串珠状溶洞及溶蚀裂隙桩基成孔施工的建议

摘 要：针对广东省二广高速公路某大桥岩溶区桩基地质勘察资料，此处溶洞多为季节性迳流形成的串珠状溶洞及溶蚀裂隙，现结合现场冲孔岩样及记录，总结已施工的溶洞桩基处理经验，分析所采用处理对策的适宜性，提出对剩余溶洞桩基施工处理的建议。

关键词：串珠状溶洞，溶蚀裂隙，桩基成孔，处理建议

Abstract： According to the Er-Guang highway bridge pile foundation in karst region geological survey data， this cave was beaded karst caves and fissures of seasonal runoff formation， combining with on-site punching sample and record， pile foundation treatment experience of construction， analyzing the suitability of the proposed countermeasures， the residual pile foundation construction treatment recommendations.

Keywords： Karst caves ， Fissures， Pile foundation hole construction ， Treatment suggestion .

1 工程概况

二广高速公路某大桥位于广东省连州市，呈1410～1570走向展布。起讫桩号：左幅桥长481m，孔数及孔径：19×25（孔-m）；右幅桥长381 m，孔数及孔径：15×25（孔-m），上部结构均为预应力砼小箱梁。桥址区主要处冲洪积平原地貌区，斜跨一河流，河流常年有水流，流量受季节影响较大，处于冲洪积平原地段，地势平坦，大里程桥台地势较陡，山坡自然坡度200～350。桥址地面高程214～233m之间。根据区域地质资料结合现场地质调绘，路线所经区在区域构造上位于粤北地块，处于南岭东西向复杂构造带中亚带，连州-怀集南北向构造带及华夏系、新年系等构造的交接处，东邻郴-怀断裂构造带。F3断裂位于10#墩附近与线路通过，断裂与公路轴线呈600角相交，出露长0.6km，宽1.6m，走向2900，倾向东北，倾角860，断裂组成物为硅质岩、石英脉、角砾岩等。该断层为灰岩C1ym与粉砂岩K1地层的接触界线。断裂上下盘围岩破碎，风化强，呈强～全风化状。桥址区地层主要为第四系冲洪积层（Qal+pl）、白垩系下统（K1）粉砂岩及石炭系下统（C1ym）灰岩，溶洞区为小里程桥台至10#墩附近，溶洞区桩基为0#台和1#～10#墩，灰岩溶洞和溶蚀极为发育。[1]

2 地质条件

据地质勘察资料[2]桥址溶洞区（灰岩溶洞、溶蚀发育区）地层主要为第四系冲洪积层（Qal+pl）、和石炭系下统（C1ym）灰岩，经现场调绘、工程地质钻探及室内岩土试验结果揭示，桥址溶洞内地层从上至下及具体工程地质特征描述如下：

①第四系覆盖层

卵石土（Q4al+pl）：揭露层厚3.00～11.50m，桥址区大部分地段有分布。褐灰间浅黄色、浅灰色，饱和，中密，成分为花岗岩，粒径2～9cm，约占60%，充填粗、细砂。

漂石土（Q4al+pl）：揭露层厚0.80～1.80m，桥址区局部地段有发布。青灰色，母岩成分为花岗岩，块径5～40cm，坚硬。

②基岩及基岩风化层

桥址溶洞区基岩为石炭系下统（C1ym）灰岩，石炭系下统（C1ym）灰岩分布在0#台和1#～10#墩。中风化灰岩（C1ym）揭露层厚约为8.80～21.00m，浅灰色，隐晶结构，中厚层状，节理裂隙发育，岩芯呈柱状，局部块状，岩质坚硬。受水平迳流和季节性迳流影响，形成分布十分复杂岩溶裂隙和溶洞，且连通性良好，局部位置为多层串珠状溶洞，层间分隔处中风化灰岩溶隙十分发育。

3 处理原则及方案

施工前，依据工程地质勘察资料，专门组织专家召开溶洞桩基专题会议[3]，确定溶洞桩基施工的处理原则。对上部覆盖层松散的卵石层，为了防止其在溶洞漏浆时发生塌孔，确保施工安全，对勘察存在溶洞的桩基采用钢护筒进行支护，要求将钢护筒穿过松散的卵石层，进入中风化的灰岩。对溶洞处理尽量采用充填法（抛片石+粘土，只在特殊情况下增加水泥）进行处理，具体详见表4-1。

①钢护筒施工方案

据原地勘及补勘资料，均采用一层钢护筒进行护壁，因桩径130cm，钢护筒直径采用150cm，钢板厚8mm。，护筒长度原则上以穿过表层填筑土、卵石土、粘土等进行第一层风化灰岩0.5m左右，高出地面0.3m。先采用比钢护筒直径大10cm的桩锤成孔，冲至风化灰岩顶面下0.5m后再分节下沉护筒，在接口处用宽20cm钢板加焊加强，防止护筒振裂漏浆。

②充填封闭法

充填封闭法是采用回填片石粘土法施工，适用于单个全充填的溶洞，无充填或半充填的且洞高<3m。具体为当冲击钻机钻透溶洞顶面后，发生漏浆，在钻孔内填片石、砾石和粘土至溶洞顶面上一定高度停放2至5小时左右继续冲孔。采用上述措施处理仍多次漏浆时，则可向孔内水下投入一定量的水泥至溶洞顶面上一定高度，然后回填土和片石，停放一至两天，待水泥与片石和粘土固化后，然后再按正常桩基成孔方法钻孔。

4 现场施工及异常处理情况

至目前为止，溶洞区已完成8根桩基，对每根桩基的施工资料进行整理分析。特别是对出现异常情况的进行重点分析，结合其它相似工程项目施工处理经验[4]和查找相关文献资料[5]判断和分析產生异常情况的原因，并在现场提出相对应的处理措施，具体可见图4-1～图4-4。最后通过后续施工资料验正处理措施的有效性，再对处理措施的适用性进行评价。

5 结论

依据以上分析，本区域串珠状溶洞及溶蚀裂隙灰岩桩基施工建议可采用以下措施进行处理。

①卵石土采用钢护筒支护，能有效防止漏浆时引起卵石土发生大面积大规模垮塌，确保了施工人员和机械设备的安全。

②单个全充填的溶洞，无充填或半充填的且洞高<3m采用充填法处理是合理的，在现阶段基本上可顺利成孔。

③结合现场施工经验，串珠状溶蚀灰岩易发生偏孔，可采用抛填高强度大粒径的块石+粘土进行纠偏；串珠状溶蚀裂隙与溶洞连通易发生漏浆，可采用抛片石+粘土成孔，粘土比例可适当提高，在同一位置多次重复漏浆则应加入一定量的水泥，并停止一段时间，使挤入裂隙中石屑与粘土的强度得到增强。

④多层串珠状溶洞或溶蚀裂隙灰岩成孔时易发生多次漏浆，部分桩基采用钢护筒后，因渗漏造成卵石土中的小颗粒（粉细砂及粘土）流失，造成钢护筒侧壁的卵石土小范围坍塌，发生坍塌后可回填法和灌筑砼处理，发生前为防止钢护筒侧壁渗漏，应尽量增强钢护筒焊接密封性，提高焊接的质量。

⑤本桥址溶区岩溶裂隙和溶洞十分发育，且连通性良好，在后续冲孔施工中不确定性仍然较大，各类异常情况都可能出现，建议可借鉴此处已总结的成功处理经验对剩余溶洞桩基施工异常事故进行处理，并在实际中进一步积累经验，尽可能迅速高效、经济合理、安全地完成剩余溶洞桩基的施工。

参考文献：

[1]《广东省连州至怀集公路项目两阶段施工图设计》 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 2010年12月

[2]《广东省连州至怀集公路项目两阶段施工图设计地质勘察资料》 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 2010年12月

[3]《桩基溶洞处理专题会议纪要》 广东省二广高速公路有限公司 2012年6月

[4]《某高速岩溶桩基施工经验和技术总结》 广东省航盛工程有限公司 2004年5月

[5]彭可清，叶建军.岩溶地区桩基成孔技术[J]公路，2006年第5期.

作者简介：陈翼（1976～），男，广东雷州市，路桥工程师，从事高速公路建设管理及科研工作。