基于岩溶地质的桥梁桩基施工方法探讨

贤良华

(广西长兴工程建设有限公司，广西 南宁 530023)

0 引言

在桥梁工程领域的建设中，桥梁桩基部分的施工一直都是业内的难点问题，尤其是特殊地质条件下的桥梁桩基施工技术，一直以来都是学术界所研究的重点课题。本文以岩溶地质条件为例，分析了在此地质条件下的桥梁桩基施工技术，对国内同类地质条件下的桥梁桩基施工技术研究具有一定的借鉴意义。

1 岩溶地质概况

我国境内的岩溶地质分布较为集中，多数位于广西境内，属典型的喀斯特地貌。此类地质条件较为复杂，由于年代久远，长期积累的各类岩溶结构内矿物质丰富、成分复杂，因此，常规的桩基施工技术不再适用。岩溶地区蕴藏有丰富的喀斯特水资源，地下洞穴中富集石油、天然气、砂矿以及宝贵的考古资源，这些都为岩溶地质条件下的桥梁施工带来了极大的挑战。此外，岩溶地质条件下的开挖等施工会遇到喀斯特涌水，地面工程建设中会遇到工程地基的地面塌陷、水库漏水和喀斯特气爆水库地震、坝基溶蚀引起溃坝等情况，这些因素更增加了岩溶地质条件下的桥梁桩基施工难度。总之，基于岩溶地质条件下的桥梁桩基施工过程，应首先对岩溶地区进行工程地质勘探、研究，最大程度地确保桥梁施工安全[1][2]。

2 桩基确定与钻孔设备选取

2.1 桩基确定

由于岩溶地质区域的地下水通常极为丰富，且由于季节性的变化，地下水位会出现不同程度的波动，因此岩溶地质区域宜使用端承桩进行施工。采用端承桩进行施工可以很好地避免桩周土体因岩溶土体密度较低和未填充空洞而引起的土体流失现象，避免周边岩体承载能力减弱的情况发生。岩溶的发育过程通常不具备特定的规律性，实际的入岩高度与所设计的高度通常有较大的出入。此时应由现场所采集到的各项参数、指标来对端桩的高度进行综合预判并调整。如果遇到钻孔提前入岩的状况，则应按最初的设计高度终孔；相反，如果钻孔推迟入岩，则延长桩体长度，直到符合所设计的边界条件为止[3]。此外，在岩溶地质条件下的桥梁桩基施工中，如按端承桩进行设计，则桩体长度应符合桩端的支撑力要求，并为整体结构安全及桩基补强留出必要的安全冗余度。

2.2 钻孔设备选取

基于岩溶地质条件的桥梁桩基施工中建议选取冲击钻，这是由于在穿越溶体时，经常发生漏浆的现象，且实际的漏浆程度与溶洞大小、疏通情况以及洞体内的填充物密度直接有关。在较大溶洞的穿越过程中，漏浆现象更为严重，进而形成塌孔，仅凭回填土进行造浆难度很大，需同时回填部分片石，通过冲击锤(60～70 cm)反复冲击，并回填片石黏土至平衡状态，进而使孔壁稳定[4][5]。相反，如果采用旋转机械设备成孔时则容易发生堵钻，且片石黏土不能被充分挤入溶洞，护壁堵漏的效果不明显，因此，本方法较为有效。采用冲击钻进行桩基施工的流程如图1所示。

图1 采用冲击钻进行桩基施工流程图

3 常见问题与应对措施

3.1 堵钻的预防

当使用冲击钻进行施工时，孔壁经常会因钻头剧烈震动而破损，使孔壁形成各种不规则的形状，包括梅花孔的形成。此外，如果钻头磨损严重且没有进行及时补焊，则钻孔的孔径会逐渐缩小，导致重复钻孔而增加工作量。如果冲程过大则可能使溶洞顶部被击穿而发生堵钻现象。预防措施：及时将钻头补焊或更换，用片石再次填入桩孔，可先使用小冲程钻孔，然后逐渐增加孔径，直至最后冲程正常时为止。在对溶洞顶部进行钻孔时亦可使用小冲程设备，但要观察钻头的旋转情况，在穿越溶洞之后，应使黏土片石填在溶洞内，而后逐步恢复正常钻孔[6][7]。

3.2 埋钻与处理

埋钻现象在钻孔过程中比较常见且处理过程较为困难。其原因多数为孔壁的塌陷所致。岩溶地区的溶洞顶部通常较薄且埋深位置较浅，过大的冲程会导致溶洞顶部直接被击穿，引起埋钻、地表塌陷、溶洞塌方等事故。处理方法：视情况将钻头及时提起，并向孔内灌浆注水，保持水压稳定，及时将漏浆位置封堵。在穿越洞体时，选取小冲程的钻头进行钻孔较为合适，以避免溶洞顶部坍塌。应注意的问题是，在施工现场应备好拖拉设施，可随时将钻孔设备撤出[8][9]。

3.3 混凝土泄漏与处理

混凝土泄漏的原因多数为泥浆密度小于混凝土的密度所致，这是由于当混凝土在水下进行灌注时孔壁侧压会增加，对已形成的孔壁封闭部位造成压力，最终导致混凝土的泄漏。常见的处理措施为：构造孔壁封堵环，仅在溶洞高度较低时采用此方法，随后将片石黏土的混合物填入其中，高度应高于溶洞顶部，然后再通过钻孔来增加孔壁的强度与厚度。若溶洞较高且无填充物时，则应使用钢护筒来跟进，且钢护筒直径应与所设计的桩径大小相当，并逐渐到达溶洞底部，待位于溶洞底部的围岩将钢护筒紧密连接之后，方可按最初的设计标高进行施工，并依据计划的工序进行后续工程的施工[10][11]。混凝土成分配制数据如表1所示。

表1 混凝土成分配制数据表

4 岩溶地质条件下桩基施工主要技术总结

目前，岩溶地质条件下比较成熟的桩基施工技术有碎石黏土填筑法、钢护筒跟进法以及压力注浆法。碎石黏土填筑法主要在卵石层或砂石层发生漏浆情况时，将优质黏土与碎石黏土按比例混合后进行填充处理，以减少冲击的震动影响；钢护筒跟进法则是在填筑法不能有效封堵漏浆的情况下通过振锤将钢护筒振到溶洞底部，此技术在高度为3～5 m的溶洞内使用较为常见；压力注浆法多用于施工过程中发生的塌陷、漏浆等情况的预处理，使用此施工技术的前提条件是洞体内砂石等填充物含量丰富，其优点是操作简便、处理效果好，而维护成本高是其不足之处。

5 结语

本文通过对岩溶地质条件下的桥梁桩基施工技术进行深入讨论，分析在此条件下的桥梁桩基施工对岩体环境的参数要求。对在岩溶地质条件下所进行的桥梁桩基施工常见的问题进行了阐述，如堵钻、埋钻以及混凝土泄漏的处理等，并提出了相应的预防措施及应对方案，以此来保证在岩溶地质条件下的桥梁桩基施工过程的稳定性和安全性。本文对国内同类地质条件下的桥梁桩基施工技术的研究具有一定的借鉴意义。