岩溶发育地区钻孔灌注桩施工技术研究

毛文森 李国丽 张再源

摘要：岩溶发育地区由于长期受到溶蚀作用，形成了较多的溶洞，地质复杂不确定因素较多，对桥梁桩基施工作业带来了很大困难，特别是操作不当极易造成卡钻、漏浆、塌孔等质量问题。因此，在岩溶发育地区的桩基施工必须做好地质勘查，掌握地质特点，制定科学的溶洞处治方案，保障工程施工质量。文章通过介绍了岩溶发育地区钻孔灌注桩施工质量控制要点，结合以往工作经验，通过桥梁桩基溶洞处治实例，为后续相关工程提供借鉴。

关键词：岩溶地区;钻孔灌注桩;质量控制;溶洞处治

中图分类号：TU753.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）12-0144-02

1工程地质条件

昭泸高速公路二工区桩基集中在云南省镇雄县境内，工区地处喀斯特地貌，岩溶较为发育，根据地质资料显示洗白村大桥、王家湾大桥和法丈沟大桥横跨“u”溶蚀槽谷，槽谷内多为被土层覆盖，基岩多裸露，为中一厚层灰岩，地表岩溶发育，溶腔、裂隙极为发育，总体地质条件较差。结合工程地质勘察资料和周边现场隋况分析，上述3座大桥桩基采用冲击钻成孔的方案。

2施工质量控制要点

岩溶发育地区的冲击钻成孔施工与普通地区施工方法有所差异，在岩溶地区施工需严格执行施工工艺，控制施工参数，每颗桩基施工前必须认真研究设计图纸与地质勘察资料，分析判断地下情况，结合实地隋况展开施工部署，确保桩基成孔质量，一般来说，喀斯特地区桩基施工采取“先长后短、先外围后中间”的原则，具体施工要点从以下几个方面进行控制：

2.1钢护筒跟进施工质量控制

结合岩溶发育地区的地质特点，一般选择钢质护筒，其具备较强的承载力和抗变形能力。当钻头穿过溶洞时，钢护筒是不可或缺的，钢护筒提前跟进，撑住溶洞，能有效的避免卡钻的发生，并能良好的控制钻孔的竖直度，保证钻孔不偏位。护筒的直径要根据钻头直径来确定，一般超过钻头直径0.1～0.15m即可满足施工要求。护筒长度根据实际施工需要，分节段制作拼装。

2.2钻孔施工质量控制

在桥梁施工中尤其需要重视钻孔竖直度的控制，以护筒为圆心，周围要进行平整工作，严格控制钻头与桩位中心是否对准、钻头倾斜度等。确定各项参数均满足施工要求后，再进行冲击钻孔。钻孔时保证钻进速度的平稳，同时钻孔过程中还要观察压力指数，如果压力指数过大，说明可能是遇到了坚硬岩层，此时需要降低钻头冲程，减缓钻进速度，防止钻头受损或出现卡钻问题。另外，要加强现场特殊地质情况的处治，在溶洞上端进行破壁时，需注意钻头工作隋况，采用小冲程进行冲孔，在穿越溶洞时，要严格控制钻头位置，严格控制吊绳的水平摆动幅度，确保钻孔施工质量。

2.3成孔嵌岩深度施工质量控制

由于岩溶地区地下条件复杂，在钻孔深度达到设计标高后，很有可能存在嵌岩承载力不足，不满足设计最小嵌岩深度的情况。故钻孔施工过程中必须准确的记录和描述岩性，与设计图纸、地看资料进行比对，保证钻孔桩最小的嵌岩深度是完整的岩层，而且承载力满足要求。如果不能满足设计要求的，必须上报给设计、监理和业主方，四方到现场勘查，根据实地情况进行桩基长度变更处理。同时，在冲孔达设计标高时，需进行水下孔底地质雷达探测，确保桩孔下安全范围内无发育的溶洞，保证桩基稳定。

3溶洞处治方法

本工程3座大桥桩基溶洞施工，根据现场溶洞裂隙发育情况、尺寸大小，分析后采取了直接回填、钢护筒跟进和低标号混凝土填充等3种处治方法。

3.1直接回填法

此方法具有施工工艺比较成熟，操作简便、效果良好、适用范围广的特点。主要适用于发育范围小，竖向高度不高、漏浆量不大的溶洞，一般采取直接回填黏土、碎石、片石进行处治，用冲击钻钻头将上述回填物冲挤进溶洞腔体或裂隙中去，达到稳定护壁的作用。回填物中还可掺入木块、水泥，以提高钻孔护壁稳定能力。

洗白村大桥右幅6-5#桩基，在钻孔施工至灰岩裂隙发育处，发现孔内泥浆液面持续缓慢下降，对照地勘资料，综合分析采用上述办法进行处治。

施工中需防止孔壁坍塌，减少对钻孔扰动;回填料投放后及时补充浆液，加大泥浆比重，保持孔内液面高度，然后采用小冲程进行冲击作业，每冲进0.5m时投放一次黏土和片石，冲孔一回填一冲孔反复作业，反复作业共计4次，最终使回填料与泥浆充满整个溶腔，安全通过溶洞。成桩后，洗白村大桥右幅6-5泥浆液面保持稳定，基本无明显漏浆现象。

3.2钢护筒跟进法

该方法施工工艺较为复杂，操作要求高，要求配备大型吊机、振动锤等机械，造价较高，但适用于溶洞极为发育的地段，如：极为发育的串珠式岩溶地区，对于上下间距较小的多个溶洞处理效果较好，是控制桩基施工质量的重要手段。

法丈溝大桥左幅4-1#桩基设计桩长70m，设计图纸中与地勘资料显示在孔深42～65m区间内发育有多个溶腔、裂隙，且无填充物，在冲孔施工至42m时成孔非常困难，经常性出现塌孔、泥浆流失严重的情况，回填黏土、片石5次后，效果仍旧不明显，综合分析后，改为双层钢护筒跟进来处治。施工时，外护筒选取比设计桩径大20cm的钢护筒，用振动锤下沉至设计位置，护筒下沉应严格控制倾斜度和锤击贯入度，钢护筒一，下沉量不宜过大。防止因护筒遇阻偏斜和筒壁变形，从而造成偏孔事故。当钻头穿过溶洞顶板后暂停钻孔，将直径大于桩径15cm的内护筒沉入岩溶段，随钻孔跟进至稳定岩面以下0.5m，再按正常钻进。内外护筒中间用注入砂浆，固结封口，保持护筒的稳定性，最终顺利成孔。

3.3低标号混凝土填充法

该方法适用于溶洞发育较大、溶洞位置较深，不易探明溶洞发育状况的情况，此方法施工方便，技术难度不高，但需要回填大量混凝土，处治成本较高。

王家湾大桥右幅7-1#桩基根据施工地勘资料显示，深度为30m附近有一发育较大的无填充物溶洞，存在多条较为发育的裂隙，在冲孔施工中，多次进行回填片石、黏土进行冲击，但效果不好，冲击过程中泥浆流失较大，无法保住泥浆，造成孔壁坍塌，推断地下可能存在较发育的暗河，综合上述隋况，分析后采取水下灌注低标号混凝土进行填充，依靠混凝土对溶洞、裂隙进行充填和阻隔，达到稳定孔壁的作用。

在水下灌注混凝土过程中，严格控制混凝土入孔速度，当混凝土面高于溶洞顶部1m以上即可停止浇筑，24h后待强度达到要求值后，即可进行冲击作业，后续的成孔过程基本顺利，解决冲孔难题的同时，一定程度上控制了水下桩基混凝土超方的问题。

4结束语

钻孔灌注桩作为桥梁工程桩基施工中常用的技术措施，在地质复杂、构造特殊的岩溶发育地区的施工中，会遇到各式各样发育状况不一的溶洞，会经常性发生卡钻、偏位、塌孔等事故，施工质量不易控制，因此，在溶洞发育地区进行桩基工程施工前，需充分了解地质信息，制定合理的施工组织，施工中多观测、多记录，分析问题原因，根据溶洞发育情况采取科学的处理措施，通过不断总结和改进施工方案，确保施工质量稳定可靠。