岩溶地区桩基施工技术探讨

吕向辉（中铁四局集团安徽投资建设有限公司，安徽　合肥　230000）



岩溶地区桩基施工技术探讨

吕向辉（中铁四局集团安徽投资建设有限公司，安徽合肥230000）

众所周知，岩溶地区的地质条件复杂多变，桩基的修建又对施工条件和施工技术的要求很高，这也导致在很多类似施工案例中出现技术问题。因此在岩溶地区进行桩基施工时必须制定完善的计划，还要根据具体施工环境找到可能会出现的技术难题。同时还要结合施工单位的规模及技术攻关能力，找出施工企业的技术薄弱项，并按难易程度进行列表，这样会对施工项目的顺利进行提供更加有力的保障。铁路的修建往往会穿过岩溶地区，这样的案例相对较多，可值得借鉴的经验也很多。本文便以某岩溶地区铁路大桥桩基的施工为基础来进行探讨。

岩溶；桩基；施工技术

岩溶地区的地质情况较为多样并且极为复杂，在此地区会有丰富的地下水冲刷基岩的下部，使该地区形成土洞再进一步的发展成为大小和深浅都不一样的溶洞，在岩溶顶部较弱的地区，局部出现破碎或开口就形成能见洞的溶洞，或者是串珠样的溶洞，对施工会产生极大影响。桩基地下条件对其限制能力很强，对施工条件要求比较高，容易被外界环境因素影响。因此，在岩溶地区进行桩基施工时要提前对施工区域的地质环境进行充分考察，对可能出现的问题进行合理的预期和应对，将可能出现的问题对施工造成的影响最小化。

1　岩溶地区施工条件分析

图1　

岩溶是以地下水为主，地表水为辅，以化学过程（溶解与沉淀）为主，机械过程（流水侵蚀和沉积，重力崩塌和堆积）为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用，所产生的水文现象和地貌现象的统称。岩溶在具有溶蚀能力的流量充足的地下水的侵蚀下，经过一系列的物理及化学的反应，出现了溶洞、钟乳石以及暗河等多种形态。容易被侵蚀的岩层多为硫酸盐岩层以及卤素类岩层，而被侵蚀的较慢的岩层多为碳酸盐类岩层。土层较厚，硬度较高的岩层一般都经过了充分的发育，容易形成规模。但是如果岩层中含有大量的泥土，说明岩层发育迟缓，硬度低，较为松软。在岩层中如果出现具有大颗粒晶体的岩石，说明岩层发育状况良好，反之则意味着岩层发育不良。

2　岩溶地区桩基施工时常用技术处理

岩溶地区的环境非常复杂多变，尤其是在施工过程中，随时会出现各种问题。桩基的施工技术要求较高，因此在施工前必须做足充分的技术准备，以下以岩溶地区铁路大桥桩基的修建为背景进行技术处理层面的阐述。

2.1岩溶地区溶洞处理技术

2.1.1预防准备

对施工地点的地址资料如溶洞深度、高度、填充物类型等调查清楚。还要对填充物进行实地实验，确保材料选取无误。并根据每根桩基的具体地质条件选择施工方案。遇到大溶洞要报请建设、设计、监理共同制定处理方案。

2.1.2不同溶洞类型的处理技术

（1）轻微溶蚀，全填充、漏水或半漏水溶洞处理。该地质采用粉砂、硬塑或软塑状粘土，直接注浆固结即可。如果溶洞发育规模较小，漏浆量小的话，当填充物固话时，可直接冲孔。

（2）半填充或空洞，洞高小于2m。该情况应先填碎石或干砂，然后注浆或直接灌注混凝土。洞高在2～5m时，填充物应选为软塑状粘土、岩块或空洞，须向洞内填砂子。

（3）填充差或空洞，且洞高大于5m。此种情况为防止泥浆流失，造成孔壁坍塌，需要采取护筒跟进的方法。

2.2岩溶区钻孔技术处理

2.2.1钻孔前及进行时的技术处理

在进行开钻之前，首先要在保护筒里增添一些粘土，如果地表明显能够看出松散时，需要往里面添加适当比例的石片和干净的水。有时还会碰到漏浆和溶洞情况，此时为了避免发生隐患和潜在危险，可以采取如下技术处理方式：

（1）先注浆后钻孔。当对岩溶区的地质情况有了较准确的掌握后，进行桩基施工之前，要用适当的化学浆对各式各样的裂缝、小洞、小溶槽实施填补，保证桩基周围的环境完整，防止钻孔时出现塌孔、泄浆等隐患。

（2）钻孔漏浆处理。一旦发生漏浆现象，要及时补填粘土、片石等掺杂物，同时用冲锤多次冲击，将填充物挤压密实，使护壁更加坚固，便于钻孔成型，此技术处理对串状熔岩和小型溶洞比较有效。

（3）先灌混凝土后钻孔。如果钻孔发生漏浆，且为较大的溶洞，此时需要具有和易性、流动性的填充物进行填孔，而混凝土刚好就满足要求，可以较为严密地封闭洞孔，使钻孔可以继续进行。

（4）再钻孔处理。在下次钻进之前，应当将黏土和毛石补进孔里，这时要观察孔内的泥浆现状和进入的深度，还要根据实际情况准备时刻补充黏土和毛石。

2.2.2钻孔完成后技术处理

完全完成钻孔后，一定要对倾斜度、直径和钻孔的深度进行检测，确保它们都在适当范围之内。接下来需要将孔里的一些石渣进行大清理，确保沉渣的厚薄程度和泥浆比例都满足施工要求，然后再将钢筋笼放入孔内。

2.3岩溶地区钢护筒跟进法及加固技术处理

图2　

钢护筒的制作过程虽然不是很复杂，但却对整个桩基的影响至关重要，所以其制作及安装过程必须确保合规。钢护筒要进行预埋，且比桩径大40cm厚8cm，长度5m左右，小型溶洞在钻孔前先压浆，为保证钻进过程中踏孔，采用膨润土护壁。另外特别要注意护筒缝隙的焊接，可以再加钢板进行补焊，从而避免桩锤在其内运动时致使筒壁缝破裂。

2.4岩溶地区的钻孔清理处理技术

2.4.1清孔设备要求

应当根据具体的施工地质选取不同的钻机及与其配套泥浆反循环系统。

2.4.2第一次清孔

在钻孔桩钻至设计标高的时候，首先利用泥浆循环系统对钻孔桩进行第一次清孔，随后进行检查，当孔径、孔深、入岩深度、垂直度等符合要求时，开始下钢筋笼和导管。

2.4.3二次清孔

不断使泥浆进行循环，使孔内泥浆及沉渣翻出流入泥浆池，沉淀后由泥浆泵重新打入孔内反复循环，使沉渣厚度达到要求。

2.4.4质保技术

首次清孔时，根据钻机类型采取5～8h的清孔时间，孔内抽出的泥浆要净化充分，同时要对该泥浆进行现场取样以保证重新流入的泥浆的质量。

2.5混凝土灌溉技术处理

图3　

混凝土的灌溉应当在放入钢筋笼之后进行，一旦灌溉开始便不能间断，因为每斗混凝土的灌溉都应当在合理范围内尽可能地缩短。同时导管的卸除也要快捷，通常不得多于一刻钟，也不能中断。灌溉中要时刻观察混凝土的厚度，使其埋深维持在3m左右，但不能超过6m。灌溉中常用技术处理方法：①不能把导管埋的过浅，一般要大于1m。②将导管的下部离桩基的地部距离维持在0.35m左右。③确保导管的密封性，避免漏水而引发不良后果。④对于在水下的桩基，其高度应比预计的稍高0.4～0.6m。⑤灌溉中尽量避免溶洞对施工的影响。

3　岩溶地区桩基施工时常见问题及解决策略

由于桩基施工限制条件较多，容易受到外界环境因素影响。一旦受到影响，就可能会出现问题，耽误施工。所以我们应对这些问题提前了解，并作出应对方案。下面着重说明一下施工中常遇到的问题及解决方法。

3.1岩溶地区常见问题及应对

（1）对孔壁及其大小的具体情况很难把握，所以会对钻头的工作造成隐患。

（2）对溶洞的具体连通情况估计不够精确，可能会造成泥浆外流，最终导致孔壁坍塌的危险。

（3）施工前的勘测工作，往往不够准确细致，为以后的施工埋下了巨大的隐患，甚至会产生其他技术难题。

针对上述问题，可以采取这些措施进行规避和解决：首先应当尽量避免雨天作业，并做好防洪工作。其次，前期的地质勘测工作必须认真细致地进行，如果遇到难以解决的问题，可以聘请一些专家进行实地分析。最后，要学会总结，不能老是依靠自己以前的经验及经典案例，要注重实际，避免纸上谈兵的隐患。

3.2施工中常见问题及解决策略

3.2.1钻头被卡

出现这种情况时，可以采用以下方法处理：①在钻孔机进入容易出现碎石的岩层时，将粘土填入钻孔，并且加大泥浆比重；②在钻机进入大型的岩洞时，将钻桩更换为小型，对溶洞顶壁进行冲击；③准备特质的小型的钢钻头，在出现卡钻的情况之后，使用特制的小型钻头将卡住钻头的岩石击碎。

3.2.2钻头被埋

在岩溶地区进行桩基施工时，施工地点下方的溶洞顶壁可能相对而言较为薄弱，如果施工时钻桩的运行幅度过大，就可能会导致施工地点溶洞的塌陷，一旦应对不及时便会出现埋钻的情况。应对方案：在岩溶地区进行桩基施工时尽量减小钻桩的运行幅度，防止施工地点溶洞的塌陷，并且随时做好运输钻机的准备，一旦出现埋钻事故，离开将钻机运离施工现场，减少损失。

3.2.3泥浆外流

之所以会出现这一事故，主要有两方面的原因：①钻头进入了只进行了小规模填充甚至并没有进行填充的较大型溶洞时，钻孔内部突然失去压力，地下水因此对钻孔内部进行冲击，导致钻孔塌陷，导致泥浆大幅度外流；②在向钻孔内浇灌泥浆时，在钻孔内部侧面所受压力的作用下，泥浆沿着地下的裂缝或者溶洞不断外流，导致钻孔洞内内部的泥浆总量下降。应对方案：在进行钻孔施工的同时，准备大量的质量上乘的粘土，一但出现泥浆外流的情况，应当立刻将钻头从钻孔内部取出，并且向钻孔内部填充泥浆，保证钻孔内部的泥浆量不会下落。还可以先将碎石填入钻孔内部，利用钢管和碎石料斗进行填充。

3.2.4钻孔塌陷

以下情况容易出现钻孔坍塌：①钻头遇到了土洞、岩洞或者裂缝，泥浆顺着这些地方外漏，改变了钻孔内部的受力结构，导致钻孔坍塌；②施工地点存在大规模的土洞、岩洞或者流沙等不稳定的地质结构，在这种地形上施工容易造成钻孔坍塌，甚至是钻机坠入地下。应对方案：①确定钻孔底部填充物的厚度，保证在遇到小规模的岩洞、土洞及缝隙时可以及时填充；②对施工时所用的泥浆进行严格控制，保证泥浆符合施工标准；③如果在工程进行过程中出现了泥浆严重泄漏，可以在钻柱上添加全护筒，减少泥浆大规模泄露导致钻孔坍塌；④一旦发生了钻孔坍塌，应该时刻注意向钻孔内补充泥浆，控制钻孔内泥浆高度，同时减小钻机的工作幅度，对钻孔进行加固，防止钻孔坍塌范围加大。

3.2.5钻孔偏斜

由于岩溶地区地势起伏变换，存在着大量的沟槽。岩洞、土洞等，而且在岩溶地区很多地方岩石与软土同时出现。钻机在土质较软的地点进行钻孔工作时钻机会发生一定的移动，或者钻机在工作时钻机底部基座土层倾斜都会导致钻孔偏斜。应对方案：在钻头进入岩层的地点要时刻观察钻机上钢绳在钻机钻孔过程中的状态，对钢绳上显示出的与垂直方向上的偏差随时进行调整。如果由于钻头遇到坚硬岩石而引起的偏差，可以使用小型特制钻头击碎坚硬岩石。如果已经发生了钻孔偏斜，应当对钻孔进行即刻修正。钻孔的修正方法以1m为标准，如果钻孔短于1m，应该降低钻机的工作幅度，对钻孔进行不断地打磨修正；如果钻孔长度在1m以上，应该对钻孔进行填充，再对钻孔进行不断修正。

3.2.6桩柱断裂

岩溶地区地下溶洞是具有连通性的，因此在灌入泥浆时对泥浆的量很难把握，也很难把握是否会出现大规模泄露泥浆时事故，一旦出现泥浆的大规模泄露，就会导致桩柱断裂。应对方案：在施工前准备好大量的泥浆，保证施工现场随时可以有足够的泥浆使用，保证泥浆量足够应对可能会出现的问题。一旦施工现场出现泥浆泄漏后，立即将泥浆的导入管插入泥浆中，并不停地向钻孔中灌入泥浆。如果泥浆罐入量超标，可以暂时停止灌入泥浆，等待一会，在进行泥浆的灌入。

4　结束语

通过上文的介绍，可以看出由于岩溶地区的地质环境复杂，所以对桩基施工造成的阻碍较多。因此在施工前需要工作人员对洞施工现场及其附近的环境进行考察，并结合考察结果对施工过程易出现的问题进行分析和预处理。对施工单位来说，工程中最重要的就是时间和质量。这一要求使得施工单位在施工前应该注意做好应对问题的准备，保质保量的按时将工程完成。

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2016-3-28

TU753

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2095-2066（2016）11-0039-03