岩溶地区桥梁桩基施工技术研究

王鹏

摘要：近年来，随着交通运输行业的快速发展，桥梁工程在交通运输行业中成为了不可或缺的部分，桥梁工程施工质量的好坏是确保工程总体质量的关键环节。在岩溶地区，桥梁桩基施工更是整个桥梁工程中的重中之重，岩溶地区地质情况复杂多变，溶洞、溶蚀洼地、塌陷坑、落水洞以及暗河等不良地质现象时有发生。针对岩溶地区桥梁桩基施工存在的多种问题，如何在复杂多变的地质条件下保证桥梁桩基的施工质量，本文从岩溶地区特点、桥梁桩基施工要求、桥梁桩基施工工艺以及施工过程中常见的问题及预防、处理措施等多个方面进行论述，作为岩溶地区桥梁桩基施工技术的研究。

关键词：岩溶地区;桥梁桩基;施工技术

一、岩溶地区特点

岩溶地区地质条件复杂多变，岩溶发育强弱程度上与地形地貌、地质构造、地层岩性有关，但总体来看，分布范围并无规律可寻，整体规律性差;特别是针对单个工点，地下岩溶发育无规律、形状不规则、地下不可见是其最大特征;溶洞、溶蚀洼地、塌陷坑、落水洞以及暗河等在岩溶地区交错布置，形成了复杂多变的工程地质条件。

二、桥梁桩基施工要求

1.岩溶发育差异性大，桥梁墩台穿越溶孔、溶隙发育段，进入稳定岩层内，施工期间必须采取逐桩探底，以查明桥桩以下一定深度范围内地质情况，为桥梁桩基施工提供地质依据。

2.建议在施工前进行水泥注浆填充加固（不含暗河等岩溶管道）或片石填塞+浆砌片石封闭，以增强整个岩体强度。

3.针对区内岩溶橋，首先采用物探进行探测，针对物探探测结果，对物探探出的溶洞、异常的墩台部位采用钻孔进行验证;而物探未探测出的异常则主要根据地质调绘进行查明。由于区内地形变化大，物探受地形限制，其成果与可能实际存在一定偏差，故施工过程中应加强超前地质预报工作及相应处置措施。

4.钻孔灌注桩施工前，对桩位处应探明和清除地下障碍物。

三、桥梁桩基施工工艺

根据地质钻探资料和填充物情况，详细分析桩位地质柱状图，对每一个桩相应预计出溶洞位置和溶洞高度设计出针对相应溶洞的处理方案、冲孔方法和防塌孔措施。合理规定施工顺序，同一桥墩范围内应跳桩施工，同一墩台桩基础宜采用一台钻机施工，防止串孔。桩基施工时应先安排外围桩而后中间桩，先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工，先安排长桩施工，后安排短桩、溶洞较小的桩孔施工。

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。冲击钻成孔时，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。

2.片石粘土筑壁法

溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土按1：1 体积比，回填冲击，用0.5～0.8 m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，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，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，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，钢护筒必须预埋牢固，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。

当冲孔到离溶洞的顶板还有1米左右的时候，应加大泥浆所占的比重，并采用低冲程（高度在1m内）慢速冲进逐渐击穿顶盖，以防止卡钻。此外，还要安排专人来观察护筒内泥浆面的变化，如果发现泥浆面出现下降，应当立即提钻并及时进行补浆和抛填混合料，等到泥浆面不再下降达到稳定的时候，应继续使用低冲程慢冲挤混合料，使其能够形成泥石孔壁稳定的穿过岩溶地区。如果溶洞的面积比较大，使用一次抛填就很难达到成孔的目的，因此必须通过反复抛填处理才能够使其成孔。

3. 钢护筒跟进法

溶洞较大洞高大于5m，洞内无充填物或流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跟进法施工。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，有以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以用钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。施工时，当钻孔接近溶洞顶板时，必须轻锤慢打，控制提升高度，使孔壁圆滑坚固。当钻孔穿过溶洞顶板后，应反复提升钻头，在顶部范围内上下慢放轻提，直至钻头不明显受阻碍，确保钢护筒下放至准确位置。

4.注浆加固法

使用注浆方法来处理钻孔桩溶洞，主要是通过设计院所提供的地质勘察资料，填充和加固钻孔桩穿过的溶洞，注浆加固方法在大溶洞的处理中有很好的效果。首先依据设计院所提供的地质勘察资料，找出最大的溶洞，并对其进行注浆加固。注浆泵注浆时要控制在0.5～1.0MPa的范围，确保注浆的压力不过于大，具体的压力值应由现场试验来确定。其注浆速度保持在15～20L/min，目的是使浆液渗透到填充物之内，然后固结，其渗透最小直径定为310m，确保冲钻成孔时能够有足够的固结体。在进行注浆时，注浆管要插在填充物的底部，边注浆边缓慢的上提，保证提管的速度不致太快，且应使渗透的半径控制在允许的范围之内。注浆液选用32.5级水泥，其配合比为水：水泥=0.8：1.0，如果需要水泥砂浆，那么其配合比要采用水：水泥：砂=1：1：0.8，当需要使用双浆液的时候，其水玻璃的用量要根据现场的实验来进行确定。

5.灌低标号混凝土法

对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土（一般为C25混凝土）的方法处理。当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶1m以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。

四、施工过程中常见的问题及预防、处理措施

1.卡锤

（1）卡锤产生原因

①在基岩段成孔时由于桩锤磨损未及时修补;

②在冲击时发生掉物、掉石;

③钢丝绳冲放过多，致桩锤倾倒顶住孔壁;

④溶洞底板倾斜或遇到半边溶洞。

（2）预防、处理措施

①慢试法：钻头卡在中间任何部位时，应将主绳徐放—收紧—徐放—收紧，反复进行使钻头旋转从原位槽道提出;

②冲击法：将主绳放松3-5m，用钻头副绳吊一重物向下冲击钻头，使之产生松动，主绳重复慢试法;

③辅助提升法：用吊机、千斤顶或钻机副绳穿滑车组加力提升;

④水下松动爆破法：测准钻头被卡高度后，迅速将乳化防水炸药捆成两组，加配重对称放入钻头刃脚部位，之后将钻机主绳带紧或以吊机辅助紧提，采用电雷管起爆;

⑤确实无法取锤时请设计单位提出桩基修改方案。

2.掉锤

（1）掉锤产生原因

①锤体质量有问题，造成锤体断裂;

②钢丝繩断裂;

③进尺时遇到大溶洞，且填充物为软塑性土质或空洞时，因为控制进尺，冲锤一下进尺数米，引起掉锤。

（2）预防、处理措施

①选用打捞钩、冲抓锥等合适的打捞工具将锤体捞起;

②采用潜水员下孔内进行打捞;

③认真按照设计地质柱状图进行施工，在快击穿顶板时，应低冲程快打，防止进尺大而掉锤;

④确实无法捞起时，请设计单位提出桩基修改方案。

3.塌孔埋钻

（1）产生原因

施工时由于碰到溶洞或与桩位外溶洞相通的裂隙，引起突然间大量泥浆漏失。

（2）预防、处理措施

①发生漏浆时要及时补浆补水，维持孔内水头，防止孔内外产生过大的水头差，并迅速堵漏;

②采用钢护筒跟进、填粘土片石混合物将溶洞填充，防止漏浆塌孔。

五、结语

桥梁桩基施工作为桥梁工程施工过程中的关键工序，对整体桥梁工程的质量起着举足轻重的作用，而岩溶地区桥梁桩基施工是桥梁桩基工程中的难点，解决好岩溶地区桥梁桩基施工质量对整体桥梁工程的发展具有长远的意义，由于我国正处于桥梁建设的施工高潮期，岩溶地区桥梁桩基施工技术的研究在国家基础设施建设过程中将有广阔和长远的应用前景。

参考文献：

[1]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）

[2]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG 3363-2019）

[3]《岩溶地区公路桥梁桩基设计与施工技术指南》（JTG/T A01-2016）