使孔壁充分挤压密实，防止扩孔，减少混凝土的灌入量，又能在岩面倾斜较大时使孔底形成一个平台防止卡钻。

4．要求对套内护筒法施工过程的每个环节（从确定内护筒长度，内径到沉放方法至内护筒与溶洞底部间空隙的处理）都落实到位，才能顺利成孔。

5．由于溶洞桩基的施工具有不可预见性，复杂性，危险性等诸多特点，因此在溶洞处理过程中随时观察发生的异常情况.应全天候安排多名专职技术人员观察泥浆中的浮渣及水头变化，并充分准备泥浆，片石、黄土等应急物质，吊车、铲车导管处于待命状态，及时解决临场出现的各类异常问题，确保工程质量和施工安全。

6．钢筋笼的施工和混凝土的浇注应尽可能迅速、防止发生意外情况发生，清孔最早在早上进行，使混凝土的施工时间在白天，便于操作，并应尽量缩短施工间隔期，钢筋笼在1～1.5h完成，混凝土在3～4h完成。

7．混凝土0中掺入适量的粉煤灰，使混凝土有较好的和易性，塌落度控制在18～22cm，缓凝时间要求不小于8h，可加入一定量的缓凝剂（水泥用量的0.4%左右）。

8．灌注过程中加大导管埋深，一般控制导管埋入深度不小于3 m，混凝土浇注时，派专人观察混凝土面的上升情况和出浆量变化.混凝土面的上升高度和出浆量与混凝土的灌入量成正比，若有异常，应分析原因，并采用相应对策。若混凝土灌入量增加，说明部分混凝土进入溶洞。若溶洞灌入量减少，说明孔壁坍塌或缩径，应果断重新浇注，切忌抱有侥幸心理。

四、结语

溶洞是桩基施工中的一大难题，开化互通区溶洞发育规模大，发育状态无规律，施工难度大。对于空洞较大的溶洞或充填物为流塑状时采用护筒跟进法，但该法存在成本投入较大缺点，施工时应权衡予以考虑。我们在施工中也走了一些弯路，经过不断总结，不断改进，最后的施工结果是进度快，质量高，为岩溶地质条件下桩基施工积累了施工经验。

作者简介：应文兵（1978－），男，安徽安庆人，中铁十局集团第五工程有限公司工程师，从事施工技术管理工作。