浅谈岩溶地区位于溶洞范围桩基础的实施

王鑫 王明伟 王维伟

摘 要：岩溶是一种十分常见的不良地质现象，在我国南方多个省份分布比较广泛。在工程实施中，岩溶的存在对结构的桩基础影响比较大。本文结合工程实践，对岩溶地区的桩基础实施方案进行了细致的研究与比选，从勘察、设计、施工角度完整阐述了解决问题的整个思路，为国内遇到同样问题的工程提供了可供借鉴的解决问题的方法。

关键词：岩溶地质;桥梁桩基础;超前钻;管波

1 岩溶概述

岩溶又称喀斯特（Karst），是指水对可溶性岩石进行化学溶蚀作用为特征的综合地质作用以及由此产生的一系列地质现象，是一种十分常见的不良地质现象，属不良地质范围。中国几乎所有的省区都有岩溶的分布，但多分布于广东、广西、云南、贵州等省区。地下水沿岩石裂隙溶蚀扩大形成的各种洞穴称为溶洞。其形态多变，断面不规则。

岩溶地区主要工程地质问题有三类：渗漏问题;地基稳定性问题;地下洞室稳定和突然涌水、涌泥问题。下文将从勘察、设计、施工三个阶段分别进行分析，来找出各阶段下的控制因素及解决对策。

2 勘察阶段的手段

岩溶地质勘探采用钻探、物探进行综合勘探。桩基础的勘探深度应至桩端以下完整基岩中5～10m。在该深度内遇岩溶洞穴时，应在洞穴底板稳定基岩内再钻进3～5m。常用的勘察手段为超前钻。如图1所示，为超前钻取出的岩芯照片，其中红框范围内是石灰岩溶洞中所取出的淤泥，证明该范围为溶洞范围。

针对岩溶地区基桩，在成桩之前采用钻探方法查其桩底基岩情况，基本上是一桩一孔、大桩多孔。但对于规模较大的桥梁，桩基数量多、长度长，一桩多孔超前钻耗时久、成本高，需要选取更优的方法。

管波探测法，把发射仪的发射换能器和記录仪的接收换能器相间隔放入有孔液的钻孔中，同时移动发射换能器和接收换能器改变探测位置，在每个探测位置发射仪发射同一主频的脉冲信号经发射换能器产生的振动与孔液作用，在孔液和孔壁上产生管波，记录仪同步记录经接收换能器输出的振动信号，这样把同一主频探测的不同深度的探测点的振动记录按深度排列，得到时间剖面;根据对时间剖面的分析，即可判别洞穴和软弱夹层的存在，及其它们的顶底深度。本方法为建筑物的基础设计和施工提供准确的地质资料;具有精度高、分辨能力强、不会出现假异常、工期短、仪器设备投资少、探测费用低等优点。

3 施工阶段的措施

桩基处理需先根据地质情况、施工可行性、造价等因素进行综合分析，选择合理的施工方法。常采用的溶洞处理方法如下：

4 工程实例

4.1 工程概况

该工程为华南某城市新区建设工程，该地区气候湿热，河涌纵横，夏季有台风天气和河流洪峰经过。土层主要为黏土层、粉质黏土层、淤泥层、粉砂层、淤泥质土层、石灰岩等，覆盖土层厚10～20m，下伏基岩为石灰岩，基岩岩面起伏大，串珠状溶洞发育，溶洞最大高度超过10米。场区水位接近地表。

4.2 处理措施

参照相关规范、资料及工程经验，提出解决方法如下：

4.2.1 当溶洞埋深较浅，范围不大，洞高较小，溶洞内有填充物或部分填充物，溶洞不连通时，在冲穿溶洞不会造成大规模漏浆，塌孔的，可采用在冲穿溶洞时及时补浆，保持孔内的水位高度，同时向孔内投入1：1的小直径片石和袋装土，采用慢速钻进将抛填物挤入溶洞孔壁或溶洞裂缝，堵塞溶洞，效果不明显时加投袋装水泥，直至孔内浆面稳定，不漏浆和塌孔，然后再缓慢进尺，穿过岩溶区。

4.2.2 当溶洞埋深较深，溶洞比较大且溶洞没有充填，但没有连通时，施工时在方案A的基础上加振打钢护筒护壁，钢护钢长度为打至岩面。

4.2.3 当溶洞很大难以填充时，在入岩前先用振动锤将直径D+20的钢护筒下沉至岩面标高，下沉过程中采用冲击钻辅助钻进.到达溶洞前利用冲击钻对桩基进行冲孔（孔径D+10），进入溶洞后，先往孔内加注泥浆直到孔内情况稳定，然后在原钢护筒内采用直径D+10的钢护筒进行跟进，不断接长钢护筒直到其穿过溶洞到达溶洞底板，再改为原来桩基直径进行嵌岩钻孔施工.钢护筒应至少比溶洞顶板高100厘米，且入完整基岩100厘米。

由于此种地层内软土分布较多，溶洞孔洞率高，所以桩基设计按端承桩考虑。为保证桩体嵌岩的稳定性，桩尖入岩大于1.5倍桩径，桩尖以下需有大于5倍桩径的完整岩层。

5 结语

5.1 经过工程实践验证，管波探测法结果可靠。相对于一桩多孔钻探，该方法成本低，准确率高，且探测范围大，比较适合桩基勘探。

5.2 由于此种地层内软土分布较多，溶洞孔洞率高，所以桩基设计按端承桩考虑。为保证桩体嵌岩的稳定性，桩尖入岩按1.5倍桩径控制，桩尖以下需有大于5倍桩径的完整岩层。

5.3 抛填片石法操作简单、经济性好，当溶洞较小时可作为主要的处理方案。

5.4 当溶洞较大时，建议采用桩基钢护筒实施。

5.5 溶洞地质地下实际情况复杂，施工过程中容易发生塌孔、涌水、卡钻、掉钻等事故，应根据经验谨慎处理。

参考文献：

[1] 广州市建筑科学研究院有限公司.建筑地基基础设计规范：DBJ 15-13-2016 [S].北京：中国建筑工业出版社，2016

[2] 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司.贵州山区复杂地质条件公路桥梁桩基设计指导书：JTT52/01-2015

[3] 吴昊.岩溶地区桩基工程应用分析[J].广州建筑，2003.1期：P16页