浅谈桩基施工中溶洞处理技术

黄家权 钟立强 刘颖 杨鼎 李厚波

摘要：针对桩基施工出现溶洞可能会造成的掉钻、卡钻、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故，分析中国医学科学院肿瘤医院深圳医院改扩建（一期）项目扩建医技楼桩基施工中遇到的溶洞处理问题，提出了相应的处理措施以供参考。

关键词：桩基施工;溶洞;处理措施

1.引言

我国岩溶发育地区比较广泛，地质水文情况也极为复杂，因此建筑桩基施工中常常遇见隐蔽型岩溶型溶洞。它主要隐藏在地层中，由于水流冲刷等因素构造出了不同类型的风化及残积土层，这给桩基施工带来许多困难。而桩基施工中溶洞问题的处理对策，不仅直接影响到施工工期，同时对工程质量和造价也有相应的影响。因此，对于溶洞的处理是桩基施工中应慎重考虑的事情。

2.工程概况

中国医学科学院肿瘤医院深圳医院改扩建（一期）项目位于深圳市龙岗中心城南区宝荷路113 号。扩建医技楼建筑总高度 23m，地下三层（局部），地上四层，扩建总建筑面积为 29574 ㎡（其中地上面积为 18164 ㎡，地下面积为 11410 ㎡）。本工程灌注混凝土桩径1.4～2.0m，桩长30～50m，最长达71m。根据钻探揭露，场地内分布的地层自上而下有：杂填土层（Qml）、坡残积层（Q4dl+el），下伏基岩为石炭系地层（C1），泥质粉砂岩、泥岩、石灰岩，地层中溶洞分布及大小不均。场地地下水主要赋存于杂填土①、粉质粘土②层中，其含水性、透水性一般，为弱透水层，属孔隙潜水，具微承压性;场地地下水主要接受大气降水补给，径流方向大体由南东向北西流，地下水位在44.14-44.84m。

3.溶洞分类

桩基现场施工时，若成桩过长中出现泥浆严重漏浆或浇灌混凝土出现严重渗漏，则初步可判定此桩所在部位存在溶洞情况。

1、按溶洞的大小分：a：小溶洞（洞高< 3m）。b：大溶洞（洞高≥3m）。

2、按洞内有无填充物分：a：有填充，已填漫，包括亚砂土和亚粘土充填，有可塑、软塑和流塑之分。b：半填充，有一半左右填充。c：无填充物，为空洞。

3、按是否漏水分：a：全漏水，与其他溶洞相连。b：半漏水。c：不漏水。

4、按溶洞垂向数量分：a、单个溶洞。b：多个溶洞。

4.处理措施

根据本工程溶洞分布的具体情况，确定先采用冲击钻成孔，然后根据具体情况采用投放抛填物的方法处理溶洞。

4.1 常规成孔法（按照无溶洞地质考虑）

当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工。

4.2 小溶洞处理方法

1、片石粘土筑壁法2：当溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不大于3m以内，存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土和水泥（按1m3：3m3：0.75t比例）回填冲击，用0.5～0.8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，待水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土、水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须预埋入不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成孔口塌孔，保证钻孔顺利通过岩溶区。

2、溶洞层数较多，为串珠状，溶洞位置勘测准确，溶洞大于0.5m小于3m，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起坍方的情况下，采用预先压注水泥浆，待水泥浆压注工作完成24小时后开始钻进。压注时压力控制不大于0.4Mpa，并直到稳定两秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻孔冒浆为止。

4.3 大溶洞处理方法

当遇到大溶洞时（洞高≥3m），在采用片石、粘土和水泥回填仍不能产生有效护壁时，采用与桩身同等级混凝土進行灌注填充，待36小时并保证能形成有效护壁后再重新钻进。

4.4 砼浇筑过程问题处理方法

在工程桩混凝土浇筑过程中，如出现一般混凝土流失问题，则继续浇筑混凝土，直至工程桩浇筑完成，过程中应通知监理到场见证确实。如出现严重混凝土流失问题，则停止施工，及时通知监理、地勘及设计单位到现场勘查，并给出处理方案。

5.施工中常见问题及处理

1、坍孔

1）坍孔的预防：坍孔的预防在于“常看，常补“常看就是要求各地层地质情况做到心数有数，随时注意钻进情况，随时观察水位情况。“常补”就是当钻进松散粉砂土或者流砂中时，要及时补充较大的比重，粘度的泥浆，甚至可补充投入参有片石或卵石的粘土，此外，要有专人负责补水，以保证钻孔内必要的水头高度

2）坍孔后的处理

处理方法同第5.2 节“小溶洞处理方法”

2、斜孔

1）扩孔纠编法：此方法适合于潜孔阶段中（一般不超过10m）钻孔已偏斜严重的情况下，采取加长粗径钻具，并使用比原钻具直径至少大一级的钻具，从孔口或者从孔口管底部位置扩下去，可以扩大处理符合要求的钻机，矫正钻机的方向，防止继续钻进中该孔偏斜严重发生的情况出现。

2）短钻具法：在松软岩层或者厚度大的覆盖层中钻进时，当钻孔产生一定偏斜后，可利用较短的粗径钻具进行矫正，因为在上述地质条件下钻孔，孔径一般比较大，而短钻具在较大孔径内较易改变方向。主要通过用轻压力满转速的操作方法，钻具会因自重垂向钻进。

3）换径法：主要用比原正常钻具小一级或者两级直径长度短于1.5m的钻具钻进。因为短细的钻具可在较大的孔径内接近垂直状态。

4）扫孔法：在某一灌浆段钻孔结束时进行孔斜测量，发现偏斜超过允许值情况下，先补进行纠偏处理，按正常程序继续灌浆，当快要结束时，用比例为0.5（或者0.6）：1的浓浆置换出孔内稀浆，并待凝24—28小时后扫孔（用钻具扫除孔壁和孔底的障碍物）。

5）补孔法：在灌浆施工中，当发现钻进孔偏斜严重时，为防止严重的孔斜对灌浆质量产生影响，可在该孔附近补贴新的浆孔，一般与原灌浆孔的距离不大于50cm此方法用于浅孔阶段中较严重的偏斜情况下。

3、漏浆

1）在冲击成孔中，由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相同，泥浆迅速流走，水头高度急剧下降，造成漏浆，施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土，一旦出现漏浆，要及时回填片石、粘土冲击造壁，并马上补水，防止水头高度继续下降。

2）意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用后再重新钻孔。

6.结语

由于溶洞具有不可预见性、复杂性、危险性等特点，因此在溶洞处理过程中应结合工程及现场实例并选用经济、合理、有效的处理措施，以保证工程质量和施工安全，保证工期，降低造价。

参考文献：

[1]桥梁桩基溶洞处理，《建筑发展导向》刘文杰、马斌斌

[2]桩基施工过程中溶洞处理方法探讨，《交通与路建》刘丹、张琦、张志中

[3]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》，GB50202-2018