施工期岩溶区桩基基底勘察方法及施工设备研究

琚海牛 谢晓东

摘 要：岩溶区在我国的国土面积中占有一定的比例，并且分布相对集中，在贵州、广西大面积分布。随着我国公路、铁路、房建等基础设施的大力推进，公路、铁路桥梁，抗滑桩，房屋基础大量采用桩基，为保证工程安全，越来越多的业主重视岩溶区地质勘察，要求对桥梁等建筑物桩基采用逐桩钻探，但详勘过程中受地形、建筑物等限制无法进行逐桩钻探。因此，岩溶地区工程项目在施工期对地质情况不明的桩基基底进行勘察，查明溶洞发育情况，对工程施工安全质量等显得尤为迫切和必要。本文主要以贵州省境内某高速公路施工期桥梁桩基基底勘察工程实例为基础，分析总结了两年多工程项目的实施经验，研究施工期岩溶区桩基基底勘察方法及施工设备，以期能给类似岩溶区项目提供参考。

关键词：岩溶区；桩基基底；勘察方法及施工設备

中图分类号：P642 文献标志码：A

贵州省某高速公路是贵州与重庆和四川相连的又一出省通道，也是成渝经济区与黔北经济协作区加强融合的重要经济走廊，由于该项目岩溶地区桥梁详勘阶段部分桩位无钻孔控制，为确保本项目桥梁结构安全，根据《公路工程地质勘察规范（JTG C20—2011）》及《施工图设计文件》的相关要求，在施工阶段须进一步查明桩基基底地质情况，为此，借鉴国内在岩溶地区逐桩钻探的工程通用作法，现对本项目岩溶地区桥梁桩基基底进行钻探勘察。

1 勘察目的

1.1 查明岩溶区桥梁桩基底板以下3倍桩径且不小于5m深度范围内有无溶洞发育以及基岩完整程度，地层岩性，水文地质等规律特征。

1.2 对岩溶区桥梁桩基基底的地质条件作出评价，为是否进行设计变更提供必要的工程地质资料。

2 勘察依据

2.1 根据《公路工程地质勘察规范（JTG C20-2011）》7.1.7第2条，岩溶地区要求桩基础的勘探深度应至桩端以下完整基岩中5m～8m，第7条规定岩溶复杂地段，应在施工阶段进行必要的补充勘察或开展施工阶段地质工作。本项目岩溶地区无钻孔控制桥梁桩位需进一步查明桩基基底地质情况。

2.2 施工图设计文件明确要求“对岩溶地区桥梁，在施工中进行桩基基底勘察，深度应至桩端以下完整基岩5m～8m，如在此深度内遇到岩溶洞穴时，应在洞穴底板以下稳定基岩内再钻进3倍桩径，查明桩底岩溶发育情况，保证桩底以下有足够厚度的完整灰岩作为大桥桩基础持力层”。

3 勘察方法及施工设备

3.1 钻孔布置位置

（1） 岩溶地区桥梁详勘阶段无钻孔控制的桩位均应进行桩底勘探；

（2）岩溶地区桥梁详勘阶段有钻孔控制的桩位，若钻孔未达到桩底以下深度要求的（桩径D<2m的不小于5m，桩径D≥2m的不小于3D），应进行桩底补充勘探。

3.2 钻孔布置数量

桩径小于2m的圆桩布置两个钻孔；2m及以上圆桩布置3个钻孔；高墩方桩布置不少于4个钻孔，连续刚构桥主墩每桩布置不少于4个钻孔。对岩溶特别发育地区及特大桥桩基适当增加钻孔。

3.3 勘探方法及施工设备

岩溶区桥梁桩基桩底钻探勘察成果是桥梁施工工作的基础，地质条件的探明程度，将直接关系到桥梁的安全。只有采用可靠的质量管理与先进的技术手段查明地质情况，才能确定安全的桩长、埋深及基础持力层。针对桥梁桩基地形条件、工程地质水文地质条件、桩基成桩方案等不同工况，结合本项目应重视的重点、难点，总结两年来的勘察经验，研究出如下几种勘察方法及相应的施工设备：

（1）孔底风镐钻、孔底潜孔钻（图1、图2）

碳酸盐岩地段，如果桥梁桩基为端承桩，且桩基施工方案为人工挖孔的，在挖至设计桩底标高时，应使用风镐钻对桩底地质情况进行核查，查明桩底岩溶发育情况，施工前排干孔底积水，做好防护措施。第7标段的XX特大桥，10号主墩平均桩基深度55m左右，桩径2.5m，普通孔底风镐钻无法钻探到3倍桩径7.5m的深度，我们用新的设备潜孔钻下到孔底才完成钻探，且完成质量较好。

（2）孔底回旋钻孔（图3）

碳酸盐岩地段，如果桥梁桩基为端承桩，因地下水较为丰富，桩基施工方案为机械冲孔桩的，在冲孔至设计桩底标高时，孔中积水，工人无法下到孔底施工，应使用回旋钻机对桩底进行取芯钻孔，查明桩底岩溶发育情况，施工时回旋钻机架设于孔口，因悬空，为防止钻杆摆动，应下套管至孔底进行钻探。

（3） 地面回旋钻孔

部分桥梁桩位处覆盖层厚度大，地下水丰富，在没有完全查明地质条件的情况下，一方面可能制定不合理的成孔施工方案，存在施工安全隐患并影响施工进度；另一方面若成孔完成后采用孔底回旋钻进行钻探，由于该类桩基一般较长，钻机架在孔口作业时，悬空较长，钻探困难很大，易造成孔壁垮塌，钻杆折断等事故，且处理事故的困难较大、费时较长。为保证施工工期，确保施工安全，对覆盖层厚度大于10m，涌水量大的桩位采用地面回旋钻孔，钻探工作完成后再施工桥梁桩基。地面钻孔施工前应实测孔口标高，复核设计桩底标高，确定钻孔深度，钻探至桩底标高以下深度要求同前。

4 遇到溶洞后的处理措施

4.1 加深桩长

采用孔底风镐钻、孔底潜孔钻勘察，遇到溶洞后应继续开挖，穿过溶洞2m后继续二次钻探，直到找到合适的基础持力层；采用孔底回旋钻、地面回旋钻勘察，遇到溶洞后，继续增加钻孔深度，直到查明桩底岩溶发育情况，找到合适的基础持力层。将钻探成果资料提交设计，进行设计变更，加深桩长，指导施工。

4.2 改变桩基方案

若岩溶特别发育，钻探查明下伏基岩发育串珠状溶洞，采用端承桩无法找到合适持力层，应改变桩基方案，采用摩擦桩，确保桩基安全。

5 主要勘察成果

本项目施工期通过对岩溶区桥梁桩基基底进行勘察，发现溶洞107个，遇溶率达到了3.58%，成功排除了30多座桥梁，100多根桩基基底存在溶洞的安全隐患，特别是马山坡2号大桥，该桥施工期勘察桩基27根，其中6根桩底以下发现溶洞，占比22.2%，若未进行勘察，万一施工期或通车加载后发生垮塌事故，将造成重大人员伤亡及财产损失。

6 勘察主要作用

6.1 保证工程质量及安全

在目前工程质量业主、勘察设计、监理、施工单位质量责任终身制的今天，本项目施工期通过对岩溶区桥梁桩基基底进行勘察，采用相应的处理措施，做到了以防万一，保证了整个桥梁地基的安全，确保了整个工程质量及安全。

6.2 指导施工

部分覆盖层厚，涌水量大的桥梁桩基，通过提前勘察，查明了覆盖层厚度及水文地质情况，便于施工单位选择合理成孔方式，制定相应预案，加快施工进度，对施工有较好的指导作用。

6.3 指导及控制设计变更

本项目业主通过招标方式，确定有资质的专业勘察单位在施工期对桥梁桩基基底进行勘察，查明每根桩的地质情况，为指导设计变更提供了可靠详实的地质资料，便于业主、监理控制设计变更，做到设计变更有据可依。真正做到该变更的及时变更，消除安全隐患，加快施工进度。无效变更坚决杜绝，节约工程造价。

6.4 有效规避责任

以往类似岩溶区项目业主一般由施工单位来进行桩底钻探，存在诸多弊端。（1）施工标段过多，部分施工单位未配备专业地质人员，由工人记录，资料准确性较差，存在一定安全风险；（2）施工单位一般无专业勘察资质，无法提交最终勘察成果报告，万一没有查清溶洞发育情况，出现桥梁桩基沉陷垮塌事故，业主单位存在违规分包问题，无法免责。

结语

总之，本项目业主通过招标方式，确定有资质的专业勘察单位在施工期对桥梁桩基基底进行勘察，确保了工程质量及安全，有效指导施工，指导及控制设计变更，有效规避责任。花极小的代价，较低的成本换回了极大的安全效果和施工进度，节约了施工时间，节省了工程造价。达到了业主的预期效果，满足了设计要求，释放了监理单位的工作压力，提高了施工单位的工作效率，少走了很多弯路，是一个多方参与，多方共赢的结果。对其他类似岩溶区工程项目有较好的借鉴作用。

参考文献

[1]陈伏冰.无充填溶洞的桩基成孔方法及质量控制[J].交通科技，2010（4）：187.

[2] 范铁军.岩溶地层桩基成孔施工技术[J].江西建材，2017（10）：96.