摘要: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。 

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。