浅议桥梁桩基施工中的溶洞处理技术

王锁义

（中铁十二局集团第一工程有限公司　陕西西安　710000）

前言

建筑行业的科技发展带动了建筑经济的发展，使得建筑行业的竞争越来越激烈，作为建筑产业背景下较为重要的高速公路桥梁工程而言，建筑企业需要加强对施工技术的研发，提升自身的市场竞争力，促进建筑行业经济的良性发展。因此，本文选择桥梁桩基施工中的溶洞处理技术进行分析，以期为建筑企业的技术研发提供帮助。

1　工程概况

本文将广东肇庆地区的某高速公路桥梁桩基施工工程作为研究对象，结合广东肇庆地区的地质状况进行溶洞处理技术的分析。根据施工企业的地质调查资料可知，该地区的新构造运动相对频繁，存在显著的断裂活动以及岩浆活动，在新构造运动的作用下，高速公路桥梁施工地区形成了近期隆起带（被称为云浮隆起）以及近期拗陷带（被称为三水坳陷），但是该区域并没有出现过较大的区域性活动断裂通过，是相对稳定的区域。按照《广东省地震烈度区划图》可知，该区域的地震烈度是6°，地震动反应谱特征周期是0.35s，总体看来地质状况较为稳定，能够用于高速公路的修建。但是在实际的修建过程中，该高速公路桥梁桩基施工过程中，存在较多的溶洞，对高速公路的正常施工造成了负面影响，要求施工人员应用合理的溶洞处理技术，保障桥梁工程的按期完工，具体的溶洞处理技术将在下文进行叙述[1]。

2　桥梁桩基施工中的溶洞处理技术

2.1　溶洞处理方案

就目前的技术研发现状而言，常用的溶洞处理方案有如下三种：①桥梁跨越式，该处理方案需要应用到较多的施工材料，如钢筋、水泥等，成本相对较高，经济性较差，而且施工时间比较长；②钻孔压浆法，该处理方案适用于小溶洞的处理，并不适用于大规模的溶洞，如果施工钻孔压浆法处理大型溶洞，不仅会花费大量的施工时间，还会浪费混凝土原料；③强夯法，该处理方案应用的施工材料相对较少，施工时间也比较短，应用较为广泛。

在广东肇庆地区的某高速公路桥梁工程中，共钻取了64个钻孔进行地质勘察，勘察的结果显示，共有30个钻孔中发现溶洞，见洞率高达46.9%，溶洞相对较多，再加上广东肇庆地区复杂的地质条件，施工企业全面考虑施工方案的可行性、经济性及安全性，最终选择钻孔压浆法作为溶洞处理方案。具体的方案比对分析如表1所示。

表1　溶洞处理方案对比表

2.2　溶洞处理方法

2.2.1施工前的准备

在进行溶洞处理方案的实施之前，施工企业需要和设计部门进行合作，共同完成施工前的准备工作。施工企业首先要安排勘察人员进行溶洞形状、范围和深度的勘测，明确溶洞的具体状况，从而明确溶洞处理方案及相关参数。基于钻孔压浆处理方案，当溶洞的形状、范围及深度有所不同时，采取的施工工艺也有所差异。

①如果溶洞的深度相对较浅的时候，施工人员能够通过高压水枪进行溶洞内部淤泥和杂质的清洁工作，并向溶洞中注入混凝土，完成溶洞的填充工作；②如果溶洞的深度相对较深，但是宽度较小的时候，施工人员能够利用混凝土土桩的施工方式完成溶洞的处理，比如施工人员可以在溶洞内部进行级配砂石的回填，在灌砂完成之后进行注浆，需要注意的是，填砂量的计算需要根据成桩直径和堆积体形成的规律进行计算，并使用压风机进行砂石的压入，避免溶洞内出现高压，不利于灌浆；③如果溶洞的深度相对较深，且溶洞内部含有软粘土的时候，施工人员首先要采取钻孔处理，然后再进行砂石的填充及灌浆；④如果岩溶位于基础地面的时候，施工人员直接将混凝土盖板覆盖在岩洞之上即可[2]。

2.2.2钻孔方式的选择

在使用钻孔压浆法进行溶洞的处理时，施工人员需要合理选择钻孔方式。常用的钻孔方式包括人工钻孔方式、旋转钻机成孔方式以及冲击钻进成孔法这三种。钻孔压浆法主要应用冲击钻进成孔法。该方法的应用原理如下：利用钻头自身的质量，对施工区域进行冲击，从而形成相应的孔洞。该方法适用于广东肇庆地区的地质条件，即砂类土地质、地质软硬分布不均匀以及岩面倾斜程度较大。在该高速公路桥梁工程中，施工人员在应用冲击钻进成孔法的时候，选择的孔径为1.5m，并将钻孔深度控制在500cm以内。具体而言，该高速公路桥梁工程的钻孔施工如图1所示。

图1　冲击钻进成孔法施工图

另外，在实际的溶洞处理施工过程中，不可避免地会出现如下问题，对溶洞处理效果造成负面影响，要求施工人员采取有效的措施解决这些问题。具体而言，常见的问题包括漏浆问题、塌孔问题和地面塌陷问题，要求施工人员在施工中注重上述问题的防控。

2.2.3溶洞处理具体施工流程

在大部分溶洞处理中，钻孔压浆法的施工流程大致相同，施工企业需要按照图2的流程开展施工。

本文主要选择上述施工流程中最具代表性的钻进技术及多级钢护筒护壁进行分析。

图2　钻孔压浆施工流程图

（1）钻进技术，施工人员首先要应用回钻转桩机进行钻进，在施工设备的钻头进入到岩溶层之后，再使用冲击钻机进行冲击钻进成孔。在钻进成孔的过程中，施工人员需要应用吊机进行辅助施工，保障施工的安全性及质量。具体的施工过程中，施工人员需要在钻进的同时注重护臂工作，避免溶洞处理施工中出现塌孔现象；在钻头接近岩溶层的时候，施工人员需要使用填充物进行钻孔的填充，然后采用低垂密击的方式使用冲击钻机的钻头将填充物挤压进裂隙中，并实施监控护壁泥浆的状况，避免溶洞处理出现质量问题，最后进行补充泥浆处理，避免因为浆面下降导致塌孔事故的出现。

（2）多级钢护筒护壁，在该高速公路桥梁工程中，施工人员在进行外桩施工时，因为机械钻孔过程中桩基穿过溶洞，导致施工中出现了较为严重的漏浆现象。施工人员立即采用常规处理方法，进行强风化片石、木屑、水泥以及稻草等材料进行回填冲孔。但是因为该地区的溶洞相对较多，桩基竖穿的溶洞不仅数量多而且十分密集，在漏浆处理的过程中，出现了塌孔事故，而且每一次塌孔面积不断增加。施工企业只能强制停止施工，研究问题的解决方法，最终采用多级钢护筒护壁的方式，解决漏浆及塌孔问题。该方法的具体实施流程如下：

首先，计算出岩溶层的粘土厚度，使用直径为94cm的钻头，将粘土层钻取深度为100cm左右的孔洞，将钢护筒放置于钻孔中，需要将钢护筒放置于和钻井深度一致的位置。具体的钢护筒参数如下：使用直径为90cm左右、每节高度在2.5m左右、筒壁厚度为8mm。需要注意的是，在进行钢护筒的安装过程中，需要采用满焊的方式进行井口的焊接，将护筒安装完成之后，施工人员通过冲击钻机进行施工即可[3]。

3　结论

综上所述，合理的溶洞处理技术能够有效保障桥梁桩基施工的进度及质量。通过本文的分析可知，施工企业需要根据施工区域实际的地质条件，选择合理的方法进行溶洞处理，并严格按照标准的流程开展施工，使用规范高效的方法处理施工中出现的问题，保障溶洞处理的质量及有效性，为桥梁工程桩基施工奠定良好的基础，实现我国高速公路工程的可持续发展。希望本文的分析能够为相关研究提供参考。