桥梁施工桩基溶洞处理

　　 1 桩基溶洞处理主要方案 

　　 在不同地质条件下，针对溶洞的具体特点，桥梁桩基溶洞处理的主要方案包括以下几种： 

　　 1.1 挖孔桩施工方案。挖孔桩施工方案适用于桩基土壤没有较厚的砂石层或砂层，并且溶洞地下水位偏低。 

　　 1.2 钻孔桩施工方案。钻孔桩施工方案适用于桩基土壤中存有较多的砂石、中粗砂、碎石等，并且有大量地下水涌出。 

　　 1.3 护筒跟进施工方案。护筒跟进施工方案适用于桩基溶洞上方的砂砾层较厚的情况。以护筒跟进桩基，可以有效防止孔壁的坍塌。 

　　 1.4 挖钻结合施工方案。当地质条件较为复杂，采用挖钻孔施工方法时，由于无法掌握地下水位的具体情况时，可以采用挖钻结合的方案方法。 

　　 2 桩基溶洞处理施工方法 

　　 2.1 适用于钻孔处理的溶洞 

　　 冲击钻取孔施工方法下，远离桩位置设置冲击钻的支撑点，不能取可能导致溶洞坍塌范围内的支点，因此，需要估算钻机支撑点的安全距离。严禁直接在孔口安置钻机，而且钻机必须用绳子牢固绑拉。当钻机安装到位后，钻机的顶部和机座应保持平稳，开机状态下不产生位移或沉陷。 

　　 2.1.1 当钻机打至距溶洞顶约1米时，必须准备充足的片石材（厚约5?20厘米）和粘土。粘土和水作成球状（直径15?20厘米）。如溶洞为半填充和非填充的溶洞，还应备足水源。此外，钻机在作业到1-1.5米时内应当变换冲程，逐渐击穿溶洞顶部，防止钻头被卡。 

　　 2.1.2 密切观察钻孔施工的进度。当即将钻穿溶洞顶部之前时，必须派专人观测护筒里泥浆表面的情况。一旦发现泥浆面迅速下降，应及时补充水。 

　　 2.1.3 对于桩基下的大型、特大型溶洞或半充填溶洞，且上方有厚砾石层时，为了因防止泥浆流失导致的孔壁坍塌，宜采用护筒跟进的施工方法。 

　　 2.1.4 对于小型溶洞或层次结构的溶洞，为了防止桩基下的溶洞与其它溶洞合成一个大洞或形成葫芦状，如有需要，可先以低标号的级混凝土进行灌注，待桩基下的溶洞有所增加后再进行施工。 

　　 2.1.5 钻孔施工结束后，应先对钻孔的直径、深度、形状、垂直度以及孔底的地质条件与设计方案进行详细的比较，并检查孔底深层次泥浆沉积厚度。待所有项目均由监理工程检查合格后，方可进行清孔。 

　　 2.2 适用于挖孔处理的溶洞 

　　 2.2.1 桩基孔壁支护设计与施工。为了确保施工过程的安全性，桩基孔壁应用钢筋混凝土进行防护，内部和外部的结构呈齿形，钢筋放置在孔壁的内侧，厚度为15厘米。一般采取现浇混凝土的方法，施工中选用自制钢模板，孔壁的每段由三块钢模板的组装形成。在浇注混凝土时，先拆卸上一节的模板再用到下一节中，以此自上而下的进行周转。U形卡将每块模板进行连接，上部和下部由槽钢圈固定紧密，不再另行设支撑物，方便混凝土的浇筑和下段的挖掘施工。 

　　 2.2.2 开挖井孔。挖掘井孔时，为了增大孔壁的摩擦力，应尽量使孔壁不平整。具体的开挖方法视土壤的性质决定：土壤属于亚粘土或粘土等不透水层，比较适宜挖孔，挖孔工具选用短柄铁锹，开挖深有1米左右应立即用钢筋混凝土作护壁；土壤属于砾石、碎石、粉性粘土等半透水层或透水层时，每开挖1.0-0.5米左右就必须快速做好护壁，以防止塌孔。工程施工到砂层时，每20厘米在上层的护壁外打入直径20的钢钎，并在钢钎上用草袋进行防护，待水被抽干后再浇筑混凝土，每节的最大施工高度不超过每节0.5米。 

　　 施工作业人员在挖孔进尺距离顶面约1米的时候，需要系好有可靠连接的安全带。在有可靠安全带的保障之后，采用钻孔的办法来检测内部承压水是否存在，如果其内部有承压水就需要等待至其流尽后，再采取措施抽水并接着开挖。当溶洞的顶盖打通，我们可以排除洞内的水或者泥浆之后，将小动物活体放入其中三十分钟，如果小生物依然活着且正常就可以让工作人员进入其中。依照工作人员在溶洞中的检查情况，可以考虑使用砖砌外圈，改外圈需要有足够的厚度与刚度。在此之后可以采用立模浇筑钢筋混凝土来保护。当处理完这些之后方可往下挖进。 

　　 进入溶洞后，要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施。若为空溶洞，首先将积水抽干，用砖砌外围，然后立模浇筑钢筋混凝土；若溶洞内有填充物，则根据填充物的种类分别采取不同的措施： 

　　 a.填充物是中粗砂、粉细砂时，挖进时应浅进尺，强支护，沿上层护壁外围每20厘米打入直径20毫米的钢钎，然后钢钎上绑扎草袋作为防护，每节最大高度0.5米。 

　　 b.填充物为软塑状黏土、含碎石粉质黏土时，采用短柄铁锹进行开挖，每挖深1米左右就及时护壁。 

　　 3 溶洞处理的其他方法 

　　 对于一些地质构造特殊的溶洞，当其裂隙发育较广，用灌注低标号混凝土填堵无法封住裂隙时，可采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。 

　　 3.1 根据地质情况在每一根桩的中心位置或桥墩承台的四角钻注浆孔，钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。 

　　 3.2 用注浆泵注浆，注浆压力不宜太大，控制在0.5兆帕～1.0兆帕范围，具体压力值由现场试验确定。速度为15升／分钟～20升／分钟，其目的是使浆液渗透到填充物内(包含灌入的砂或碎石)，然后固结，渗透最小直径定为3.0米，以保证冲钻成孔时有足够的固结体。 

　　 3.3 单花管注浆，管头花管段长度为100厘米，孔眼直径和问距根据现场试孔后确定，注浆管外径为70毫米，比钢套管内径要小。注浆时，通过注浆泵上的PQ仪分析确定注浆的速度和结束时间，压入量根据渗透半径、固结体积来计算，公式为： 

　　 Q= πR2Hβμα(1-γ)λ 

　　 其中，R为渗透半径；H为溶洞高度；μ为填充物的孔隙率；α为超灌系数；λ为地区性经验系数；γ、β分别为充填率与充填系数。这些参数和系数可根据现场试验确定。 

　　 3.4 为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液与砂子(或碎石)初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。 

　　 3.5 注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆的压力必须调高，最后封孔。注浆顺序依据施工情况自行掌握。 

　　 4 结语 

　　 溶洞处理是桥梁桩基施工中难度较大的技术问题，由于其具有不可预见性、复杂性、危险性等特点，在处理过程中应综合分析各种资料和数据，针对不同的溶洞类型制订相应的处置方案，对随时出现的新情况做好充分的准备。 

　　 参考文献： 

　　 [1]交通部第一公路工程局.公路施工手册(桥涵)[M].北京：人民交通出版社，2000. 

　　 [2]JTJ041―2000，公路桥涵施工技术规范[S]. 

　　 [3]彭鲲，易武.岩溶地区桥梁桩基础施工方案研究[J].山西建筑，2008，34(36)：318―319.