岩溶地区桩基施工技术探讨

王铁华　王刚　许季玲

摘 要：岩溶地层因其特殊性，桩基础冲孔灌注桩施工难度较大，施工质量难以保证，后期运营存在安全隐患。文章针对冲孔灌注桩在岩溶地层中施工时遇到的问题进行了分析，提出了相应的技术对策。

关键词：岩溶地区；桩基技术；对策

1 概述

具有岩溶地貌的地区就是常说的岩溶地区，岩溶地区的水对可溶性岩石进行溶蚀、冲蚀、潜蚀等作用，其中以溶蚀为主，溶蚀后形成溶洞。

溶洞种类很多，按其填充状态可分为无填充、半填充和完全填充这3类，按其填充物的性质可分为粘性土、砂砾和稀土这3类，按其漏水情况可分为漏水和不漏水这2类。

正是由于岩溶地区岩溶形态、充填物、地下水流动的复杂性，施工中主要有泥浆漏失和坍孔、孔壁失稳、偏孔与斜桩、混凝土流失、断桩等现象发生，给施工质量及安全带来隐患。作者通过多年来的经历，对岩溶地层桩基施工提出了一些应对技术措施。

2 事故原因及技术对策

2.1 泥浆漏失与坍孔

2.1.1 事故原因

因岩溶地层中溶洞广泛存在，溶洞贯通性高，桩基施工时极易出现泥浆漏失情况，造成钻孔内无法保持合理的水头高度，使地下水涌入孔内产生由外向内的侧压力，造成孔壁失稳坍塌。

2.1.2 技术对策

采取措施：（1）在孔口附近备足优质黏土、片石，当出现漏浆现象时，立即用挖掘机向孔内回填黏土，必要时向孔内投入整袋水泥进行堵漏。（2）如漏浆数量有限，在回补浆液后浆面恢复，则表示遇到的是不连通溶洞，若进尺正常，则表明溶洞较小，可继续钻进；若进尺突然加快，则表明遇到较大的填充物不密实的溶洞，向孔内抛填片石反复冲砸，使孔周围形成完整的护壁，继续钻进。（3）如漏浆数量较大，回补浆液后，孔内浆面不回升，则表明遇到了连通的地下溶洞，采用向孔内抛填片石再反复冲砸的办法进行堵漏，直至浆面不再下降。（4）如判断溶洞较大，溶洞内无填充物或填充物较少时，可选择向孔内放入固定的钢管，钢管上置碎石料斗，向洞内灌入碎石，投料时振动钢管以防止堵塞。注浆时注浆管必须插入填充物底部，边注浆边缓慢提升。为防止浆液流失太远，可采用间歇注浆方式，注浆10天后可进行钻孔。

2.2 偏孔与斜桩

2.2.1 事故原因

岩溶地区当冲桩机施工时，冲锤易沿着溶沟、溶槽的基岩斜面而倾斜下滑，或因溶蚀造成底板不平，锤头下落后发生歪斜，使锤头中心偏离桩孔中心，造成偏孔，使钻出的桩孔垂直度偏离设计范围，钢筋笼也会随桩孔而倾斜，或者钢筋笼无法下到桩底，影响桩身质量。

2.2.2 技术对策

（1）填块石：冲锤出现偏位或倾斜，钢丝绳摆动较大倾向一边时，要停止冲孔，把冲锤拉起，检查冲锤是否出现蒜头型，如出现蒜头型则要把冲锤修焊好并在孔内回填石块，采用填石修孔法用冲锤将石块夯压实，使孔底平衡受力，再起锤慢慢冲进。（2）填混凝土：如果填石修正效果仍达不到设计要求，可采用孔斜段浇灌高标号水下混凝土，待混凝土凝固后再行冲击修孔（一般需等10天左右），使孔底作业面强度均匀，让冲锤垂直冲进，纠正斜孔。（3）直接开挖埋护筒：对于基岩埋深较浅的桩可先用机械开挖，直接用人工埋设钢护筒，这样可保证钢护筒的筒身垂直度，起一定的导向作用并能平整基岩岩面，对于防斜有一定的效果。（4）使用长筒冲锤：可采用长筒冲锤进行冲孔。长筒冲锤做法是用直径稍小的厚壁钢护筒焊上锤牙和提引机构，其长度一般在5m以上，具体可根据实际情况进行增减，其特点是具有较好的导正性能，保证桩孔垂直度。

2.3 混凝土流失

2.3.1 事故原因

在岩溶地区进行冲孔桩施工时，由于冲锤冲击挤压粘土造壁作用，一些溶洞可能得到临时封闭，冲孔时不会漏浆，但是在灌注混凝土时，由于混凝土的比重较大，且在灌注过程中混凝土自由下落产生较大的冲击力，使临时封闭的孔壁破裂，混凝土大量流失，有时在灌注混凝土时尚无异常，但灌至桩顶后一段时间内会发生混凝土面下降，这是由于临时封闭的孔壁无法承受混凝土的重量而裂开，造成混凝土漏失。

2.3.2 技术对策

（1）控制混凝土指标：控制混凝土的和易性、坍落度等指标，保证符合设计和施工要求；（2）加大混凝土的初灌量：为了防止初灌时因混凝土的冲力造成桩底穿孔而使混凝土流失，导致桩底断桩，可加大混凝土初灌量，保证初灌后埋管高度不能小于1m；（3）适当加大导管埋深：灌砼时对于一般桩径在1～1.5m以内时保持埋管深度6～9m较合适，若混凝土供应连续，可适当加大埋管深度，减少拆管次数，特别是在溶洞分布段，不盲目拆卸导管；若混凝土供应较慢，则需加入缓凝剂，保持初凝时间比混凝土供应间隔时间1小时左右，埋管深度控制在4～8m，防止导管与混凝土凝结。同时加密对混凝土面上升的探测，判断不同桩孔段超灌情况及混凝土埋管深度；（4）慢拔导管：起拔导管时，切忌以快速上升的方式起拔，应慢慢起拔，确保砼的密实性和防止超拔；（5）增加桩顶超灌：灌注砼至设计桩顶标高后，不立即拔出导管，保持埋管2～4m，观察砼面稳定情况，当混凝土面下降时，及时补入混凝土，避免桩顶高程误差，同时适当增加桩顶混凝土超灌量。（6）下钢护筒：对于溶洞较大的桩孔，采用钢护筒进行隔离，防止混凝土流入溶洞。

2.4 断桩

2.4.1 事故原因

断桩是指混凝土凝固后不连续，中间被疏松体或泥土填充形成间断的桩。在岩溶地区因为溶洞的存在，灌注混凝土时由于混凝土突然流入溶洞，使砼面骤然下降，导管底露出砼面造成断桩，或底部有溶洞使初灌混凝土不够高度使导管底露出砼面造成断桩，也可能因清孔后又造成塌孔使孔底沉渣厚度超标而断桩。

2.4.2 技术对策

（1）注意清孔质量：清孔时保持泥浆浓度，在保证灌注混凝土质量的同时保证孔壁的稳定，防止再次塌孔形成沉渣，同时清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。（2）控制导管底部高度：成孔后必须准确量取孔深，计算好需要的导管长度，下导管时控制导管底与桩底的高度为20～40cm，太高会使混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土离析；太低又容易堵管。（3）控制初灌量：灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量，保证初灌量不能小于计算的数量。（4）控制埋管深度：混凝土浇注过程中，应随时测量混凝土面的标高和计算导管的埋深，初灌后埋管深度不能小于1m，并立即续灌混凝土，其他部位保持埋管深度6～9m，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。（5）慢拔管、慢浇砼：因混凝土在灌注过程中或灌注后数小时内容易出现突然下降的情况，因此在灌注时适当放慢灌注速度，当接近桩顶标高时不要急于完工，继续灌至设计桩顶标高以上1～2m左右，将导管上拔至埋管2～4m左右时稍作停顿，观察混凝土面半小时左右，若混凝土面不下降，则拔出导管。

3 结束语

综上所述，在岩溶地层进行冲孔桩施工时，难度较大，但应对的方法也很多。总体来说，当溶洞高度小于3m时，采用“抛填造壁”的方法，即填入直径0.2～0.3m的片石和粘土；当溶洞高度大于3m时，采用“抛填造壁”的方法无法奏效时，采用钢护筒跟进法施工；当竖向溶洞较多，桩孔较深，钢护筒跟进困难，不能一层跟进到底时，可先下一层大护筒，大护筒直径应大于桩径200mm左右，当大护筒不能下沉，下面的溶洞又无法处理时，需下一层小护筒跟进，小护筒的直径大于桩径100mm左右，直至穿过溶洞；这些方法都能提高岩溶地区桩基的施工质量。