岩溶洞穴地区钻孔灌注桩的施工工艺探究

曹瑞普 张杰

摘 要：在岩溶洞穴特殊地质条件下，桥梁桩基施工过程中常发生卡钻、漏浆、斜孔等现象。本文结合贵州省安顺市马场大桥的施工经验，总结了岩溶洞穴地区钻孔桩施工工艺和施工要点，并对常见问题提出了相应对策。

关键字：岩溶洞穴 施工工艺 施工要点 对策

1.工程地质概况

马场大桥位于贵州省安顺市境内，属云贵高原剥蚀—溶蚀低中山、低山丘陵和高原盆地地貌，总体地势东低西高，地形起伏较大。马场大桥，全桥布置1*24+8*32+1*24m简支箱梁，全长347.668m，桥梁下部均为钻孔桩桩基础，共计12个墩台；桩基直径为125cm，钻孔桩最大桩长40m，最小桩长8m。

该桥位处于岩溶洞穴不良地质条件下，桥址处于露碳酸盐灰岩地层，地表主要为溶沟溶槽及溶蚀小孔；地下主要为岩溶洞穴。在各墩台钻孔中均发现有地下溶洞，一般呈串珠状发育，内为空洞或为软塑状黏土夹角砾充填，洞径多为0.5-6米。桥址岩溶发育深度在高程1216-1257m垂直带，局部并伴有溶蚀破碎带发育。通过地质钻探发现其中7#-3桩基处岩溶最大洞径约17m，为软土填充。

2.岩溶洞穴地区钻孔灌注桩施工工艺

2.1钻具及钻进方式的选择

针对马场大桥尤其是桩基7#-3的岩溶地质，岩溶溶洞较大，且呈串珠状分布（其中最大溶洞洞径为17m），施工技术难度大。为保证施工质量，确保施工进度及施工安全，采用钢丝绳冲击钻成孔并配合钢护筒跟进，主要是考虑小溶洞回填片石、粘土，大溶洞钢护筒跟进，冲击钻能够适应不同条件的钻进，在施工中方便提锤安装护筒、也可通过回填片石和黏土有效的处理斜岩、溶洞等问题，并能通过砸实挤密解决漏浆问题，从而有效地防止塌孔。

2.2施工工艺

2.2.1场地准备

首先检查场地是否平整，清除场地范围内的杂物、换除软土、整平夯实；开挖泥浆、沉淀池设置泥浆循环净化系统。

2.2.2测量放样

以测量控制导线点为基础，将桩位位置用全站仪进行精确放样，并设置护桩；冲击钻就位，测量误差控制在5mm以内。

2.2.3埋设护筒

孔口护筒直径比设计孔径大20cm，护筒长度为3m-4m；埋设护筒时用十字桩校正，护筒周围换填粘土并分层夯实加固，避免护筒下沉；护筒高出地面50cm，护筒倾斜偏差不得大于1%。

2.2.4钻机就位

护筒埋置准备无误后，冲击钻就位对准按零误差控制；机就位必须稳固。

2.2.5钻孔

开钻前须进行技术交底，技术人员现场书面通知机组，交待该机所钻桩基的孔径、孔深、护筒顶至桩底深度，地质柱状图及溶洞分布详图。

施工前根据桩基地质柱状图及岩溶分布，在孔口附近提前准备片石、黏土、水和水泥等，片石和黏土重量比例为1：1。同时开挖较大泥浆池，储备泥浆制备量，较正常施工时多出50m3的泥浆，以备漏浆时使用，同时加大泥浆稠度，采用优质膨润土或黏土现场造浆。

下面以桩基7#-3为例，根据桩基立面展示图中在钻进孔底标高1239.62m时有1.1m深度的溶洞，在1238.02往下有1m的溶洞，在1235.22m时有小于1m深度的溶洞，溶洞体积较小，即在钻进距该溶洞顶板时0.5m时，钻头采用小冲程低锤轻冲击、慢冲击，避免过大冲击振动溶洞，出现孔壁垮塌造成卡锤现象。

待冲击钻钻进到设计图纸上孔底标高为1233.92m显示最大溶洞顶不到一米时，开始放置钢护筒至孔内，护筒直径大于孔径10cm，每节长度为7.5m，壁厚能使护筒保持圆筒不变形；必要时用振动锤振动下沉，振动锤必须平稳，并固定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焊接的垂直度。待溶洞顶击穿后，钢护筒慢慢随振动锤振动下沉。然后护筒一节一节焊接入孔。当溶洞顶被击穿时泥浆面急速下降，这时应准备好相当的泥浆和粘土、片石，以备使用。

待将钢护筒下至最大溶洞底部后，再用冲击钻继续冲击到设计桩底。

2.2.6清孔并下钢筋笼

在终孔检查符合设计要求后，及时清孔，避免孔内泥浆沉淀至桩底，造成泥浆护壁失效出现塌孔现象。清孔采用换浆法将钻渣循环排出孔口至沉淀池，必要时人工采用掏渣桶将浮渣清除直至泥浆三指标符合设计规范要求，并经监理工程师同意后及时下钢筋笼。

2.2.7水下混凝土的灌注

混凝土采用导管法灌注，为了防止孔壁存在没有完全充填的溶洞，而使在灌注过程中混凝土的流失，进而造成导管埋深深度不够，形成断桩。要求导管的埋入混凝土的深度保持在5-9m，每次拆导管前要在不同的位置测量2-3个点，确认无误后才能进行。

3岩溶洞穴地区钻孔灌注桩施工要点

（1）开钻前，将桩基地质柱状图挂在钻机上，让每个施工人员都充分掌握溶洞的位置、大小和充填情况等资料；在钻进过程中，由现场技术员对施工人员进行跟班技术作业，随时测量孔深，并根据孔深确定地层状况从而采用不同的冲程和处理方法。

（2）桩基钻孔时在附近配备挖掘机和铲车，同时在孔口附近储存一定数量的片石、黏土、水泥。当钻至溶洞时及时回填片石黏土并循环冲击形成固壁，并及时补浆继续钻进。

（3）冲击至溶洞顶时，为防止溶洞顶板岩层软硬不一致、厚度不等时钻头受力不均而导致出现卡钻、斜孔，采用回填与岩层强度相等的片石黏土以平衡钻头。

（4）当回填片石黏土并循环冲击并不能解决漏浆现象时，可在补水后抛填袋装水泥并伴有片石黏土的混合物，然后进行小冲程冲击，如此反复操作，直到凝固后的水泥黏土浆把漏浆口封堵为止。

4岩溶洞穴地区钻孔灌注桩施工常见问题即对策

岩溶洞穴地区主要是碳酸盐灰岩地层，地表岩溶主要为溶沟溶槽及溶蚀小孔，该岩溶地区的特殊性决定施工过程中出现常见事故的现象不可避免。

（1）卡钻

卡钻主要原因是钻头在孔内碰到大的探头，石块落在钻头与孔壁之间；钻头未及时焊补导致钻孔直径逐渐变小，使钻头入孔冲击被卡住；上部孔壁坍落物卡住钻头。

处理措施：钻头上下活动，调整钻头方向，让石块落下；若孔径已变小，应严格控制钻头直径，并在孔径变小处反复冲刮孔壁，以增大孔径；若仍无效，则用小钻头放入孔内，冲击大钻头直至松动。

（2）漏浆

漏浆主要是钻头钻至溶洞时或者冲钻击振动引起孔壁脱石开裂，泥浆流向溶洞内，水头急剧下降，严重时导致泥浆护壁失效造成塌孔。

处理措施：在遇到漏浆现象时首先迅速补水并回填片石黏土，必要时掺加袋装水泥，循环回填冲击使孔壁挤压密实形成一道固壁。

（3）斜孔

斜孔是岩溶地区钻孔施工常见的问题。一般是因为孔底岩层为斜岩或岩层软硬不一，遇到探头石或溶洞顶板厚度不等，致使钻头受力不平衡倾斜冲击。

处理措施：抛填强度与孔内岩层一致的片石黏土小冲程循环冲击。

4.结束语

本文结合贵州省马场大桥的施工经验，对岩溶洞穴地区中钻孔灌注桩施工提出采用回填片石、黏土配合钢护筒跟进法等多项有针对性的施工工艺，并对施工常见问题：卡钻、漏浆、斜孔等提出了相应对策，从而为岩溶洞穴地区桩基施工提供了依据，具有一定工程使用价值。

参考文献：

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