岩溶地区钻(冲)孔灌注桩的溶洞处理技术

李贺培

摘要：岩溶地区钴(冲)孔灌注桩施工过程中经常会出现涌水，漏浆、塌孔，卡钻，掉钴等技术问题，本文中介绍的溶洞处理技术方法，對同类技术问题的处理提供了一定的参考。

关键词：钻(冲)孔灌注桩溶洞处理抛填片石钢护筒

中图分类号：U44文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0061-02

1工程概况

广乐高速公路起于乐昌小塘镇，终于广州花都的花东镇，走向大致与京港澳高速公路平行，全长约260km。

乐昌至广州高速公路樟市至花东段T22合同段位于英德市英城街道办小溪附近(K1 76+500)与T2l合同段相接，止于(K185+100)与T23合同段相接，路线全长6136.717m(以右线计)。本合同段包含桥梁5座，桩基均采用冲孔灌注桩，桩径有中1200mm、φ1 500mm、φ1 800mm三种，桩长约为10m～73m，单桩竖向极限承载抗压强度为40MPa，桩端持力层为微风化石灰岩，为保证人岩深度不小于1D及桩端持力层厚度不小于3D(桩径)为完整基岩，部分桩基桩端必须穿越溶洞，全面嵌岩。

根据超前逐桩地质钻探图纸统计，全线275根桩基，揭露溶洞发育的有45根，见洞率达16％，其中部分桩基钻孔揭露2层或多层溶洞，单个溶洞高达约15.7m，串珠状溶洞多大5层，溶洞多呈无填充，部分呈半填充或全填充，充填物为软塑、流塑状粘土及少量砂、碎石、卵石等。

2施工特点及难点

(1)本工程地下石灰岩岩面起伏较大，溶洞较发育，溶洞大小、形状、埋深、充填状况都不尽相同，对桩基础施工的影响程度较大。

(2)入岩后遇到未探出的小溶洞，需要重新确定入岩标高，为满足入岩及桩端持力层要求，部分桩基需要重新补堪取样确定桩底标高。

(3)地质资料显示无溶洞或只有很小溶洞，但施工中挤破附近大溶洞的洞壁，突然出现大量漏浆的情况。

3溶洞处理主要措施

3.1溶洞的分类

根据地质勘察报告及设计图纸，可将本合同段内的溶洞按以下标准分类。

(1)按溶洞的大小分：①小溶洞，洞高<3m；②中溶洞，10m>洞高>3m，③大溶洞，10m<洞高。

(2)按洞内有无填充物分：①全填充，填充物为粘土(流塑状、软塑状、硬塑状)、砂、碎石、卵石等；②半填充；③无填充，为空洞。

(3)按溶洞是否漏水分：①全漏，与其它溶洞串联；②部份漏水；③不漏水。

(4)按溶洞垂向数量分：①单个溶洞；②多个溶洞。

3.2成孔过程中溶洞的处理

每根桩基开工前，现场工程师及钻机施工人员充分掌握地质情况，每个桩位的地质柱状图下发给有关人员，使其了解溶洞位置、大小和充填情况，提前确定溶洞处理方案。

3.2.1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，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞竖向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。

3.2.2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，可采用片石+粘土(按1：1体积比)回填冲击，使其形成泥石护壁。

3.2.3钢护筒跟进法。

遇到溶洞较大，洞内无充填物或流塑充填物而采用的方法，该方法就是将钢护筒跟进至溶洞底部，保证桩基施工质量。

(1)冲锤、外护筒的选择。

遇到需要采用钢护筒跟进法施工的桩基，桩基开始冲孔前，先加大冲锤直径，外护筒按照桩径加大40cm制作，以便于内护筒下放。

(2)内钢护筒钢板壁厚的选择。

内钢护筒壁厚根据溶洞埋深不同选用12mm～20mm的钢板。当溶洞埋深在10m以下时采用12mm厚的钢板，孔深在10m～30m时采用14mm厚的钢板，孔深在30m以上时采用20mm厚的钢板。

(3)桩基内护筒跟进施工工艺。

场地平整、定位→埋设外钢护筒→大冲锤冲孔至溶洞顶1m→下内护筒→凿穿溶洞顶部→回填片石、粘土→小冲程夯实溶洞内回填的片石、粘土→边冲进边跟进钢护筒→冲进至溶洞底板1m→换小冲锤冲进至桩底高度。

(4)钢护筒跟进法施工。

当冲孔桩正常冲进至溶洞顶上方1m处，采用25T汽车吊辅助20T振动锤，将内护筒分节打入岩面，再进行破顶施工。在下沉钢护筒施工过程中，振动锤必须平稳、牢固的焊在内护筒的顶部，并在护筒顶面的平面位置一定要居中，尽可能避免因偏心造成护筒偏斜。同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1／200，力求钢护筒垂直打入，若一旦发生有偏斜的趋势，马上进行纠正，将发生偏斜的因素消除在萌芽状态中。

各节内钢护筒的连接焊缝全部采用双面满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处对称焊接4块300mm长、100mm宽、10mm厚的加强钢板带。以保证其尺寸准确，使钢护筒达到顺直要求，整个护筒竖向壁成一直线。

钢护筒到达溶洞底部高度后，在内钢护筒上焊2个φ16圆钢吊环，用于固定内护筒不下沉。

如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小，不能使钢护筒下沉时，可采用小药量电雷管爆破，保证钢护筒顺利下沉，可在井口上部做一个简易导向装置进行控制。

(5)钢护筒垂直度控制。

钢护筒垂直度采用井口简易导向装置控制，该装置是在井口用4根20槽钢+2根环形钢筋焊一个井字架，2根环形钢筋内径均大千内钢护筒外径30mm，4根槽钢分别与2根环形钢筋等分点处焊接，环形钢筋l根在孔口位置，1根在距孔口1.5m～2m高度。将井架固定在孔口，使环形钢筋中心与孔中心重合，钢护筒沿2根环形筋下滑。上下钢护筒拼接时2人持垂球在两个垂直方向看护筒边缘均在竖直线上，护筒是竖直的，拼好的钢护筒沿导向装置下滑。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。井口导向装置。

3.2.4溶洞破顶及回填控制

(1)溶洞破顶控制。

当冲锤冲至溶洞顶部范围1m时，变换小冲程，做到上下轻提慢放，冲锤提升高度不得超过1m，同时加大泥浆比重缓慢将洞顶击穿，以防止进尺过快导致卡锤或漏浆过快发生掉锤情况。

(2)片石十粘土回填筑壁。

凿穿溶洞顶板后。按照以往桩基溶洞施工经验，孔内的泥浆势必会全部漏失。这时尽快提出冲锤，投放片石十粘土(接1；1体积比)回填溶洞，同时用小冲程冲击回填的片石，使溶洞回填密实。反复多次回填片石、粘土，冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止。

3.3浇筑水下混凝土过程中溶洞的处理

成孔过程中遇到较大溶洞经投入片石和粘土反复冲砸处理，在浇筑水下混凝土过程中混凝土流失量就会减少。但有时仍会出现混凝土面上升缓慢的情况，有时还伴有孔内泥浆轻微下降，其实可判断为溶洞。这可能有两种情况；第一种是由于该溶洞可能靠近孔壁，钻孔时由于孔内泥浆护壁等原因，对溶洞没有产生扰动和挤压，浇筑混凝土室孔壁收到冲击和挤压而使溶洞显现出来，第二种是由于在回填片石和粘土后没有挤压密实，在浇筑混凝土时溶洞受挤压产生漏浆现象。

针对水下混凝土灌注过程中流失的现象，需采取以下应急措施：(1)提前与拌和站或商品混凝土厂家沟通，备足材料的同时加大混凝土生产能力，适当增加罐车数量；(2)考虑到溶洞的影响，应适当加大第一车混凝土数量，确保首盘混凝土灌注完成后，导管埋深不小于规范规定埋深深度；(3)灌注过程中适当加大导管埋深，避免因混凝土面突然下降而导致断桩情况发生。

4结语

根据目前所完成的桩基情况，保证以下两点就会取得良好的施工效果：第一，在施工前对桩基地质情况进行研究分析，选择恰当的溶洞处理方法，做好准备工作。第二，在施工中增强施工人员责任心，加强施工过程控制。

参考文献

[1]JTJ 041-2000.公路桥涵施工技术规范[J]

[2]广乐高速公路.工程建设标准化管理第二册

[3]广乐高速公路.樟市至花东段T16-T24合同段施工技术规范[S]