浅谈岩溶地区钻孔桩监理工作

高伟奇

（北京铁城建设监理有限责任公司， 北京 100855）

0 引 言

岩溶是石灰岩长期受地下水溶蚀而形成的空洞，其大小、形状各不相同。我国是个岩溶广泛分布的国家，在我国中、南部地区，有数不胜数的岩溶景区，其形状千姿百态、山峰陡峭秀丽和景观奇异，吸引了大量中外游客。然而当桥梁桩基础遇到岩溶地质时，岩溶的隐蔽性、多样性和无规则性给工程施工带来了极大的困难，是工程施工中较为多见的不良地质。笔者结合湖南省怀通高速公路江市特大桥的溶洞桩基施工，总结了该方面的经验，为从事类似的施工提供参考。

1 工程情况

江市特大桥位于包茂国家高速公路湖南省怀化至通道高速公路第 06 标内，起点 K34+703.5，终点 K37+320.5，全长 2 617 m。本桥基础均采用钻孔灌注桩基础，其直径为：φ1.2 m、φ1.5 m、φ1.8 m 以及φ2.0 m，共计 670 根桩基；桩长多分布在 25 m～35 m，最大桩长为 50 m；均为嵌岩桩基础，混凝土为水下 C25 混凝土。

桥位分布在粉质黏土，沙砾层，强风化岩，中、弱地质带上。区内河、渠、塘、湖纵横交错，水域密集，地表水系发达，地下水位较高。该地区破碎带和溶岩地质发育成熟，单体溶洞洞高 0.4 m～2.5 m 不等；且存在“糖葫芦”状的多层溶洞，最多 5 层，总深度达 5 m。溶洞多为半充填状，个别溶洞内无充填，充填物为软-流塑状黏性土及少量灰岩碎块。

2 监理在施工方案中的建议权

2.1 钻机选择的建议权

监理工程师应了解地质资料并结合现场实际情况对钻机选择提出指导性建议。目前在国内进行嵌岩桩基成孔施工主要有人工挖孔、回旋钻机成孔和冲击钻机成孔三种：人工挖孔适用无水或少量地下水地区；回旋钻机适用土层地质，不适用岩石地质钻孔；冲击钻机则适用各类地区及各类地质条件。

通过对地质资料的分析，发现绝大部分桩位处存在溶洞和裂隙，溶洞及基岩破碎带，而且局部存在多层溶洞，嵌岩深度较大，故本工程采用冲击钻机施工。

2.2 施工方案选择的建议权

监理工程师是指导施工，而不是指挥施工，所以必须要做好对各种施工情况的全面分析，进行对比，最好的方法就是补充勘察，以事实说话。

根据逐桩补勘地质资料和对地质情况的分析，在假定施工方案的前提下进行优缺点比较，从质量控制、进度管理、投资效益、安全风险等方面进行综合分析(见表 1)。监理工程师应切记分析是为了选择当时合适方案，而不是否决方案，任何方案都有其优缺点，即使暂时不是最合适的方案，但是遇到特殊情况也可以做为备选，或者作为应急预案处理。

表1 各类施工方案比较

经详细对比，监理分析如下。

①针对地下水丰富、无充填和半充填溶洞较多，假定方案一工艺复杂、造价高，且本工程地下水丰富，故不采用。

②假定方案二的适应性较强，且造价低，工程所在地有丰富的片石和黏土资源，因此本工程选用方案二施工。

③假定方案三适用各种情况但其工程造价过高，因此作为“糖葫芦”状的多层溶洞施工的应急方案。

3 钻孔施工过程监理需要掌握的内容

3.1 监理工程师必须掌握溶洞类型及判别

根据江市特大桥地质资料进行分析，将溶洞按发育程度分为三类：轻微溶蚀、一般溶洞、无填充物溶洞。其判定方法如表 2。

表2 溶洞类型及判别方法

3.2 监理工程师要熟知溶洞处理方法

施工前，监理工程师应根据钻探所得地质资料，预先判别溶洞类别，熟悉掌握以下 3 种方法的监理程序和控制要点。

3.2.1 回填片石、黏土法的监理控制

对于轻微溶蚀和一般溶洞，监理工程师在钻进至近溶洞顶 1 m～2 m 时，采用 50 cm 短进尺，指定专人观察，判定是否进入溶洞区。

在进入溶蚀地段后，迅速督促施工单位采用黏土+片石回填，并及时补浆。回填用片石大小要控制在 15 cm～30 cm之间，回填用黏土含砂量要小于 5%，回填时片石和黏土含量为 6：4。

钻进采用低锤轻击，监理工程师应要求施工单位每进尺0.5 m～1 m 回填一次，反复冲击回填时，成孔，直至穿过溶洞。

钻进过程中采用优质泥浆，加大泥浆的悬浮能力。如孔底标高超过溶洞底标高后仍有泥浆泄漏等溶洞未能完全封闭现象时，应督促施工单位立即进行回填片石+黏土，必要时可掺入适量的水泥；若孔内泥浆水头正常，即可继续钻进成孔。

3.2.2 回填素混凝土法的监理控制

对采用回填片石、黏土处理后钻孔仍然漏浆溶洞处孔壁薄弱的，应督促施工单位立即采用不低于 C20 混凝土加片石(等量)进行回填，利用钻头低冲程冲击，使混凝土充分挤入孔壁(为防止裹钻，每投 3～5 袋搅动一次)，直至填至溶洞顶以上 1 m～2 m，然后用黏土填满钻孔，静止 10 d～15 d 后，重新进行钻孔施工。

3.2.3 全护筒跟进法的监理控制

在本桥施工过程中，遇到最大 5 层的“糖葫芦”状溶洞，且洞内充填物少、两洞间的间隔厚度小(最小 0.5 m 左右)，此时应要求施工单位必须采用全护筒跟进法施工。

根据溶洞埋置深度选择钢护筒壁厚，一般选择 δ=10 mm钢板，底节 1.5 m 护筒选择壁厚 δ1.5=16 mm 钢板制作。钢护筒焊接时，以内壁对齐焊接。

冲击锤头直径与钢护筒直径选择：

冲击锤头直径 φ=φ0+2δ1.5-40 mm。

钢护筒内径 φ1=φ0+20 mm。

钢护筒长度 L=L1+1m。

其中 φ0为设计钻孔桩直径；δ 为钢护筒壁厚；L1为孔顶标高至最下层溶洞底标高差。

监理工程师应在入岩后，要求施工单位开始第一次跟进钢护筒，钢护筒下沉采用自重辅以振动锤，下沉过程中监理工程师应严格控制钢护筒垂直度。在岩层中钻进时，钢护筒每 1 m 跟进一次；并对钻头进行补焊，以确保成孔直径。

在穿越溶洞过程中，监理工程师应督促施工单位及时向孔内回填片石，片石强度要求不低于溶洞岩层的本身强度，同时严格控制冲程，防止钢护筒受挤压变形。钢护筒达到最后一层溶洞底下 1 m 后，即更换正常直径的锤头进行钻进，直至终孔。

3.3 监理工程师全过程控制还应注意的事项

监理工程师在监理溶洞处理过程中，还应注意以下几点。

(1)进行混凝土填充施工时，必须待混凝土凝固后才能进行重新钻孔，一般等待时间为 10 d～15 d。

(2)严格控制泥浆质量，确保泥浆的高黏度、高悬浮能力。

(3)采用全护筒跟进法施工时，严格控制桩孔垂直度，并加强对钻孔直径的检查，以确保钢护筒顺利下放。

(4)接近岩溶地段，在冲击钻锤头击穿溶洞顶板时，要采用低锤轻击，此时提升钻头时要控制提升速度，出现卡钻后不可强行用力提升，应慢慢上下活动锤头，待松动后再缓缓提出。

4 监理工程师在灌注混凝土时的监理控制

钻孔达到设计图纸规定深度，经监理工程师检查合格后，应要求施工单位迅速清孔，并安装钢筋笼及时灌注混凝土。清孔时要采用优质泥浆转换法进行清孔，不得用清水代替泥浆进行转换清孔。

混凝土采用导管法进行，监理工程师应严格控制导管埋深，在整个灌注过程中，导管在混凝土中埋深 4 m～6 m。灌注过程中监理工程师应常用测深锤(测绳)探测孔内混凝土面位置并及时调整导管埋深。整个监理过程，从钻孔至混凝土灌注完毕确保连续。并要求施工单位对机械、人员、材料等方面统筹安排，以最短的时间完成每一道工序，以防坍孔、堵管等问题的出现。

5 结 语

本文结合江市特大桥钻孔桩施工的具体情况，针对不同的岩溶发育，总结出以下几点作为监理工程师指导施工单位的建议。

(1)对于轻微溶蚀和全充填溶洞采用回填片石、黏土法施工，能够有效地控制桩孔护壁强度和完整性，能够满足钻孔桩灌注要求，经济合理。

(2)对体积较大、形状复杂的溶洞，采用预先回填混凝土，然后进行钻孔施工，该方案经济，处理效果好，适应性强。

(3)对于无充填的多层溶洞，采用全护筒跟进，辅以回填片石、黏土和注浆的钻孔桩施工方案，不仅可防止孔壁渗透、坍塌、漏浆等严重的问题，且可有效控制水下混凝土灌注时净浆的流失。

岩溶地区简单的回填片石、黏土、水泥等处理方案进行钻孔桩施工是一种经济、简单的解决措施。但对超长超大的单层溶洞、多层溶洞以及严重涌水、严重塌方的溶洞采用全护筒防护更为有效。只有对不同的地质情况采取对症的预防、准备技术措施，才能安全、经济、有效完成桩基础施工。本工程 99% 以上的桩基采用简单的回填法施工，快速完成钻孔桩施工任务，经动测和钻芯取样，Ⅰ类桩 98%；相对采用预注浆法和全护筒跟法分别节约经济成本 10% 和 35%。工程实施达到满意的安全、质量、进度、经济效果。为以后溶洞地区桩基础施工提供参考。

[1] GB/T 50319-2013，建设工程监理规范[S].

[2] JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[3]罗骐先，王五平. 桩基工程检测手册-第三版[M].北京：人民交通出版社，2010.

[4]高晓玲.岩溶区段大直径钻孔灌注桩施工技术[J]：铁道建筑技术，2010(1)，

[5]颜建平.岩溶地区桩基施工浅析[J].岩土工程界.2009(4)，