浅谈溶洞桩基施工方法

杨世林

（福建省第一公路工程公司）

浅谈溶洞桩基施工方法

杨世林

（福建省第一公路工程公司）

1 工程简介、地质、水文概况

广西阳鹿高速公路A合同段白虎山大桥位于阳朔县沙子溪西南，桥位中心桩号为K0+410，全长480m，桥面宽度26m,上部构造采用16X30m预应力混凝土简支转连续T梁，下部构造采用柱式桥墩，柱式、肋式桥台，钻孔灌注桩基础。根据图纸地质资料分析，场地内地基岩土工程地质特性较好，上覆为厚度不大的第四系松散堆积层，K0+290-K0+430范围内下覆完整性较好、厚层状灰岩，两端为风化较严重的硅质岩，桥基较为稳定。仅在K0+410（8#墩）处地表下5.9-25.6m范围内发现有不同洞径为0.5-4.8m的溶蚀空洞，主要由细砂、灰褐色松散状角砾及粘性土充填，因其规模小不会影响桩基的稳定性。场地内地下水的类型为松散层孔隙水、岩溶裂隙水，均接受大气降水和地表水的补给，其透水性及富水性一般。桥位区内水质良好，对混凝土无腐蚀性。

2 溶洞的分类

根据工程地质勘察报告，可将白虎山大桥的桩基溶洞分为以下几类：

（1）按桥位地理位置分类：浅层溶洞（地表下＜6m）、深层溶洞（地表下＞6m）；

（2）按溶洞的大小分类：小溶洞（洞径＜3m）、大溶洞（洞径＞3m）；

（3）按洞内有无填充物分类：有充填溶洞（洞内填满亚砂土和亚粘土等，充填物呈可塑、软塑和流塑状）、半充填溶洞（有一半左右充填）、空洞（无充填物）；

（4）按是否漏水分类：全漏水溶洞（与其它溶洞或地下河相连）、半漏水溶洞、不漏水溶洞；

（5）按溶洞垂向数量分类：单个溶洞、多个溶洞。

3 桩基溶洞施工方法

在溶洞区桩基施工前，应首先详细核对桩位的水文地质报告。根据桩位各溶洞发育特点，发育程度，连通情况确定每根桩的施工方案。因岩溶地质情况较为复杂，设计图纸也不可能精确标出溶洞所在位置及大小，可能出现的问题预见性不强。因此，只有在施工过程中发现和记录，注意观察桩的地质变化，对可能出现的问题做到早预防、早发现、快解决。

3.1 挖孔桩配合钻孔桩施工

当地勘资料中出现浅层溶洞或是基桩位置在河边地表覆盖层为砂性土时，通常地表覆盖层的可塑性和整体稳定性较差，多以挖孔桩配合钻孔桩施工，以达安全可靠、缩短施工周期和降低施工成本。

3.2 常规成孔法

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。在无地下水或有少量地下水，且较密实的土层或风化岩层中应优先采用人工挖孔施工。人工挖孔设备简单，桩孔可以同时开工，施工进度快，人工费低，孔径及垂直度易于控制。如白虎山大桥8#-0桩基溶洞高1.6m，洞顶底板岩石呈强风化，以细砂充填，物理力学性质较好，施工中没有受到溶洞的影响，完全按正常的无溶洞地质情况施工。

3.3 片石粘土筑壁法

溶洞内无充填或半充填，溶洞高度在3m左右，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、水泥、粘土（经验值：片石（m³）：水泥（t）、粘土（m³）=1：0.02t:1）至溶洞顶1m左右时回填冲击，用小冲程不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。

片石粘土筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石等透水层座落在不透水的土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成坍孔，进而导致孔口周围大面积地陷，危及施工平台的稳定和安全。

3.4 钢护筒跟进法

在溶洞较大，洞内无充填物或有流塑充填物，漏水很严重，采用片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采用钢护筒跟进法施工。即一面冲孔，一面接高护筒，并且将其振动下沉至已成孔的孔内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动。

在垂向溶洞较多桩基较长，钢护筒跟进很困难，钢护筒不能一层跟进到底时，可先下一层大护筒跟进，这个护筒的直径应大于桩径10cm左右。当大护筒不能下沉，下面的溶洞又无法处理时，需再下一层护筒跟进。在施工中应尽量避免双层或多层护筒跟进。

当采用泥石筑壁法冲孔已穿过多个溶洞，并且均已造壁成功，在继续冲孔时，上面已经形成的泥石护壁突然坍塌并且漏水，这时已无法再进行泥石护壁，可以将钢护筒跟进到这个溶洞处堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟进几个溶洞。

桩基护筒根据其入土深度及实际施工条件，宜采用10-14mm厚的A3钢板卷制。其内径应大于桩径至少200mm，壁厚能使护筒保持圆通状且不变形。埋设及下沉，均采用振动锤振入至设计要求的深度，护筒刃脚应尽量置于粘性土中。护筒接长时，焊缝一定要饱满，保证不漏水。接口处要用加劲钢筋连接焊牢，直至打进超过溶洞所在位置或所设定的深度，然后再往孔内加粘土造浆冲孔。

4 施工中常见的问题及处理

4.1 塌孔

如果有透水层，当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层失稳，形成漏斗状塌孔。预防方法多采用钢护筒坐落亚粘性土层继续冲击成孔、补水和垫放工字钢及枕木的方法，而一旦发生塌孔，则首先应查明原因，继而采取相应措施，如：孔内局部坍塌，回填砂和黏质土混合物到坍孔处以上1-2m；若溶洞发育严重时，可拔出钢护筒，用粘土回填，并采用内护筒跟进穿过溶洞。

4.2 堵管

在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为堵管。其主要原因一是初灌时隔水栓卡管或混凝土本身坍落度小、流动性差等，二是机械发生故障或其他原因使混凝土在导管中停留过久，或灌注时间持续过长，使得最初灌注的混凝土已经初凝。前者主要处理办法为用长杆冲捣管内混凝土，后者则主要为灌注前仔细检查维修灌注机械，准备备用机械，混凝土中掺入缓凝剂等。

4.3 斜孔

由于溶洞面倾斜或出现探头石，致使钻头沿软的低的部位下滑造成斜孔。解决办法是回填片石，三次以上无法调正就无需再添，及时灌注水下砼，待强度形成后用小冲程打紧锤反复冲击，直至调正过来为止。但过大的冲程会导致成孔不圆，造成斜孔。

4.4 漏浆

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，并很可能导致情况进一步恶化造成塌孔、埋钻等事故，甚至会出现地面塌陷，影响周边建筑物的安全。

发生漏浆的主要原因，一是钻孔通过与地下水暗流相连的强透水性地层；二是遇到未填充的溶洞、溶穴、溶槽等。在处理时应及时向孔内补充泥浆，加稠保持泥浆浓度，减少孔内外压力差，有效护壁减缓漏浆速度，采用中小冲程钻进；向孔中回填粘土夹片石、块石等，反复冲击回填粘土以增加护壁的密实度和强度。

另水泥粘土或混凝土浆固结堵漏法及护筒跟进护壁堵漏法能取得更良效果：前者主要分为小裂隙漏浆和大溶洞漏浆进行处理，后者主要针对大型溶洞漏浆。

4.5 埋钻

埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后坍孔，钻头便被埋在孔中。人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺10m以内，地下水易于控制，没有大的承压力，人可以下到桩孔中去边挖坍落的泥石，边护筒跟进，一直挖到钻头位置，护筒也跟进到钻头位置。

5 结语

基于桩基溶洞的复杂性和危险性，在施工过程中应综合分析各种资料和数据，针对不同的溶洞类型制订相应的处理方案，对随时出现的新情况做好充足的准备。白虎山大桥对溶洞桩基的施工方案较为成功，经广西诚达工程质量检测有限公司检测，Ⅰ类桩比例达到该桥桩基总数的95%以上。此案例的施工经验是，在溶洞区桩基施工中对岩溶的处理需要结合地质资料，并综合考虑各种因素，选用既满足设计要求又能加快施工进度，以保障质量和安全的施工方法。