岩溶地区码头桩基溶洞施工处理技术

杨柏林

（广西新港湾工程有限公司，广西防城港 538000）

码头施工经常需要面临复杂的地质环境，如软土地基、水下作业等，而在岩溶地区，码头桩基的施工还需要考虑可能存在的溶洞，做好溶洞的处理工作，保证桩基施工的效果，确保码头工程整体的施工质量和使用安全。针对工程技术人员而言，在对码头桩基溶洞进行施工处理的过程中，需要充分考虑岩溶地区的实际情况，确定溶洞的规模和类型，选择恰当的施工方案，最大限度地保障施工处理的效果。

1 工程概况

工程码头为高桩梁板式码头结构形式。码头全长501 m，码头平台面宽为47 m，分为13个结构段，结构分段长度为32.6 m，每个结构段之间用7.85 m的简支跨连接，标准排架间距为7.85 m，横向桩间距9.7～11.0 m。码头共66榀排架，每榀排架设5根Φ1.4m的灌注嵌岩桩（码头前沿第一排转角位置排架少一根），前两排桩桩底进入中风化灰岩层深度不小于5 m，后三排桩底进入中风化灰岩层深度不小于4.0 m。码头共设329根灌注嵌岩桩，根据地勘资料揭示桩位区域内的灰岩地段局部有溶洞及溶蚀现象，溶洞部分为全充填，部分无充填，且溶洞连通性较差。根据设计院地勘资料统计，存在溶洞的桩位有44根，其中溶洞高度>4 m的有21根，溶洞高度<4 m的有23根。

2 地质条件

勘察区域河段位于湖挂载褶皱带接界处。从地质力学观点出发，处在广西山字型构造体系马蹄形盾地的东部，有新华夏构造体系与其复合，局部存在经向构造体系和纬向构造体系。

勘区地层自上而下主要为第四系全新统冲积层（Q4al）、第四系残积土（Qel）、石炭系下统岩关阶泥岩（C1y）及泥盆系上统榴江组灰岩（D3l）。具体划分地层：②第四系全新统冲积层（Q4al）、②1粉细砂、②2砾石和卵石（混黏性土）、②3粉质黏土～黏土（标贯击数3～5击）、②4粉质黏土～黏土（标贯击数4～8击）；②5粉质黏土～黏土（标贯击数8～15击）、②6粉质黏土～黏土（标贯击数大于15击）；②7黏性土混砾石和卵石；②8残积土（Qel）。

3 处理措施

（1）针对地质勘探资料揭示桩位溶洞高度大于4 m的桩基，采用旋挖钻机施工成孔+沉入钢护筒跟进的方式处理。

（2）对于地质勘探资料揭示桩位溶洞高度大于2 m的桩基（含溶蚀现象），即A51、C46、D39、D46、E25桩基，采用旋挖钻机施工成孔+沉入钢护筒跟进的方式处理。

（3）对于地质勘探资料揭示桩位溶洞高度小于2 m的桩基（含溶蚀现象），采用旋挖机施工成孔后（不塌孔）直接灌注混凝土处理。若采用旋挖机施工过程中或终孔后出现桩位溶洞坍塌难以成孔，可根据现场实际施工情况采用沉入钢护筒的方式重新处理。

（4）若桩基溶洞或溶蚀现象采用钢护筒跟进的处理方式无法进行有效处理，可采用冲孔钻机冲填片石、黏土的方案处理。

（5）本工程的溶洞情况特殊，最大溶洞高度约12.8 m，为确保施工安全及工程质量，对于溶洞高度大于6 m的，施工前还应制定安全专项处理应急措施，以确保施工安全。

4 施工技术

4.1 施工准备

（1）做好相应的人员组织工作。

项目部应该组织专业技术人员，对溶洞处理的技术措施进行学习，成立专门的工程溶洞应急处理小组，负责对溶洞处理过程中突发状况的处理和应对。在施工现场，需要安排至少2名技术人员，24 h轮流值班，做好监督管理工作，发现问题及时向上级部门汇报并督促施工人员进行处理。项目部应组织桩基施工人员学习相应的溶洞处理知识并进行处理技术交底，确保其在对溶洞进行处理的过程中出现突发状况能够按交底的措施处理。

（2）准备好相应的工程资料。

包括溶洞的位置、大小、范围以及充填情况，制定具备可行性的施工方案和技术保障措施，确保施工顺利进行。

（3）做好处理方案的计算和分析。

在施工前还需要对桩位实施相应的溶洞注浆和钻孔试桩试验，利用得到的试验数据对施工方案进行优化和完善，保证方案的可行性和可靠性。

（4）做好施工材料准备。

包括钢护筒、成孔用水、黏土、块石、片石等，确保在遇到溶洞钻穿情况时，能够迅速进行补水补浆操作，通过抛填黏土和片石的方式恢复正常钻孔作业。准备大量的普通硅酸盐水泥，遇到大溶洞严重泥浆漏失问题时，能够通过添加水泥的方式提升护壁强度，做好堵漏工作。

（5）做好施工机械的配备。

主要包括钻机，打桩机、装载机50型一台，25 t吊车一台，钢护筒振动锤，挖掘机一台。

4.2 施工技术

（1）常规成孔法。

如果溶洞内部存在充填物，且充填物为可塑性或者软塑性亚黏土时，溶洞的大小、垂向数量都不产生影响，在施工中都可以依照正常的地质状况进行桩孔施工，不考虑溶洞的存在。因为在这种情况下，冲击成孔环节溶洞内部的土质和外部土质并不存在明显区别。如果遇到浅表性溶洞，可以直接将溶洞凿挖开后进行填埋处理，溶洞区域稳定后，再进行钻孔作业。这种成孔方法的操作简单，施工效率高，成本比较低廉。

（2）片石、黏土筑壁法。

溶洞内部没有充填或为半充填，高度不超过3 m，存在严重漏水情况时可以采用片石、黏土筑壁法进行施工，将片石和黏土依照1∶1的体积比混合后回填，使用0.5～0.8 m小冲程进行冲击，确保回填物充实后适当加浆，将水头提升到正常高度，堵塞漏浆位置，形成人工护壁。实际施工环节，需要保证钢护筒预埋的牢固性，确保不会因为溶洞漏水，水头高度下降而引发孔口坍塌问题[1]。

冲孔到距离溶洞顶板约1.0 m的位置时，应适当加大泥浆比重，以低冲程、慢速冲击，逐渐击穿顶盖，避免出现卡钻的问题。安排专人负责护筒内部泥浆变化的观察，若发现泥浆面明显下降，需要将钻头提起，做好补浆工作，抛填混合料，泥浆面稳定后，以低冲程冲击混合料，形成泥石护壁，穿越岩溶区域。片石、黏土筑壁法在应用中，施工质量和孔口的稳定性可以得到有效保障，技术相对成熟，应用效果良好。

（3）水泥、黏土和片石筑壁法。

如果溶洞内没有填充或为半填充，高度在2～2.5 m，存在严重漏水情况时，可以采用水泥、黏土和片石筑壁法进行施工，将三者混合后进行回填，使用0.5～0.8 m小冲程进行冲击，确保回填物充实后适当加浆，将水头提升到正常高度，堵塞漏浆位置，形成人工护壁。

在施工环节，必须确保钢护筒穿透砂砾和卵石层等透水层，深入不透水亚黏土层，确保不会因为溶洞漏水，水头高度下降而引发孔口坍塌问题。针对部分溶槽、溶沟和小裂隙，在进行冲孔的过程中，可以投放整袋水泥、黏土和片石进行堵塞，避免泥浆流失，确保钻孔能够顺利穿越岩溶区。水泥、黏土和片石筑壁法的原理与片石、黏土筑壁法类似，优势也基本一致，都能够保证施工的质量和安全，确保后续施工的顺利进行。

（4）钢护筒跟进法。

钢护筒跟进法适用于高度超过4 m、单侧部分单层或多层溶洞成垂直串珠装的大溶洞，这种方法一边冲孔，一边对护筒进行接高，逐步压入已经钻成的桩孔内。当桩孔穿越多个溶洞成功造壁后，若已经形成的泥石护壁坍塌漏水，可以使用钢护筒跟进到相应部位进行堵漏。

在钢护筒跟进法施工中，应关注两个关键问题：

①钢护筒的选择。

护筒的长度为L=h+H+1，h表示地质钻探环节确定的溶洞高度，H为溶洞顶部到地面的高度再加0.3 m。如果使用单层护筒，需要确保护筒内径超过桩直径0.1 m，如果使用多层护筒，护筒最内层内径应该超过桩直径0.1 m，外一层护筒内经超过内一层护筒外径0.1 m，以此类推。钢护筒使用的钢板厚度不能低于10 mm，单个大溶洞可采用单层护筒，两个大溶洞则采用双层护筒。

②钢护筒的沉放。

冲击穿过溶洞顶部时，需要反复提升冲锤，在溶洞顶部的厚度范围内上下移动，如果没有明显的阻碍，则表明顶部已经成孔，并且钻孔圆滑垂直，可以使用钢丝绳活扣将内护筒绑住，以吊机将内护筒沉放到孔底，如果必要可以使用振动锤下沉。若冲击钻在坚硬岩层中的扩孔系数偏小，无法满足钢护筒下沉需求，应在回填后更换大钻头进行二次冲孔，确保钢护筒能够顺利下沉，桩孔竖直，不存在歪斜和缩颈问题。

钢护筒跟进法优点为施工速度快、工效高，能够有效避免溶洞塌孔影响，护筒不拆除可提高桩基质量及耐久性，投资可控。

（5）混凝土灌注法。

针对部分大溶洞，采用黏土和片石填充的方法可能会出现难以成孔的问题，或成孔后水下混凝土灌注环节出现了孔壁垮塌的现象，此时可以通过灌注混凝土的方式进行处理，使用的混凝土为C25混凝土。击穿溶洞顶板时，为了减少混凝土用量，可以先使用黏土块和片石进行填充，反复冲挤后，溶洞填筑基本饱满后再对混凝土进行灌注，灌注高度为溶洞顶1.0 m以上，混凝土凝固并且达到一定强度后，可以继续进行钻孔作业。混凝土灌注过程中应做好施工质量和施工安全管理，时刻关注混凝土灌注的效果，避免溶洞深度估计错误或存在其他漏失通道而导致混凝土浪费的问题。

4.3 施工安全

（1）在对溶洞进行处理的过程中，应结合实际情况，做好加泥浆、抛片石和埋置护筒等相关工作，对施工参数进行准确记录，准确测定溶洞的体积和深度，以可靠数据提高施工效率，保障施工安全。

（2）为了避免溶洞漏浆引发地面沉陷问题，在注浆作业环节需要增加钻机刚性平台辅助方案，使用材料为I56a工字钢，配合平卧井字型布置，平台面积应较桩基加宽2～4 m。

5 结语

综上所述，在对岩溶地区码头桩基进行施工的过程中，应做好相应的地质勘察工作，明确溶洞的具体位置和规模，采用恰当的施工处理措施，保证良好的处理效果，提升桩基整体的稳定性和可靠性，推动工程施工的顺利展开。