桥梁桩基施工中的溶洞处理技术研究

候勇征

中铁六局集团天津铁路建设有限公司 天津 300232

前言

溶洞是贵州地区常见的一种地质结构，由于其承载能力较差，因此，给桥梁桩基施工带来了严重的不利影响。施工单位应该充分重视溶洞的处理，在桥梁桩基施工前，深入研究溶洞的类型和特点，采取相应的处理技术，以增强桥梁桩基的稳定性及安全性。

1 工程概况

总项目起点位于贵瓮高速在瓮安枢纽以西5.3公里处的白溪，连接已建的银川至百色高速公路瓮安至贵阳段，终点位于蛇卡枢纽北面8.2公里处，连接兰海国高贵阳至贵阳扩容工程。瓮开高速Ⅲ标段线路起始里程K19+347，终止里程K27+960，全长8.613km，分劈概算10.19亿元，沿线跨黔南州瓮安县（5.121km）、贵阳市开阳县（3.492km）两市、两县、两镇和十个行政村。主要施工内容包括大、中桥10座，现浇连续梁桥2座，天桥1座，路基工程10段共5.7km，花梨互通式立体交叉工程1处（包含桥梁5座，路基段4187m），9座通道、9个涵洞以及全线（48.552km）绿化和机电工程。

2 桥梁桩基施工中的溶洞处理技术研究

2.1 施工方案的选择

桥梁桩基施工过程中，施工单位要根据施工现场的地质情况和溶洞特点，采取相应的溶洞处理施工方案，常用施工方案包括：①挖孔桩施工。挖孔桩施工方案通常被应用于水位较低，桩基地层中砂层或沙砾层较薄的溶洞处理中[1]。②钻孔桩施工。这一施工方案比较适用于地下涌水量大、砾石被严重风化或者带有很厚的中粗砂层的溶洞。③护筒跟进法。这一方法主要适用于上方沙砾层较为厚低地方，应用这一方法主要是为了避免溶洞孔壁坍塌，保证施工安全。④挖钻结合法施工。钻孔桩施工方法是针对挖孔桩施工方案而提出的，如果地下水位不能准确判断并且周围地形地质复杂的情况，此时挖孔施工的方法就不再适用，应采用挖钻相结合的方法。

2.2 施工方法

（1）适宜钻孔作业的溶洞处理。对于适宜钻孔作业的溶洞，桥梁桩基施工过程中主要采用冲击钻机成孔工艺。对于钻机支撑点的位置应综合溶洞情况，尽可能避开易塌陷的地方，并且钻机不能直接在孔口支撑，适用缆风绳栓拉钻机，在安装完钻机以后，要确保底部和顶端稳定平整，防止沉陷和位置的发生[2]。

①钻孔作业过程中，当钻至溶洞顶端1m～1.5m时，为防止卡钻，工作人员要不断更换冲程，逐渐击穿洞顶；并且还要准备足够量的片石与黏土，然后将准备的黏土制作成直径为15～20cm的泥球。②在彻底击穿溶洞顶端之前，施工单位一定要提前安排专人检测护筒内泥浆面的变化情况，一旦泥浆面出现下沉，应立即加水。③假如溶洞上面的沙砾层比较厚，或者对于较大型或半充填型的溶洞，需紧随护筒开展施工，防止泥浆突然流失造成孔壁坍塌的情况。④对于多层或小型溶洞，在钻进前可以灌注填充低标号的混凝土，提高钻孔强度。⑤钻孔作业完成后，技术人员需要对孔形、孔深、孔径、孔底地质和垂直度以及孔底泥浆沉淀厚度进行详细的检查，待检查合格后，进行清孔[3]。

（2）挖孔桩施工溶洞处理。①孔壁支护的设计与施工。采用钢筋混凝土结构进行护壁，以保证施工安全，通常采用机械或人工进行混凝土制备，浇筑工作由人工完成。混凝土浇筑过程中，钢模板采用U形卡连接，自上而下周转使用。②井孔开挖。开挖施工时，为增加桩的摩阻力，需要使孔壁凹凸不平，根据土层性质确定合适的挖掘方法。挖掘过程中，施工人员应做好安全防范措施，比如接近溶洞顶使，系好安全带；溶洞顶盖挖穿后，作业人员在进入空溶洞作业之前，需要先用小白鼠或鸽子进行实验等等。③作业人员进入溶洞后，若溶洞内无填充物，则先抽干积水，外围用砖砌筑，然后在浇筑钢筋混凝土；若溶洞内存在填充物，针对不同的填充物种类，需要采取相应的措施[4]。比如，填充物为粉细砂或中粗砂，挖进时应坚持“浅进尺、强支护”的原则；填充物为含碎石粉质黏土或软塑状黏土时，采用短柄铁锹进行开挖。

（3）溶洞处理的其他方法。对于裂隙发育较广的地质构造特殊的溶洞而言，可以采用注浆措施来封住裂隙，为穿过溶洞提供成孔条件。

①注浆孔可以设置在桥墩承台的四角或每根桩的中心位置，钻注浆孔的过程也是进一步勘探地质情况的过程，技术人员可以根据取芯了解溶洞内填充物及溶洞高度等状况。②如果采用注浆泵注浆，施工人员要合理控制注浆压力，根据现场试验结果确定合适的注浆压力值，通常控制在0.5～1.0MPa之间。注浆速度尽量控制在15L/min～20L/min之间，确保浆液渗透到填充物内，为冲钻成孔提供良好的条件。③单花管注浆。根据现场试孔结果确定管头花管段长度以及孔眼的直径与间距，注浆速度和结束时间根据建注浆泵上的PQ仪分析来确定。④采用间歇注浆方式，防止因浆液流失而造成大量浪费，待先注入的浆液与碎石胶胶结强度达到一定值后，再进行注浆，如此循环注浆。⑤根据现场施工的具体情况，确定合适的注浆顺序，但是需要注意的是，后注浆的压力要比先注浆的压力高。

3 结束语

总之，桥梁桩基施工中的溶洞处理是一项难度较高的工作，尤其贵州地区溶洞构造具有复杂性、特殊性和危险性的特点，给施工的顺利进行带来了困难。施工单位在处理溶洞时，要充分考虑当地的地质条件，结合之前的成功的工程案例，针对不同类型的溶洞采用相应的处理技术和施工方案，为桥梁桩基施工质量和效率的提高提供保障。