岩溶地区桥梁桩基钻孔施工溶洞处理措施研究

张云龙

摘要：本文基于笔者多年铁路工程相关工作经验，就岩溶地区桥梁桩基钻孔施工溶洞处理措施研究，为同行提供建设性意见。

关键词：岩溶；桥梁；桩基；钻孔；溶洞处理

1引言

桥梁桩基的稳定性是确保道路工程系统稳定性与完备性的基础。是考核桥梁竣工以及后续多年使用过程中的偏向应力扰动准则参数之一。而当前我国道路交通四通八达，时常会遇到岩溶地区的桥梁铺设，该地区地形地貌复杂，地下岩石结构物性多样。现场施工过程中常因为钻孔而遇到不同规模的溶洞和土洞。所以为保障这些地下隐蔽工程安全性必须首先弄清溶洞困难程度和不确定的成孔时间，保证桩基钻孔施工的顺利进行。根据笔者中铁一局集团第四工程有限公司多年工作经验，在该项施工前必须掌握桥区桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、溶洞大小、溶洞覆盖层地层情况、洞内是否有充填物情况、持力层厚度等情况，然后制定切实可行的专项施工方案，并在专人监护前提下进行施工作业。

2工程概况

某铁路分离式立交桥跨布置为19X25+30+3X35+30+19X25m，桥梁全长1121m。全桥有桩基184根，桥位处地形相对平缓，多辟为稻田地和果园，微波状起伏，无明显的分水岭或突出的高山顶，地表植被较发育。根据勘察资料显示，桥址区内地质条件较为复杂，主要不良地质现象为断层、岩溶，场区下伏基岩均为中风化灰岩或微风化灰岩，钻探显示岩溶极发育，勘察时较多钻孔中钻时遇有溶洞或土洞。根据前期勘察资料及开始钻孔施工时，发现没有超前钻孔的桩基地质情况与勘察设计资料出入较大，根据现场实际地质情况选择逐桩超前钻探，将前期勘察时没有钻孔的桩基全部逐桩钻探，并完善相应的地质超前钻资料。超前钻探在完整基岩内加深9m。。

3岩溶地区桥梁桩基钻孔施工溶洞处理措施

3.1裂隙处置措施

在裂缝发育的区域，施工过程中可能出现裂缝。如果回填不及时发生，就会发生滑坡。因此，在打桩施工中，施工人员必须密切监测孔内水头。当发現水头下降时，迅速钻2-3米，同时放入粘土块和少量水泥，调整泥浆的稠度；当水头下降较快时，首先必须快速注水，以保证水头在孔内的压力，然后将板石粘土按体积比1：1的比例下降2-3m。井口稳定后，继续钻孔。

3.2溶洞处治措施

岩溶溶洞处理中最常用的方法是片岩粘土法。特别是，当喀斯特洞穴充满了空腔、半填充、流体塑性充填或软塑性充填（喀斯特洞穴的高度小于或等于3M）时，效果非常明显。无论喀斯特洞穴有多高，当喀斯特洞穴充满硬塑料时都不会被处理。施工时应在有控制的地质图施工中进行，在钻井距离洞顶1米左右时，减少冲击钻击，控制在0.5～0.8M，采用短冲程快速冲击击穿水蚀洞洞的方法，洞头被击穿，洞头迅速下落，然后立即将洞内添加泥浆，泥重控制在1.4以上，同时钻入孔口，而孔成片状粘块，必要时与适当数量的水泥混合，烧碱和锯末，回填材料沉到孔底，速度最快的冲击锤挤压，堵塞断裂，洞的底部充满了强粘结力的混合物，起到保护墙的作用。在井口的水头稳定后，继续钻探。

3.3采取合理钻孔方式

在桥桩地基的地层钻井过程中，必须选择科学的钻井方式，如果在钻井过程中出现裂缝或岩溶，应注意钻井的进展，良好的控制位和洞间距离，在2M距离顶部的洞内周围钻孔时应减少钻机的行程，增加钻井过程中的泥浆比例，降低钻井速度，它可以在钻头顶部一点一点地钻洞，避免在顶部钻洞，因为钻头由于中风而卡住太大。在钻桩地基的过程中，有时会遇到倾斜的岩石。一旦倾斜的岩石处理不当，孔桩的施工周期将受到很大的影响。斜岩施工过程中必须控制好钻井过程，这是井桩施工中的一个重要难点。在钻孔过程中，应注意桩孔的钻孔条件。一旦发现偏差过大，就要立即纠正。同时，需要调整钻孔的速度和频率，控制起重锤的高度。一般来说，最合适的方法是在0.5米至0.7米之间控制升降锤的高度。纠正偏差孔后，钻孔正常。

3.4单层钢护筒跟进法

单层钢盾适用于高度在3至5M之间，覆盖层厚度在20M以下的喀斯特洞穴顶部以上的单一喀斯特洞穴。或珠状喀斯特溶洞，喀斯特溶洞之间的岩石层总厚度小于3M，在喀斯特溶洞充填空腔、半充填、流塑充填或软塑充填时，采用单层钢套施工方法。在适用单层钢衬套时要依法进行地质图施工控制，采用适当的钢管保护钻头钻孔管直径，使其远离洞顶约1米下钢管到洞底，并配合桩径钻头的影响，采用小冲程继续失效，直到击穿溶洞，然后用方向振动锤将钢护管沉入洞底。为了防止岩溶溶洞中灌注桩地基的混凝土流失，防止水流对岩溶溶洞中的混凝土的侵蚀，应首先采用c15混凝土进行水下灌注密封，然后倒在上面的喀斯特洞穴2～3M的底部。达到一定强度后，应将孔重新钻入设计高度形成孔。

4岩溶地区处理桥梁桩基溶洞的注意事项

（1）施工前的充分准备与基础地质资料的掌握，在模拟充分的前提下进行溶洞位置，溶洞发育规模和岩层物性的估算，确保后续应急处置措施恰当有效。

（2）在技术措施完备性与可行性评估上应针对性分析溶洞的桩位地质、水文地质资料。在当前工艺方案成本可控前提下保证后续施工的安全性。

（3）基础地质资料与施工记录细则上应针对性梳理每个孔位的地质柱状图并在施工方案后部进行标注性附录。确认现存施工人员交底清楚，技术负责人对地质模型掌握充分。能指出当前施工进度遇到的溶洞的位置、大小、充填情况。方便后续施工方案的完善和现场应急指挥。

（4）备品备件及其相关设备设施方面，需要将成孔用水、黏土、片石、水泥等物资进行中转库式调运。并注意储存，确保现场施工前的物料到位和补水、补浆、预防塌孔作业过程的连续性。其次在特殊施工过程和紧急情况时需要进行打捞、急救以及不同性能的其他钻机、钻具的调配，该项也因格外注意。

（5）钻机支撑点部署时应该远离桩位，特别是在坍塌范围的估算与部署过程应格外注意。其次机应用“八”字揽风绳拴拉确保工作过程中的底座、顶端平稳，严防设备底座移位或沉陷

（6）钻孔的进尺参数需要格外注意，特别是在击穿洞顶之前应注意护筒内泥浆面的变化情况，防止缺液而照成的损失。

5结语

岩溶地质中桩基的施工是复杂的，充满了许多未知因素。施工前、施工中、施工后必须采取有效的控制和检查措施，保证桩基质量，消除隐患。在洞室、灌浆、洞室、斜岩面等情况下，有必要制定切实有效的措施。总之，要根据实际地质条件，综合考虑洞穴治理中的各种因素，选择安全、经济、合理、有效的设计和施工治理方法，确保工程质量和施工安全。

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（作者单位：中铁一局集团第四工程有限公司）