岩溶地区高铁特大桥桩基施工技术核心探究

陈飞

（山东济铁工程建设监理有限责任公司，济南250000）

1 工程概况

本工程高铁特大桥全长约1 500m，以桥跨结构为主，该桥位于石灰岩地质区域，溶洞分布范围较为广泛，环境相对复杂，岩溶发育级别较高，不利于钻孔灌注桩施工，需要采用适当的施工工艺进行处理。

2 岩溶地区的地质特点

岩溶地区的岩层具有一定化学特性，主要由石灰岩组成，受水影响后会致使孔洞扩大，由于岩石本身具有一定的缝隙，当流动水流进缝隙后，岩层会出现渗水漏水问题，需要对其进行有效处理和把控。由于项目建设区域溶洞分布范围较广，发育级别也有所不同，部分高铁特大桥桩基施工所处位置存在多层溶洞，施工难度较大。

3 岩溶地区高铁特大桥桩基施工前的准备工作

在岩溶地区高铁特大桥桩基施工前，应做好相应的准备工作，可从以下3方面着手：（1）在施工前，应先了解溶洞底层实际情况，针对施工过程中容易出现的问题，实施具有针对性的预防措施，制订相应的预防方案，并调整施工方案，以确保桩基施工工作顺利开展，使施工方案更加合理；（2）选择合适的钻具，严格按照相关钻孔工序执行作业，控制各桩之间的施工顺序，做好钻孔施工工作，并遵循相应的施工原则；（3）实施超前地质钻孔工作，需要全面开展勘察工作，了解溶洞走向及其裂隙发育情况，熟悉施工现场，掌握周围地质环境特征[1]。

4 岩溶地区高铁特大桥桩基施工技术问题分析

4.1 泥浆护壁分析

在进行岩溶地区高铁特大桥桩基施工时，与普通底层钻孔桩施工不同，岩溶地区桩基施工还要关注泥浆护壁状况。溶洞中填充物较多，多具有流塑性，性质复杂，需要在配置好护壁泥浆的基础上，根据溶洞土层的实际情况添加适当比例的混合料，如水泥、片石等，使之填充于岩溶裂缝和周围空隙中，形成溶洞孔壁封闭环，从而起到较好的护壁效果。

4.2 岩溶区斜面施工方案

在进行岩溶地区高铁特大桥桩基施工时，如果出现岩面倾斜或岩质软硬不均匀状况时，可通过3种方式来进行施工：（1）采用回填黏土片石法。指的是将黏土、片石按照一定量回填至孔内，调整钻机冲程进行钻孔，当片石、黏土受到反复冲击后，会于孔内形成混合柱体，具有一定的硬度，有利于为后续钻孔施工奠定基础。（2）采用混凝土回填法。指的是在遇到岩面严重倾斜状况时，在清理干净钻孔后，向孔内灌注混凝土，使之与基岩形成一个整体，再继续钻进[2]。（3）采用潜孔钻引孔法。可先利用潜孔钻来钻探钻孔桩，使岩石形成“蜂窝煤”状态，破除岩石完整性，然后再利用冲击钻冲击已出现间隙岩石，从而钻出孔洞。

4.3 卡钻和掉钻问题

进行岩溶地区高铁特大桥桩基施工时，存在一定的施工风险，容易出现卡钻或掉钻问题。为避免这一状况发生，可充分发挥缓冲原理的作用，在钻头要达到溶洞前，靠近顶部时，可将1m3混合材料填入已经形成的孔段中，再使用小钻头进行钻进施工，之后再使用标准钻头进行钻进施工，形成钻桩。当钻内水位下降速度加快时，必须即刻向孔内灌入水泥浆，避免水头高速发生变化，提起钻头后放入小石头或片石，使用小冲程来进行冲击。

5 岩溶地区高铁特大桥桩基施工技术措施的有效应用

5.1 发育面积较小的溶洞施工

施工时，若遇到高度不超过1m、发育面积较小的溶洞，应先做好开钻前的准备工作。需准备黏土袋备用，黏土袋体积应在约20m3，还需准备好片石，其直径不可超过25 cm。可根据施工实际情况选择合适的冲程钻进行钻孔，并使其和溶洞顶部保持1m距离。泥浆量也要准备约20m3，不可超出规定比重范围。在实际施工过程中，可在击穿溶洞后计算泥浆损失量，然后再一边补充泥浆，一边投掷黏土袋或片石。施工人员可选择小冲程钻机进行冲击钻孔工作，直至泥浆不再泄漏后停止作业。泥浆要有一定的黏稠度，在钻进后黏度至少要达到25Pa·s，需使泥浆充满溶洞后，再继续实施钻进作业[3]。

5.2 发育面积较大的溶洞施工

在遇到高度超出1m，但未超过4m，发育面积较大的溶洞时，高铁特大桥桩基施工难度较大，处理过程具有一定的复杂性，如若击穿溶洞，可能造成泥浆骤降，引发塌方问题。基于此，在开展高铁特大桥桩基施工时，应先对其地质状况进行了解，如果是流沙层或砂卵层，护筒埋深应在1m以上；如果是硬塑状黏土层地质，护筒埋深应在约4m。要按照规定比重制备泥浆，于距离溶洞顶部约1m的位置使用。与此同时，还需配备一定量的黏土袋和片石，片石直径在15～25 cm。另外，还需要准备好施工中所需要的各项施工设备，如翻斗车、泥浆泵等，要创造良好泥浆制备环境，以免影响施工顺利开展。在击穿溶洞后，必须即刻进行补浆，可通过投掷片石、黏土袋的方式进行有效回填，经过反复冲击后形成泥石护臂，直至无漏浆状况发生，顺利穿过溶洞后，人员和机械设备才能撤离施工现场。等待3～4 d后，再进行钻进施工。这种施工方式能够取得较好的施工效果，处理好岩溶环境问题，在施工操作方面具有一定的便捷性，降低了扩孔难度，相较于传统的钢护筒施工方式，其所需要的施工时间更短。如若遇到溶洞和周边暗河相连通情况，在进行冲击时，泥浆损失速度为0.5 m/m in，对此，必须实施持续性补浆工作，并灌注低标号水下混凝土填充周边缝隙，完成封堵工作。可于锯末、黏塑土中增添适量水来进行搅拌，使混合物呈软塑状，用于填满溶洞。填充完毕后，需要观察1 d，看其情况是否正常，如果正常，则可以开始进行钻孔、冲孔工序。

5.3 高于4m的溶洞施工

在高铁特大桥桩基施工中遇到高于4m的溶洞时，需要先对其施工环境进行实地勘察，掌握土洞桩位、了解溶洞桩孔情况，然后再针对实际情况使用小钻头开展钻进施工，钻穿溶洞和土洞顶板，终孔高度要达到标准要求。所使用泥浆材料在质量方面要有所保障，必须使用质检合格的泥浆进行补浆作业。在遇到高于4m溶洞时，可采用跟进护筒法进行施工，这一施工方法施工效果较好，其劣势在于所耗费的施工时间过长，施工流程较为复杂，施工难度较大，施工成本较高。基于此，可以在施工过程中做好加实堵漏注浆填充工作，采用“双浆”进行处理，找到需要压浆的孔位，根据全桥岩溶发育状况提前进行压浆钻孔工序，并做好相关记录工作，为后续开钻施工奠定扎实基础。在压浆时，如若出现冒浆状况，可实施间歇注浆法来进行有效施工，以保障施工质量。

5.4 流塑状填充物高溶洞施工

在进行高铁特大桥桩基施工时，如若遇到较高溶洞，泥浆侧向压力较大，且不具备较好的自稳性时，可利用片石、砾石进行回填，也可在回填片石后，实施钢护筒法。如若遇到溶洞尺寸较大，且填充物是流塑状时，那么在钻孔时需要钻至溶洞底板，无须清理钻孔，直接向孔内灌注水下混凝土，直至其达到溶洞顶0.5 m位置，等到混凝土强度达到标准规定后，再钻入溶洞。这种方式可以让混凝土形成半圆或圆形形状，充分发挥其维护作用，保护好桩孔周围，防止溶洞中流塑状填充物涌入，以免出现混凝土流失问题，避免断桩。

5.5 裂隙漏浆处理施工

修建高铁特大桥桩基施工时，如若遇到诸多岩溶区域，便会出现裂隙问题，需要对其进行有效处理，以免影响桩基施工质量。而桩基施工具有一定的隐蔽性，很难有效把握实际情况，一旦发生漏浆，想要判断地表是否存在裂缝，只能依赖于相关施工人员丰富的工作经验，以及检查地表表象来进行判断。如若判断有裂隙，则需要用黏土、钻渣来填满裂隙，及时进行补浆处理，如若仍然有残余漏浆，则需要继续填入孔渣，再倒入黏土，孔渣的量为1m3，黏土的量则为0.5 m3，之后再进行补浆，以确保不再出现漏浆状况。需再重复倒入黏土和钻渣，实施冲孔作业。

6 岩溶地区高铁特大桥桩基施工注意事项

进行岩溶地区高铁特大桥桩基施工时，应注意以下3点：（1）如若高铁特大桥桩基施工区域是岩溶区域，必须先根据实地勘察数据来编制应急方案，做好相关准备工作，根据溶洞规模设置泥浆池，泥浆泵至少要准备2台，需确保挖机、翻斗机能够正常运行，随时投入施工中。在快达到大溶洞顶板时，尽量避免夜间工作，因为在夜间施工，不利于使用机械来进行补浆回填作业，无法使用黏土、片石来进行有效回填，容易造成泥浆流失，引发塌孔现象。（2）在岩溶地区进行桩基施工时，需要做好岩溶区水下混凝土灌注施工工作。在完成终孔冲击后，需严格按照相关工序执行作业，清理钻孔，做好下笼、下导管、灌注混凝土等工作，每一个工序都要符合施工标准，并且持续进行，以减少施工时间，混凝土供应量要充足，并具备良好的流动性，坍塌度不可超过18～22 cm。相较于普通桩基施工，岩溶地区桩基施工对混凝土需求量较大，每一根孔桩首次灌注混凝土的量约为6m3。为避免混凝土对孔壁造成太大的冲击力，需要埋深导管，在提管之前，需要先了解溶洞规模，根据埋下管道最大深度来决定。在完成灌注施工后，可能会出现混凝土面沉降情况，对此，需等待0.5 h，确定稳定之后再拔出导管。（3）在遇到存在流沙层填充物发育面积较大溶洞时，可使用钢护筒进行施工，以确保清孔工作顺利开展，防止孔洞四周发生流沙陷落现象。要反复进行清孔工作，如若出现流沙塌落状况，则需再进行冲孔处理。在施工时跟进实施钢护筒，可避免延误施工进度，保障施工工序顺利完成，取得较好施工效果。

7 结语

本文以某工程为例，探讨了岩溶地区高铁特大桥桩基施工技术核心要点，旨在提高岩溶地区高铁特大桥桩基施工技术水平，保障施工质量，维护高铁特大桥桩基结构稳定性，保障人们出行安全。