桩基础溶洞处理

陈嘉能

【摘要】桩基础施工中遇到溶洞的情况并不少见，溶洞给地下隐蔽桩基础工程的施工过程带来了诸多不便，处理不好往往会造成卡锤、漏浆、塌孔、掉钻等不良状况的发生，甚至威胁建筑的安全使用。本文介绍了某建筑楼桩基础施工中溶洞问题处理的工程实例，提出了相关溶洞问题处理的对策和施工措施。

【关键词】桩基础；溶洞处理；处理对策

一、工程概况

本建筑楼周围地形较为平坦，海拔约为9.52～12.11m，长约210m，宽40m，两层建筑，柱网6m×11～13m；东连接楼长约370m，宽60m。本工程采用C30混凝土来冲孔混凝土灌注桩，桩直径D为φ500mm、φ700mm、φ900mm和φ1100mm四中，嵌岩深度为500～700mm。

（一）地质条件

本工程位于石灰岩地区，地面覆盖层由下而上分别为砂土及残积成因的粘性土、冲积粘性土、耕植土和杂填土，这种地表分布于全区，但厚薄不均，随基岩面的高低有不同的起伏，竖直来看有两个明显的沉积旋回。岩基岩质坚硬的石灰岩，除了地质钻探时钻碎的少数岩心外，大部分是完整的。根据多次勘察地质的检测结果，该厂区内的不良地质现象主要为大范围的溶洞和土洞。

（二）水文、气候条件

地下水埋藏较浅，差不多离地面3.30～3.90m。水位的上下变化不大，这片场地的地下水主要复存于松散砂层和石灰岩中等风化带以及大量的溶洞中，其余地层差不多均为弱透水层，场区地下水对钢结构具有弱腐蚀性。该地区气候温和多雨，冬季寒冷少雨，夏季雨量相对集中一些。

（三）溶洞类型

溶洞的分类可根据不同的特点有不同的划分，按填充状态可分为空的和填充的，填充的又有半填充和完全填充的；按填充物的不同可分为粘性土、砂砾和稀土三种；按溶洞的封闭状态可分为开放式溶洞和封闭式溶洞。根据本地区地质条件，可根据溶洞大小和腐蚀的复杂程度分为三种，即轻微溶蚀熔洞、中等溶洞和复杂溶洞。

二、桩基础施工遇到的问题

该桩基础建筑楼工程所处的场区有强烈的岩溶现象，对所有的冲孔灌注桩做超前钻探测，其中φ1100桩施工钻孔3个；φ900及φ700的桩施工钻探孔2个；φ500的桩施工钻探孔1个。

通过超前钻探测结果发现，该场区内的溶洞主要是横向溶蚀发育，局部溶蚀发育为深槽，基本无规律可循。岩溶类型大多为埋藏型溶洞，发育形态和特点较为复杂，其表现有溶沟、溶槽和溶隙等，规模有大有小，难以确定，在已经揭露的溶洞中最大高度达到7.95m。因此，在这种岩溶充分发育的地区，冲孔桩成桩的过程如何妥善处理溶洞问题是本次桩基础建筑楼工程的最大难点。

三、不同溶洞类型的处理措施

桩基础建筑楼工程中冲孔桩钻进溶洞或有裂隙的部位时，泥浆会渗漏到溶洞或裂隙中，破坏冲孔桩上部覆盖层的护壁压力，从而导致塌孔、扩孔和埋钻，情况严重的话甚至会造成地面下沉和打桩机倾覆，威胁施工人员的生命安全。

（一）轻微溶蚀溶洞的处理

岩基溶蚀发育轻微且体积较小的情况下，漏浆量也较小，可以此判断为轻微溶蚀熔洞，这种溶洞约占桩基础工程中所有遇到的溶洞数量的64%左右。处理此类溶洞，可采取加注泥浆的补救措施，提供成孔条件穿过溶洞。

（二）中等溶洞的处理

岩基溶蚀发育明显且埋置较深，没有过大的裂隙穿过，但在桩基础施工时有明显漏浆，溶洞深度在3m以内或溶洞高度超过3m但有填充物的溶洞按中等溶洞处理，该厂区桩基础工程施工过程中遇到的此类溶洞约占24%。这种类型的溶洞处理时可采用静压化学灌浆方法对溶洞进行预处理，固结溶洞内的填充物和流砂，或直接用此法填满溶洞内部，在溶洞内部固结体达到施工要求后再进行钻孔施工。这种施工方法比较简单，又极为方面，十分适合来处理中等溶洞。

（三）复杂溶洞的处理

溶洞发育极为明显，有较大的裂痕，进行施工时漏浆严重，且深度在3m以上的空溶洞可判定为复杂溶洞。这类溶洞约占本桩基础建筑楼工程所遇到溶洞的12%，部分溶洞为多重溶洞，这给桩基施工的进行带来了相当麻烦的问题。处理这类溶洞多采用套内护筒法，就是用内护筒直接穿过溶洞的方法。采用全护筒钻进至风化岩层，这样就可以穿过土洞置于强风化岩面上。护筒的底部紧贴岩层或溶洞的顶部，为了防止漏浆量过大引起覆盖层坍塌，可以在击穿溶洞后用内护筒穿过溶洞，保障桩基能稳固顺利成桩。

四、溶洞处理措施的施工方法

（一）加注泥浆法

如果溶洞内的填充物已固结或成为硬塑状态，可以在加强泥浆护壁后直接冲孔。如果溶洞内没有填充物或填充物不满，发生桩基漏浆现象时，则应加填片石和粘土来挤密填筑溶洞，直到漏浆情况停止。若溶洞内漏浆量较大而且很快，加填片石和粘土都无法短时间内止漏的话，可使用整袋的水泥投入孔内，使其沉入底部产生固结，从而达到组织漏浆的结果。

（二）静压化学灌浆法

对溶洞进行预处理的目的是加固溶洞填充物的固结和填满溶洞空间，并达到一定的强度，防止钻孔桩在施工时漏浆和坍孔情况的出现，确保成孔和水下混凝土浇注等一系列施工过程的顺利进行。溶洞的预处理要在钻孔桩预处理之前进行，应当与其他相关工序形成流水。

1.由于溶洞自身的特殊性，不能用爆破或直接填充混凝土的常规方法进行处理，有效的方法就是灌浆。溶洞的不规则性决定了最有效和较经济的灌浆方法是静压化学灌浆法，同时也可兼用喷射灌浆法来促进增强填充物的强度。

2.静压化学灌浆的浆材可在几秒或几十秒的短时间内快速凝固，可控制浆液在一定的灌注范围内不会流失浪费，材料的利用率高。浆材的结石率为100%，即同体积的浆材可凝固成相等体积的结石体。浆液对溶洞中的砂砾等是通过渗透作用来板结，对稀土和粘土等则是通过劈裂和挤密作用来加固土体，对无填充物和半填充空间的溶洞则是通过自身凝结来填充的。

3.用注浆泵主浆时，压力不宜太大，应控制在0.5～1.0MPa范围内，具体的压力值可以根据现场试验来确定。注浆速度大约控制在15～20L/min左右，其目的是使浆液充分渗透到填充物内然后固結，保证冲钻成孔时有足够的固结体。

4.为防止浆液流远造成资源浪费，静压化学灌浆大多采用间歇注浆方式，使先注入的浆液与内部的砂砾或粘土、稀土初步固结后再注浆，循环注浆多次，直到满足钻孔需求为止。

（三）套内护筒法

以下用#45桩为例对套内护筒法对桩基础工程施工方法进行介绍，#45桩的桩直径为1.5m，超前钻显示桩位下有两个溶洞，洞高分别为5.7m和4m，溶洞内均没有填充物。

1.内护筒长度和直径的确定。内护筒长度L=H+3m（H为地质超前钻确定的溶洞高度），两套内护筒从外到内L1、L2分别为8.7m、7m。护筒采用6mm钢板制造，所以两套内护筒从外到内的内径D1、D2分别为1.5m、1.55m。

2.溶洞顶部冲孔。当冲孔施工接近溶洞顶部时，要轻捶慢打，使钻出的孔壁圆滑坚固，提升高度一般在0.5m内。必须先测试检查所有卡扣和钢丝绳，并注意其他施工工艺。

结束语：

桩基工程中的溶洞处理是一项复杂而又重要的一部分，溶洞处理方式的科学与否和处理结果的好坏关系着整个桩基工程的成败和质量安全。本文通过某建筑楼桩基础工程的实例，简要介绍了桩基工程中根据不同溶洞类型对溶洞处理的几种方法，并提出了防止漏浆、卡钻和坍孔等的技术措施，希望能为在岩溶发达的地区的桩基工程施工中提供一些值得借鉴的经验。

【参考文献】

[1]曾茂祥.浅谈桩基础溶洞处理施工方法.[J].西部探矿工程，2007（05）.

[2]刘明逛.赖家特大桥桩基础溶洞处理与施工.[J].基础工程设计，2008（07）.

[3]陈成坚，徐红专.某三层建筑楼的桩基础溶洞处理[J].施工技术，2007（12）.

[4]杜瑞.浅谈桩基础溶洞处理施工方法[J].广东交通职业技术学院学报，2008（03）.