岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工的特点、难点及其技术措施

（河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄050031）

0 引言

对于岩溶地区较为复杂的地质条件，冲击钻孔方法是最先进的岩洞打孔方法，冲击孔的形成过程随成形而变化很大，而打孔的成败取决于孔形成过程的合理性，所以在进行孔桩施工之前，我们应该对现场的地质条件有详细的了解，分析该岩溶地区的施工难点和易出现的故障，针对每个岩溶地区做定制化钻（冲）的设计，确保在短时间内达到高效性、安全性、全面性。

1 岩溶地区形成条件与分布特点

1.1 形成条件

如图1所示是一般岩石现象的示意图，形成岩溶需要一定的内力和外力条件，其可以在气候和温度以及水流动力作用下形成，也可以在碳酸盐的溶解现象中形成；内力是由地层的结构引起的，例如地层倾斜，褶皱，断层和地层起伏等等，这些现象能够形成各种岩溶形式，导致地表水渗入深层岩层，并对岩石产生溶解的作用。岩溶的发育有三个原因：首先，碳酸盐岩在地表附近节理发育；第二，有一定中强度的降雨量；最后就是循环通畅的地下水。地学领域的研究者对岩溶现象提出的新论据是地幔中的气体、水蒸气使石灰石溶解并形成洞穴。

1.2 岩溶分布特征和特点

我国独特的岩溶地形在一次次的地壳运动以及长期的风化和溶解中形成。自新生代以来，西部地区的地面已大大上升，形成了雄伟的岩溶地貌；东部的岩溶具有裸露型、埋藏型（非碳酸盐岩层下的岩溶）和覆盖型（被疏松的沉积物覆盖）的交替分布特征，现在我国岩溶形式多种多样，如图3所示。

2 岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工的特点

2.1 岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工的特点

岩溶洞穴分布广泛，规模大，分布复杂，基岩起伏大，导致桩基施工具有以下特点：

（1）在岩溶地层中，由岩溶引起的裂缝较多。岩溶洞一旦在冲击成孔的施工时出现裂痕或岩溶，桩基的泥浆很快就会从出孔口流出，如果不进行及时补充浆液，很容易造成泥浆表面塌陷，扩孔、塌陷等情况，更有甚者会造成孔位的整体破坏，最后导致地面塌陷。

（2）该区可溶性岩层主要为高强度灰岩，不易对此类岩溶进行钻孔。（3）局部岩溶侵蚀使基岩一半露出，使位于冲孔桩的直径范围内水平和垂直波动较大，在钻孔的过程中容易使桩卡住或者斜桩的现象。

（4）岩溶地区桩基础施工和浇筑施工比较困难。岩溶地区大部分富含地下水，在钻探过程中，位于孔底部的泥沙较难控制.

（5）大多数岩溶地区和洞穴都分布在基岩上。在使用该地层作为桩的承载层的情况下，在地质调查中遗漏的岩溶洞穴可能会出现在桩的末端，在发生这种情况后，如果洞穴的顶部厚度比较小，则在桩施工过程中可能会出现一定的施工安全风险。

2.2 施工期间可能发生的情况

1）灌浆的泄漏：这是岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工经常发生的现象，在洞穴时出现灌浆，泥浆会迅速流入洞穴空间。

2）塌陷的孔洞：如果存在大量的岩溶洞穴或岩溶洞穴之间有连通现象，在灌浆过程中，灌浆表面将急剧下降，并且将在短时间内添加灌浆以将灌浆表面恢复至一定高度，否则会导致孔洞塌陷。在更严重的情况下，漏斗状的塌陷会发生在地面，这个问题将会危及邻近的建筑、器械和工作人员的安全。

3）埋藏式钻孔：通常在孔塌陷时发生，由于地面塌陷，机械倾斜或钻杆发生形变，钻头会从原始孔位置移开并且不容易拔出。

3 岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工的难点和相应的技术措施

3.1 岩溶地区钻孔（冲孔）灌入桩施工中的高度控制与技术措施

难点分析：

1）由于对岩溶地区的发育规律、发展的形成过程了解不足，摸不准岩溶的大致范围等影响因素，会增加钻（冲）孔灌注施工的高度控制的难度，对后续的施工工作买下了安全隐患。

2）因为岩溶地区有着特殊的地质条件，致使不能充分了解高级钻探和勘察工作时整个灌注桩区域的地质信息，不能精准得出钻井的数据和实际情况的数据，对施工中高程控制造成了一定的影响。

技术措施：

1）在进行项目的实施前，应提前对一桩一孔的钻孔工作进行探测，应在岩溶地区根据当地的洞穴形成的情况进行分析，明确应该打孔的数量，对桩身的直径加强控制，为后续的高程控制工作打下基础，以满足岩溶地区钻孔（冲孔）灌入桩施工中的安全要求。

2）不同方法应结合使用，例如加强对密集测量孔，地面雷达，钻孔间的电磁层析成像，来完成对岩溶生长情况的全面分析，使钻（冲）孔桩的高度控制更加合理，还应丰富地区地质调查数据，以确保项目实施的安全建设计划。

3.2 岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工中浆液泄漏和孔洞塌陷

难点分析：

1）岩溶地区分布着巨大的岩溶洞穴，洞穴之间相互串联，施工过程中增加了漏泥的发生率，影响打孔的效率，地下水的低压对施工的影响很大时，孔壁的承载力下降，导致塌陷的情况。

2）岩溶地区有着极其复杂的地质条件，阻碍了进行钻（冲）孔灌注桩施工计划的实施，造成渗漏和孔洞塌陷，将带来一定经济效益的影响，给建筑企业带来损失。

技术对策：

1）应对钻进过程中泥浆浓度加强控制，当出现漏浆问题时需及时补充泥浆，要保证钻（冲）孔灌注桩施工中的的泥浆存储量足够并且泥浆质量要好。如果在钻（冲）孔灌注桩施工过程中注浆渗漏量太大，可以采取将适量的粘土和片石混合物填入其中，并用打桩机来进行小冲程的冲压处理，堵住渗漏的通道，以保证其具有良好的桩孔质量。

2）在处理泄漏问题时，应设置孔口的长度，并对埋在土壤中保护筒的深度进行控制，并在保护管周围填充粘土，以确保孔内的泥浆面可以位于保护筒上，用以减少泥浆泄漏的问题。在解决塌孔问题时，使用强效双重保护管的方法，将地下水有效的隔离在管外，保护孔洞。

3.3 岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工中的偏孔和倾斜桩

难点分析：

1）受岩溶洞穴、岩溶槽的发育特征以及施工区岩石不平整的影响，会导致产生各种角度的斜坡，施工过程中，钻具沿着斜坡下滑，导致孔偏离原有方向，从而发生偏孔问题。

2）在钻孔工作中，桩孔不够垂直，不符合条件时，影响钢筋笼的安置情况，会降低桩的质量，并在钻（冲）孔灌注桩施工中引起倾斜桩的问题。

技术对策的应用：

技术对策：

1）应对钻具使用条件进行仔细的分析，与钢丝绳的停止位置相结合，跟踪分析钻孔工作时有无发生偏孔现象，保证实施钻（冲）孔施工计划顺利进行。

2）如果在施工过程中发现桩孔有偏差角度时，应立即暂停打孔工作，并放入碎石来填满片石的顶面，其高度应比偏孔位置高1m，然后进行冲孔，使碎石填满部分孔的位置，将其变得紧实，然后再进行冲孔。如果堆石的矫正效果仍不能达到设计要求，可将高密度混凝土浇灌孔的斜段，使混凝土凝固后进行冲击修复，要让孔底面的强度受力均匀，使用锤子可以垂直来纠正斜孔。

3）可以进行冲孔。其装置使用已焊上锤牙、提升结构且直径稍小的厚壁钢制保护筒，长度通常＞5m，还应具有良好的导正性能，以确保桩孔不偏斜。

3.4 岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工中的卡钻或锤头脱落

（1）难点分析：结合实际情况，发现岩溶洞穴和岩溶槽中的充填物具有多种形式，还能呈现出不同的形式。在这样的施工条件下，在岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工中容易引起卡钻或锤头脱落的问题，降低了植桩的施工质量，所以必须采取对策以提高施工质量。

（2）技术对策：

在处理钻头或锤头掉落的过程中，使用的技术对策：

1）施工前，要先了解钻孔区域的地质资料，当冲向溶洞顶层时，请以较小的行程和缓慢的冲击力来防止空锤。

2）在施工计划执行过程中，要定期检查锤头，进行相应的修整，使其具有良好的使用性能。

3）全面提高泥浆质量，保持孔壁的稳定；如果在施工中出现卡钻现象或钻头脱落的情况，需要及时在反向循环泵下进行泥浆循环操作。

4 结论

在目前的形势下，岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工增加了许多难度，对施工工程的质量造成了很大的威胁，也增加了钻孔桩施工的安全隐患度。日后在岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工时，应注意分析施工难度，并应改进技术措施，以提高钻孔（打孔）钻孔桩的质量和效率，可以有效地保证施工质量，为后续的钻（冲）孔灌注桩施工提供可行性建议，降低发生事故的可能性，使施工计划的执行取得预期成果。