岩溶地区桩基础施工技术控制

林洲

（广东晶通公路工程建设集团有限公司，广东 广州 510635）

1 概述

桥梁钻孔桩基础在岩溶发育的地层中进行施工，不可预见因素多，施工难度大。

某项目特大桥，桥墩基础为钻孔桩基础，设计为8根或9根钻孔灌注桩，桩长6.5～58.5m。大部分墩台地处灰岩地区、岩溶、裂隙发育，存在有填充物或无填充物小溶洞及大溶洞，溶洞空洞最高23.4m。桥梁桩基处存在单层、多层溶洞，溶洞空洞最多有9层之多。施工中多次出现泥浆流失、卡钻、塌孔等事故，成孔困难，成为制约施工工期、影响工程质量的技术难题。

本文根据该特大桥岩溶地区的钻孔桩施工情况及采取的措施进行分析和归纳总结。

2 施工方案

在该特大桥桩基的施工中，主要采取了以下方案，即：地基注浆法、钢护筒跟进法、直接回填冲钻法共3种处理方法。

2.1 地基注浆法

适用范围。当溶洞封闭且较小时，采用注浆处理岩溶地层，加固地基，提供成孔条件穿过溶洞。若溶洞内无填充物或少量填充物时，采取先填充碎石或干砂，然后注浆；若填充物呈松散或软塑状态时，则直接注浆即可。地基注浆加固约7d后，按普通冲击钻孔桩要求施工。

施工要点：①用注浆泵注浆，压力控制在0.5～1.0MPa范围，速度为 15～20L/min，渗透直径不小于3m，水泥浆配合比为水∶水泥=0.8：1.0。②采用间歇注浆，使先注入的浆液与砂或碎石初凝后再注浆，防止浆液流失。③为防止浆液流失，应及时向孔内投放黏土、水泥和片石，加大泥浆密度，采用优质泥浆或在泥浆中掺入适量的水泥、烧碱，以提高泥浆胶体率和悬浮能力。④采用抽碴法（换浆法）清孔。

2.2 钢护筒跟进法

适用范围。对于填充物为软塑或黏性土的较小溶洞，采用单护筒冲击造浆护壁法成孔；对于填充物为流塑或空洞较大的溶洞，采用双护筒法成孔。

施工要点：①采用单护筒法施工，当钻头进入溶洞时，分层投入黏土和片石，每层厚1m，用小冲程(0.5～1.0m)反复冲击,将黏土和片石挤入溶洞，并可掺入水泥、烧碱和锯末，增大孔壁自稳能力。取样测试泥浆各项指标，直至泥浆的性能指标满足规范要求。

②采用双护筒法施工时，首先用振动锤下沉外径比设计桩径大20cm，壁厚10～12mm的外护筒至基岩面，以防止孔壁坍塌。其次，当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，将直径大于设计桩径5cm的内护筒沉入岩溶层，随钻孔跟进至稳定岩面，以防溶洞填充物涌入孔内，防止灌筑的混凝土流失，并为清碴和清孔创造条件。最后，冲钻至设计高程成孔，钢护筒则留在岩溶中。

2.3 直接回填冲钻法

适用范围：对于一些溶槽、溶沟、小裂隙、石灰岩蜂窝状岩溶地层，采用直接回填黏土块、碎石、片石，利用钻头冲击将其挤入溶洞及裂隙中，完成护壁和成孔工作。

施工要点

①为防止溶洞坍塌，钻机就位时，钻机下铺长钢轨，垫平方木，钻头中心与桩孔中心对齐。

②护筒采用6～8mm厚钢板制作，直径较桩径大5cm，一般为1.5～2.5m高,我们现场取2米。

③开挖时用小冲程冲击钻孔，钻进至护筒底2～3m 后加大冲程，主绳放长量为3～5cm。

④钻穿岩溶时及时投放黏土、碎石、片石并补水，保持孔内水位高度。

3 关键工程施工技术和措施

3.1 倾斜岩面或遇孤石

该特大桥36号墩3号桩基施工中遇到倾斜岩面或孤石情况，出现钻孔速度降低、钻头摆动、偏孔等现象。采取的措施是，当钻头接近倾斜岩面或遇孤石时，马上提出钻头，抛填厚1.5～2.0m，粒径25～30cm的片石、粒径10cm左右的碎石和黏土块，以45cm小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛填厚0.8～1.0m，相同配比的混合物,以80cm大冲程冲孔，反复进行，直至成孔。实践证明，采用此办法对于不是太复杂的溶洞处理起来比较有效果。若因岩层面倾斜导致桩孔偏移，采用回填片石仍无法纠正，可采用清孔后灌注高标号混凝土进行处理，一般采用不低于C30的水下混凝土（掺早强剂），待混凝土达到一定强度，与基岩形成整体后该，再进行钻进。

3.2 穿越溶洞顶板

溶洞顶部岩层倾斜该，岩石强度不一，易导致偏孔、卡钻等问题,因此必须在钻进过程中仔细核对地质情况，随时检查钻机和孔位。在钻至溶洞顶0.5m左右时要改用小冲程钻进，做到轻击、慢打。当主绳摆动加大，并偏离桩设计中心时，说明已偏孔，应回填片石至原孔位置以上0.5m左右，继续钻进进行纠正。

在该特大桥相当多的墩桩基施工中，当钻孔击穿溶洞顶板薄弱部位时，采用了小冲程通过。因为顶板较厚部位容易形成探头石或台阶，大冲程穿透时，会出现泥浆急剧下沉导致钻头斜卧在溶洞内的现象。孔内水位急剧下降时，应立即向孔内补充水泥浆，保持孔内水头高度，将钻头提起，然后投放黏土、碎石、片石，采用小冲程冲击，每循环进尺5～10cm，待填充物完全挤入溶洞内后，再加大冲程造孔。

3.3 漏浆和塌孔

由于通过与地下水暗流相连的强透水性地层或未填充的溶洞，常会发生漏浆和塌孔现象。此时，应采用长钢护筒跟进或在短时间内集中抛填片石、黏土、水泥和锯木屑混合物，反复冲击，并向孔内补浆、补水，保持孔内水头。该特大桥钻孔桩施工中存在不同程度漏浆现象，采取的措施是立即抛填黏土、水泥、片石等混合物，补浆、补水，反复冲击成孔。

3.4 穿越溶洞的施工方法

穿越溶洞顶后，钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已进入溶洞。进入溶洞后，应根据溶洞的大小和洞内的填充物采取不同的技术措施。

穿越洞高小于1.0m小溶洞的施工：击穿溶洞顶板后，要注意孔内水位、泥浆稠度变化。当孔内水位变化较大和泥浆稠度、颜色发生变化时，说明溶洞顶板已被击穿，应加大泥浆容重，用大功率泥浆泵补浆，并向孔内投放泥包、片石等，等泥浆面不再下降后，继续钻进。在钻进过程中，保持泥浆合适的稠度 (泥浆比重以1.15～1.25g/cm3，粘度以 25Pa·s左右为宜)，使泥浆充满溶洞后再钻进。

穿越洞高较大且无填充物或填充物呈软、硬塑状溶洞的施工:先钻进至溶洞底板，然后用片石、砾石混合物回填溶洞，回填高度应超出溶洞2m，每回填一次后用小冲程挤压，再回填，再挤压，如此反复，直至完全充满溶洞后再进行钻进。在钻进过程中，应适当增加粘土数量，提高泥浆密度。若溶洞充满后孔内有漏浆现象，可抛填水泥包、粘土包。

穿越洞高较大且填充物为流塑状溶洞的施工:由于溶洞较高，且泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，如果采用单一的回填片石和砾石等或回填片石后下钢护筒的方法，回填物可能随流塑状填充物涌向桩孔，抛填数量难以估计，清孔困难，在施工砼灌注桩时存在质量隐患，且大量泥浆涌入桩孔或砼大量流失极易造成断桩。因此，在穿越填充物为流塑状的大尺寸溶洞时，钻孔至溶洞底板后，不用清孔，即向孔内灌注水下砼到溶洞顶0.5m左右，待砼达到7d强度后，重新钻进。灌注的砼会在桩孔周围形成一个圆形或半圆形围护，有效防止溶洞内流塑状填充物涌入或砼流失引起断桩。

4 结束语

岩溶地基钻孔灌注桩施工，应充分进行地质核对，尽量全面地了解岩溶的分布和填充情况，根据不同的岩溶类型和深度、大小等，针对性地制定相应的施工方案和措施，可有效地保证成桩质量，加快施工进度。实际施工中，各种复杂的地质情况经常有可能出现，预备几套施工预案就显的十分重要。同时，对地质情况的了解和分析是确保方案制订可行的关键。

实践证明，采用上述施工方法是可行和有效的。在我们已经施工的桩基中，经检验成桩合格率达到100%，类桩比例高达90%。通过对该特大桥的岩溶地区桩基础施工和检测的总结，可为岩溶地区桥梁钻孔桩基础施工提供一定的参考经验。

[1]《桩基工程手册》，中国建筑工业出版社.

[2]《桥涵》，人民交通出版社.