浅析桥梁桩基施工溶洞处理

关键词：桥梁桩基 施工 溶洞处理 

　　桥梁桩基础施工中，遇到溶洞的情况并不少见，作为地下隐蔽工程，给施工带来很大困难。本文结合工程实例，通过对桥梁孔桩开挖过程遇到的溶洞为例，分析溶洞的处理方法，希望可以为类似工程的施工提供参考。 

　　一、工程概况 

　　某高速公路标段主线全长约5.75km。本标段9座大、中桥桩基设计为嵌岩桩。本路段冲积平原区，地层由第四系冲积层亚粘土、亚砂土、碎石及上泥盆统天子岭组砂岩、灰岩及其风化层组成，局部可见侵入体花岗岩风化层。初步勘察资料显示统计桥位钻孔为41个，揭露发育溶洞的钻孔5个，见洞率为12%.有3个钻孔揭露两层溶洞或多层溶洞，占揭露岩溶钻孔的60%，说明场地内岩溶较为发育。在勘探深度范围内溶洞最小高度0.2m，洞体最大高度可达4.2m。 

　　针对本工程溶洞分布较广，施工技术难度较大，为了确保工程进度，确保施工安全考虑，把桩基溶洞处理列为重中之重，并按设计要求作相关施工监控。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，后考虑采用下放钢护筒的方案。 

　　二、溶洞处理施工技术 

　　1、处理方法 

　　（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。 

　　（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、粘土和整包水泥（按1m3：3m3：0.75t比例，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石）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，等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、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，座落在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的坍孔。严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成坍孔，导致钻头被埋在孔内，护筒埋置采用钢护筒跟进法。对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。 

　　（3）钢护筒跟进法。溶洞较大（洞高>3m，单层或多层溶洞成垂直串珠装）采取钢护筒跳进法施工。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。当桩孔穿过多个溶洞，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，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏。 

　　①钢护筒选择。内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m（h为地质超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30cm的高度）；单层护筒内径大于桩直径10cm，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为9mm为宜，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。 

　　②内护筒的沉放。当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机（或桩机自身重量）把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于钢护筒外径3～5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。 

　　（4）注浆法。溶洞层数较多，为串珠状。溶洞位置勘察准确，洞高大于0.5米，小于3米，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起坍方的情况，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2秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻孔冒浆为止。 

　　2、施工中出现的问题及处理 

　　（1）坍孔。如果有透水层，当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层失稳，形成漏斗状坍孔。 

　　预防坍孔的方法：①采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落在亚粘土层上，再继续冲击成孔；②发现漏浆及时补水。坍孔的处理方法：①当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻孔；②当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在坍孔的剌叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。 

　　（2）卡钻。卡钻的原因和处理方法：①冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻，应经常对冲击钻进行补刃；②孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻头打圆孔，不用一字钻；③十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。钻头在冲击填充的片石时，冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下，可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出。④钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸掉顶板岩，一般用药量为300～500g，一次不行可反复几次，在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。⑤发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。 

　　（3）斜孔。由于溶洞面倾斜或出现探头石，致使钻头沿软的低的部位下滑造成斜孔。解决办法是回填片石，三次以上无法调正就上报监理及业主，在取得同意后灌注水下混凝土，待强度形成后用小冲程打紧锤反复冲击，直至调正过来为止。但过大的冲程会导致成孔不圆，造成斜孔，一般以2～4m为宜。 

　　（4）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通，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，使钻孔顺利通过岩溶区。 

　　（5）埋钻。埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后坍孔，钻头便被埋在孔中。 

　　处理方法：①人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺10m以内，地下水易于控制，没有大的承压力，人可以下到桩孔中去边挖坍落的泥石，边护筒跟进，一直挖到钻头位置，护筒也跟进到钻头位置。②真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部，用9m3空压机通过50～66mm钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25mm的情况。 

　　三、结束语 

　　总之，岩溶区桩基施工中不确定的因素较多，新的问题会经常出现，施工时应根据工程特性选择合适的施工方法，确保桩基的施工质量。 

　　参考文献： 

　　[1]《道路桥梁工程质量通病防治手册》，中国建筑工业出版社。 

　　[2]《公路施工手册》之《桥涵》篇，人民交通出版社。