城市轨道工程溶洞钻孔桩施工技术

赵建国

（山西交通建设监理咨询集团有限公司，山西 太原 030031）

0 引言

城市轨道工程项目建设是当前城市基础建设的重要内容之一，做好城市轨道工程建设工作可以有效缓解城市交通压力，提高通行效率。当前，我国的一、二线城市都在积极开展城市轨道工程项目建设工作，但由于我国地形复杂多样，地下溶洞数量庞大，其对于城市轨道交通工程的施工建设产生了巨大的影响，做好溶洞、溶沟以及溶槽的填充工作，对轨道工程溶洞钻孔桩施工技术进行分析，可以更好地推动轨道交通的发展。

1 工程概况

本研究以山西省太原市的某轨道工程作为研究对象，本工程的路线全长18.238km，该路段的地质较复杂。为了保证工程的顺利进行，需要设置区间高架段，工程墩台范围为0#-15#墩，共有64根桩基，桩总长度在11～39m，桩直径为1.2m。通过地质勘测及现场情况分析，0#台、1、2、5、7、9、10、13#墩基础下均有溶洞存在，溶洞的高度在0.4～4.17m，如果要保证施工质量，就必须处理好溶洞钻孔桩施工的问题。

2 水文地质情况

本工程项目的地下水主要以基岩裂隙水和孔隙潜水、岩溶水为主。该工程项目的上部主要分布的是黏性土。基岩部位的裂隙水则主要存在于深部构造裂隙和灰岩表层内风化的裂隙之中，地下水埋藏较深，而且水量相对较小，补给方式主要是由上层向下渗的孔隙潜水，而基层缝隙水相对较匮乏，无法发挥承压水性质。岩溶发育较强，而且灰岩深埋于地下，地下水则大部分存在于溶孔、还有部分存在于溶蚀裂隙以及岩溶管道之中，其富水性以及透水性较差。在对本工程项目的岩溶进行分析时，发现施工现场的岩溶主要为白云质灰岩，溶洞数量共有38个，溶洞高0.3～11.3m，钻孔遇溶率高达50%以上，岩溶发育程度强，场地岩体因为构造影响显得较为破碎，基岩面在局部位置起伏较大，为了更好地保证施工质量，在验桩、验孔时需要加强施工管理。

3 桩基施工特点与重难点

3.1 地质特点

由于本工程区域主要以黏性土为主，土壤中混有较多的碎石、石块以及破碎的砖块等，同时由于施工期间会反复的挖填相关土层，导致土质结构疏松，在遇水之后容易变成浆状，雨季时施工部位会聚集较多的地表水。溶洞和夹层较多，而且部分施工段还存在有连续溶洞。据统计，64个钻孔桩有20孔岩溶洞，溶洞率高达31.25%。此外，地质情况的复杂还表现在入岩后，岩面存在的斜层较多，施工因此受到影响和干扰[1]。

3.2 桩基施工重难点

桩基施工重难点主要表现在以下方面：

（1）裂隙漏浆。岩溶段进行桩基施工时，因为存在大量的溶洞，导致钻孔桩施工的成孔期间容易出现漏浆的问题，因此，在对岩溶段进行桩基施工时，要加强对成孔漏浆问题的控制。

（2）坍孔问题。成孔时可能会出现瞬间漏浆的问题，漏浆比较严重的情况下，将会出现塌孔的问题，影响施工质量效果，必须要及时采取措施予以应对，保证钻孔顺利成型。

（3）斜岩问题。在黏土和岩石分界的位置，通常存在大量溶沟、溶槽以及孤石，在外力作用的影响下，将会出现不同程度的倾斜，在冲孔时，容易出现偏孔的问题，因此，在钻孔桩施工期间还要做好纠偏工作，这样才能切实有效地保证施工质量。

（4）控制卡钻和掉钻等情况。在岩溶地段施工时，卡钻以及掉钻发生的概率较大，之所以会出现这种现象，是受多种因素影响而引发的，岩面处于倾斜状态，溶槽以及溶沟位置就容易出现挤钻的问题；复杂多变的地质环境也增加了这些施工问题发生的可能性。

（5）防止灌注桩断裂。灌注桩断裂在钻孔施工期间也时有发生，灌注桩断裂的原因多种多样，如钻孔时发生斜孔问题，且没有得到及时有效地解决，或是施工期间发生大量漏浆问题等，都可能导致灌注桩断裂[2]。所以在施工过程中必须加强对地下混凝土施工的控制，做好混凝土各项浇筑工作，这样才能有效预防断桩问题，保证施工质量。图2为溶洞钻孔桩施工流程。

图2 溶洞钻孔桩施工流程

4 城市轨道工程溶洞钻孔桩施工处理技术

4.1 斜孔的处理方案

斜孔的出现是由多种因素造成的，如在溶洞地层软硬度不均匀的情况下，钻头的受力效果就会受到影响，其容易偏向某一侧，这样就容易出现斜孔问题，为了对该问题进行预防，可以尝试从以下层面着手：

（1）在钻孔时加强各个设备的配合度，进一步对设备的性能予以优化，在设备应用之前进行设备性能检测分析。

（2）可以适当加高钻头，这样可以有效避免钻孔过程中钻机倾向于硬度比较低的一侧，进而达到预防斜孔的目的。

（3）科学选择钻进方式，在钻进初期施加的压力不要过多，可以等到钻头全部进入到钻孔岩层之后，再适当地施加压力，从而有效预防斜孔问题。

4.2 卡钻的预防方案

卡钻也是钻孔桩施工期间经常出现的问题，导致卡钻的原因也是多种多样，如在溶洞地层钻进过程中，应用旋挖钻机钻孔，钻头在穿过溶洞顶板之后，受到外界压力偏向一侧的情况极为常见，由此就形成了卡钻，为了有效地预防此类问题，减少卡钻问题的发生率，在施工前，工作人员可以前往施工场地进行勘察，分析导致卡钻发生的原因有哪些，可以采取哪些预防措施，如可以尝试在方头筋板上焊接导向筋板，避免钻头直接与岩石比较坚硬的部分接触，影响施工质量。同时在施工过程中，钻头进入到施工桩孔时，要小心操作，提钻的速度要快准稳，施工完毕迅速提出钻头，这样可以保证施工质量，规避卡钻的问题[3]。

4.3 漏浆的处理方案

漏浆也是施工中较常见的问题，要想有效规避漏浆问题，要从以下方面入手予以处理：

（1）由于溶洞有很多缝隙，施工期间发生漏浆的概率较大，因此必须做好补浆工作，明确溶洞的基本情况，如其是否与其他相邻的溶洞存在有连接点，如果存在连接点，那么在钻孔过程中发生泥浆流走的频率相对较高，使得漏浆发生率相对比较大，为了更好地保证施工质量效果，解决施工中存在的问题和不足，就必须要做好漏浆处理准备工作。在溶洞地层施工工作正式实施前，要做好施工设计图的核对工作，明确图纸上的各项标注内容，了解各个溶洞的分布情况，然后对相同溶洞的大概容积进行预算，在钻孔附近准备好填充物。

（2）在钻孔时，要密切关注溶洞内部变化情况，泥浆出现任何变动都不能有丝毫松懈，如果泥浆有所下降，则需要第一时间补浆，向钻孔内增加补充料，然后再进行钻孔，这样泥浆流失的情况将会得到有效缓解。

（3）如果发现孔内泥浆面快速下降，表示漏浆速度较快，只是通过填料的方式无法有效解决此类问题，必须要大量补浆。

4.4 塌孔的处理方案

钻孔漏浆会引发多方面的问题，塌孔就是其中之一。针对塌孔问题除了采取补浆和回填堵漏等措施外，还应向钻孔内适当地放入膨润土或其他泥浆材料，然后使用钻头均匀搅动，保证泥浆的各项参数符合相关规定的标准要求。同时溶洞填充物一般都是流动的黏土或是淤泥，在钻孔之后并不是十分稳定，为了有效解决该问题，就必须做好捞渣工作，捞渣需要多次反复进行，直到孔壁基本稳定才可以停止捞渣。

5 结语

相比于普通的钻孔桩施工，溶洞钻孔施工的难度相对较大，施工期间影响因素较多，在施工过程中任何环节出现缺陷和不足，都将会对整体的施工质量产生影响，因此，必须要加强对施工现场的勘测，分析施工问题产生的原因并找到解决措施，制定科学合理的施工方案，从而保证溶洞钻孔施工的质量。