岩溶地区桥梁钻孔桩溶洞处理技术浅析

摘要：文章以贵广客运专线七标第三项目部管段内位于岩溶极度发育的五座大桥钻孔桩施工为实例，主要阐述岩溶地区钻孔灌注桩的溶洞处理的工艺原理、方案的选择，针对不同类型及大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等，通过该工程试验及实践，使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术得到了成功验证和发展，取得了较为成熟的经验。

关键词：岩溶地区；桥梁钻孔桩；溶洞处理；岩溶地区

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0095-03

一、工程简介

贵广铁路岩溶桩基集中在广西壮族自治区桂林市恭城县境内，第三项目部地处典型的喀斯特地貌，据地质资料揭示，峻山坪双线大桥、黄皮冲水库双线特大桥、松树岭双线特大桥、廖洞苦竹河双线特大桥、庙背苦竹河双线特大桥都位于溶岩极度发育地区，桥位覆盖层较厚，上覆层以砂砾石或松软土为主，下伏可溶性灰岩，裂隙发育，或有大、小不等的溶洞，最大溶洞高度达29.1m，溶洞串最多个数达6层。桥梁基础采用桩基、承台结构，设计为嵌岩桩或摩擦桩，共1539根，孔径为φ1.00m、φ1.25m、φ1.5m，最长桩长75.5m。

二、溶洞处理方法

（一）抛填法

该方法在目前的桩基施工中均有运用，工艺比较成熟，效果较好；适用范围也比较广，主要适用在：

1．溶洞的范围小，溶洞高度小于1m，则往桩孔中抛填片石、粘土（比例1﹕1），高于溶洞2～3m，先用小冲程（60～80cm）冲击，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。

2．溶洞高度在1.0～3.0m之间，且溶洞为充填或半充填的，先向孔内抛填片（碎）石、砂混和料和注水泥浆，用小冲程冲击片石挤压到溶洞边形成泥浆碎石护壁，水泥砂浆将片石空隙初步堵塞后，停止冲击24h后，待水泥浆护壁强度达到要求后，再继续冲击，能顺利通过溶洞。

3．对于裂隙比较发育的岩溶地质，一般同一墩（台）位处的几个桩基具有较强的连通性，采用回填少量片石、大量黏土（掺少许水泥）的方法进行处理。

松树岭双线特大桥0号台处岩溶裂隙极为发育，并且可从地质剖面图可看出岩溶连通性较强。0～8#桩基首先施工，钻孔到达灰岩裂隙发育处时，漏浆量较大，首先回填少量小片石和大量黏土，再补充浆液，加大泥浆比重重新钻进，钻孔—回填—钻孔反复作业，多达7次，共使用片石38m3，黏土336m3，最终使片石及泥浆充满该位置裂隙，得以成孔。成桩后，在以后0号台其它桩基钻孔作业中基本无大范围的漏浆现象出现。

（二）灌注低标号混凝土填充法

溶洞的高度在1.0～3.0m之间，且为空洞的；分为两种方式处理：

1．先利用超前钻孔（φ110）向孔内灌注混凝土干料，填满溶洞，在固结体达到一定强度后（2.5MPa）即可进行冲孔施工。混凝土干料采用42.5R普通硅酸盐水泥拌制，如溶洞空间容积大、导水性强，则在混凝土干料中添加一定量水玻璃；

2．在冲击溶洞过程中用抛填法无法解决漏浆病害的，可采用水下灌注低标号砼（C15），砼面高出溶洞顶板1m以上，停钻24h待砼强度达到冲击要求后，再进行冲孔施工。

廖洞苦竹河双线特大桥11-8#桩基根据图纸标示在距桩底4～7米位置有3m左右的溶洞，且无填充物，在冲孔过程中多次回填大量片石、黄土、水泥进行处理，但由于该处地下水位太高，潜水流动性较大（可能存在地下暗河），冲击过程中漏浆严重，泥浆无法堵住，造成孔口坍塌，因此采用水下灌注低标号砼（C15），以断绝地下暗河，砼面高于溶洞顶板以上1m，待砼强度达到2.5MPa后，再进行冲击，成孔过程基本顺利，而且在水下灌注中砼超方问题得到基本解决。同时对周边桩位的成桩也相当有利，11号墩后续成孔的桩，水下灌桩砼，虽仍有超方但基本不存在灌注困难，后施工桩位要比先施工桩位灌注过程顺利。

（三）钢护筒跟进

使用该工艺较复杂，技术要求高，需配置大吨位吊机、振动锤（W60）等大型设备，造价偏高，但也是

岩溶极度发育地区，桥桩施工中关键工序的施工技术。

1．溶洞高在3.0

图 1溶洞高3m

廖洞苦竹河双线特大桥12-4#桩在冲孔过程中未下钢护筒时，成孔非常困难，经常出现坍孔，并且在灌注过程中，在溶洞部位导管下放困难，灌注过程异常艰难，且超方严重，设计桩长16m，设计砼用量30m3，桩身消耗砼共计72m3，超出设计140%，而12-3#桩设计桩长38m，通过改变施工方法，全程单层钢护筒跟进，至溶洞底，虽然地表覆盖层厚达24m，但成孔过程基本顺利，灌注过程正常。

2．溶洞高大于5.0m(多层)，且溶洞间距较大时，采用套内护筒法施工，首先用振动锤下沉比设计桩径大20cm的外护筒到基岩面，其次当钻穿顶板后暂停钻孔，将孔径大于桩径5cm，的内护筒沉入岩溶层，随钻孔跟进至稳定岩面以下0.5m，再按正常钻进。

3．外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理。

（1）在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。

（2）用高压喷射灌浆法（施喷法）对回填体进行灌浆处理。灌浆后，内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度灌浆处理后，即可重新冲孔。

（3）在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。 

（4）对于需要处理多层溶洞的桩基，一般仍采用上述灌浆法填充固结空隙进行施工。目的是为了增加溶洞底部（同时有可能是下层溶洞的顶部）附近填充物的密度和强度，并且增加内、外护筒间的胶合力。廖洞苦竹河双线特大桥14号墩、15号墩、16号墩由于紧邻苦竹河，溶洞、暗河上下分层，纵横交错，地下水流量较大，上覆层又松散易塌，施工过程中按照常规回填片石、灌注低标号砼、跟进单层钢护筒的方法均已失效。如15-1#设计桩长46m，累计钻进31m，在冲进过程中大量回填片石黄土，及时跟进钢护筒30m，仍然出现塌孔埋锤、地表塌陷，被迫停止施工，钻机移位到15-4#桩，重新开孔钻进，采用W60振动锤下内、外护筒，内外护筒用砂浆固结，顺利成桩。

（四）高压注浆

对于溶蚀破碎带处的桩基，可采用高压注浆固结的方法。

图 2高压注浆位置图

峻山坪双线大桥1～5#桩基165.67～184.57m处于溶蚀破碎带。采用衡探100型地质勘探钻机，灰浆机，CZJB型液压双液注浆泵。用衡探100型地质钻机进行钻孔，开孔直径127mm，终孔直径91mm，每根桩补充4个钻孔，并补充详勘地质资料，用高压注浆，注浆压力1.12MPa，水泥浆液配合比为水泥：水：外加剂=1413﹕537﹕7.065，注浆量124m3。注浆3天后进行钻孔，钻孔过程中未出现漏浆现象。

三、岩溶地区溶洞处理注意事项

桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械，接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生，钻穿溶洞顶板时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水补浆，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补浆补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最终至不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。灌注混凝土灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。

四、结语

在贵广铁路七标第三项目部管段内5座桥梁钻孔灌注桩的溶洞处理方面针对不同类型及大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等，所有桩基成功的通过溶洞，保证了工期和质量，通过本工程试验及实践，使得我项目部在岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术得到了成功验证和发展，取得了较为成熟的经验。

参考文献

[1]铁建设[2005]160 号客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准．

[2]TZ213-2005客运专线铁路桥涵工程施工技术指南．

作者简介：陈剑（1977-），男，湖南永州人，中铁二十三局集团第七工程有限公司工程师，研究方向：工程管理。

（责任编辑：刘晶）