新型分层抛填筑壁法在桩基溶洞处理施工中的应用

李柏亮

摘 要：本文介绍了新型分层抛填筑壁法的桩基溶洞处理施工原理及工艺流程，并将其应用于桩基溶洞处理施工中。实践证明，用该方法处理的溶洞封堵稳固，降低了后期桩基浇筑过程中由于混凝土土压力过大而挤破溶洞的风险，减小了混凝土流失。可见，该施工技术具有较好的经济效益和社会效益。但是，该方法受溶洞大小的限制，在施工过程中仍需要根据现场条件进行完善。

关键词：新型分层抛填筑壁法;桩基;溶洞处理

中图分类号：TU753.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）31-0099-03

Treatment and Construction of Dissolving Cave of Pile Foundation

by a New Layer-throwing Wall Building Method

LI Bailiang

（Zhengzhou Transportation Construction Investment Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper introduced the construction principle and technological process of the new layered cast-in wall method for treating pile foundation karst cave， and applied it to the treatment construction of pile foundation karst cave. Practice had proved that the method was stable in sealing karst caves， which reduced the risk of collapse of karst caves due to excessive soil pressure of concrete in the later stage of pile foundation pouring and reduces the loss of concrete. It can be seen that the construction technology has good economic and social benefits. However， this method is limited by the size of karst cave， and it still needs to be improved according to the site conditions in the construction process.

Keywords： a new layer-throwing wall building method;pile foundation;cave treatment

1 研究背景

隨着生活水平不断提高，人们对快速、舒适出行的要求也越来越高，因此，道路建设如火如荼，桥梁里程也随之快速增长。为适应道路选线中短、平、快（短距离、平稳性、快速）的特点，道路建设过程中面临岩溶等不良地质区域无法回避。

在实际桥梁施工过程中，遇到溶洞的情况非常多，作为地下隐蔽工程，溶洞给桩基施工带来了较大难度，若处理方法不当，往往会造成卡钻、掉钻、漏浆现象，严重时还会发生塌孔，因此溶洞处理成为桩基施工中必须要考虑的问题。在处理溶洞的方案中，传统抛填筑壁法封堵效率低，一般要经过反复回填，回填次数多，且后期浇筑过程中容易发生溶洞破裂的风险，施工工期无法保证;钻孔灌浆法和钢护筒跟进法，因施工难度大，需要大型施工机械进场，特种施工人员配备多，施工技术要求高，施工成本高，在施工应用中存在较大局限性。

S317线郑州境新郑机场至新密改建工程项目中云蒙山特大桥，桥梁全长581.5m，采用冲击钻孔灌注桩基础，共有直径1.5m桩18根，直径1.6m桩29根，直径2.0m桩24根，直径2.5m桩36根，共计107根。采用嵌岩桩，桩基持力层为中风化岩，地下岩溶较发育，存在较多溶洞。攻关小组通过认真研究地质勘探报告和溶洞封堵方案比选，最后采用新型分层抛填筑壁法，不仅解决了传统抛填筑壁法封堵次数过多的问题，提高了溶洞封堵效率，而且解决了以往针对中型溶洞采用钢护筒跟进法，施工要求高、难度大的问题。现场已经处理的溶洞，封堵稳固，减小了后期桩基浇筑过程中由于混凝土压力过大、挤破溶洞的风险，减少了混凝土流失[1]。该项技术设计和材料选择本着材料经济环保、质量可靠、工艺先进、操作简单的原则，形成一套系统完整的新型分层抛填筑壁法处理溶洞施工技术，实现保证工程质量、减少环境污染、降低工程成本、提高工作效率的目标。

2 适用范围

无承压水，串珠状溶洞或单层溶洞，溶洞内无充填或半充填，中型溶洞（一般高度在2m左右），多次回填片石黏土但依然存在严重漏浆现象，回灌泥浆护筒内水头高度不能保持。

3 工艺原理

本技术是利用分层抛填材料封堵溶洞，针对溶洞内无填充或半填充，溶洞高度在2m左右，且传统抛填材料法多次封堵无效的情况，采用分层抛填材料封堵的方法（由下往上依次是回填黏土、C20混凝土、片石黏土，填筑量均为溶洞高度的2倍*桩基截面积）。处理过程中，由于最下层黏土已经覆盖溶洞口，保证了后续灌注C20混凝土不会通过溶洞口流失，待24h C20混凝土具备一定强度后，重新开始冲击，钻进时由最下层黏土挤压溶洞口裂缝，促使溶洞口贯穿，而中层C20混凝土在冲击过程中由于上部片石黏土的缓冲作用和下部坚硬岩石的支撑，会使C20混凝土成大块状挤压入溶洞中封堵，最后，由最上层的片石黏土结合洞内泥浆，封堵溶洞裂缝，从而达到一次性封堵溶洞的目的。

4 施工工艺

4.1 工艺流程

新型分层抛填筑壁法处理桩基溶洞施工工艺流程如图1所示，比正常桩基施工增加了以下三个步骤：发现溶洞液面下降后抛填第一层黏土，抛填第二层C20混凝土，抛填第三层片石黏土，回灌泥浆，待24h后继续钻进。

4.2 分层抛填筑壁法施工

4.2.1 施工准备。①施工前根据设计图纸及现场条件编制详细的施工方案，报监理审批后进行技术交底。②设备进场前要做好“三通一平”的工作，即路通、水通、电通、场地平整。根据征地范围布置施工平面图，在施工平面图上标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施，根据泥浆钻进的需要标明泥浆制备设备及其循环系统。施工前，根据施工地点水文、工程地质勘探资料及机具、设备、动力、材料、运输等供应情况进行施工场地布置。场地布置力求合理，特别要注意运输畅通，有利于平行交叉作业，废水、废浆、废渣的排放符合环保法则，做到文明施工。准备好溶洞处理所需物资，分类存放。

4.2.2 施工过程。钻进过程中应加强测量，当钻进深度接近地质勘探报告中显示的溶洞顶板时，应减小冲击高度（0.5～0.8m），防止冲击力过大，造成溶洞大面积塌孔，对上部施工人员、机械造成危害;当钻进过程中出现泥浆面突然下降，且回灌泥浆，液面难以保持的，应立即停止钻进，待桩基稳定后，测定此时钻进标高为H3，开始分层填料，第一层为黏土，填筑量为溶洞高度的2倍*桩基截面积[2]，如图所示，数据计算如下。

采用黏土土方堆放自然安息角45°。

[N=V1+V2V1=πh+r23πr2]                 （1）

式中，N為填筑量高度;r为桩基半径;[h]为溶洞高度;V1为阴影区域，即桩基溶洞高度堆放土方量;[V1+V2]为阴影加空白区域，即溶洞内堆放土方量。

根据现场处理中型溶洞高度一般为2m左右，桩基直径分别为1.5、1.6、2m和2.5m，代入公式（1）得出N=1.08～1.82。为确保填筑高度满足要求，N取2。

第二层为C20混凝土，填筑高度h2为地质勘探报告中显示溶洞高度的2倍，C20混凝土采用和易性良好，早强混凝土，混凝土回灌后，利用冲击钻钻头进行预压处理[3]。

第三层为片石黏土，填筑高度h1为地质勘探报告中显示溶洞高度的2倍，片石、黏土混合比例1∶3，保证片石含量，片石粒径100～500mm，如图3所示。

抛填片石黏土后立即回灌泥浆至桩顶，待抛料24h C20混凝土具备一定强度后，重新开始钻进。当钻进至标高[H2H2=H3+h1]如图4所示，减小冲击高度（0.5～0.8m），继续钻进，利用片石、黏土与泥浆封堵溶洞（见图5），直至穿过溶洞。钻进过程中，要勤测泥浆比重，保证泥浆比重1.2～1.4。

对于桩基穿越多层溶洞的工况，应根据先浅后深的原则，把上部溶洞封堵稳固后，再进行下部溶洞封堵，且在钻进过程中，保持冲击高度为0.5～0.8m，避免冲击高度过大，对上部溶洞造成破坏。

在钻进过程中，勤测量钻进深度，特别是对溶度地板标高进行估测，保证嵌岩型桩基的入岩深度。

5 结语

新型分层抛填筑壁法施工技术是在研究传统抛填筑壁法和钻孔灌注封堵溶洞法的基础上，结合地质勘探报告和现场施工条件而形成的一种施工技术。该方法不仅解决了传统抛填筑壁法封堵次数过多的问题，提高了溶洞封堵效率，而且解决了以往针对中型溶洞采用钢护筒跟进法，施工要求高、难度大的问题。现场已经处理的溶洞，封堵稳固，降低了后期桩基浇筑过程中由于混凝土土压力过大而挤破溶洞的风险，减小了混凝土流失。该施工技术取得了较好的经济效益和社会效益，形成了一个系统的技术成果，但由于本方法受溶洞大小的限制，施工方法和施工工艺在实际施工过程中仍需要根据现场条件进行完善。

参考文献：

[1]喻洪亮.岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工工艺及处理[J].科技与生活，2010（17）：92.

[2]肖雪强.岩溶地区桩基施工几种特殊处理措施[J].中国市政工程，2008（4）：63.

[3]刘丹，张琦，张志中.桩基施工过程中溶洞处理方法探讨[J].科技致富向导，2011（27）：343.