岩溶地区桥梁桩基成孔处理方案的研究

王巍

（中交二公局第一工程有限公司，湖北 武汉 430056）

1 工程概况

某高速公路大桥处于整体式路基段内，左右幅桥宽12.6m。平面处于R=1600m左偏圆曲线及A-640左偏缓、曲线，纵面处于R=16000m凹形竖曲线、i=1%直线。桥梁上部是左幅2×25+4×(4×25)+25m，长481.08m；右幅25+3×(4×25)+2×25m预应力混凝土分体小箱梁，长381.08m。下部是钻孔灌注桩基础、柱式墩、桩柱式桥台、肋板台。

2 岩溶区桩基施工的技术方案

2.1 人工挖孔桩基

人工挖(扩)孔桩作业包括以下3种支护方式：波纹钢模板工具式护壁、喷射混凝土护壁和现浇混凝土护壁。挖孔时应注意以下几点。

（1）基于桩顶高程平整作业现场，还要把现场的作业面附近上边坡的危石全部清理掉，并且测量人员应该重新定位桩中心点。（2）复测并且验收桩中心点之后，应该锁口灌筑，并且在实际灌筑时一定要超过锁口顶面原地面30cm，并且实际宽度要超出80cm，孔口高度超出1.2m的护栏，借助安全网来形成一种围闭状态，避免出现落下杂物的现象。（3）灌筑护壁混凝土的施工次序是开挖一节，浇筑一节，并且始终坚持由上至下的施工次序，在实际灌筑施工之前，一定要严格核查护壁模板的安设位置，首先自己进行检查，之后上报到监理处，进行验收检查后，假若达标，就能够进行混凝土的浇筑施工。若是要使得护壁具备较高的稳定性，混凝土的坍落度应该维持在30mm。并且在浇筑施工中，应该始终秉承振捣的同时进行浇筑的基本原则，上下壁应该符合50～75mm搭接长度标准，借助掉桶来完成孔口送料的任务，并且采取人工的形式，完成孔下灌筑的施工。

2.2 钻孔灌注桩基

2.2.1 正循环施工工艺及特点

正循环回转法其实就是借助钻具旋转切削土体实现钻进，这种施工方式的特性就是边钻进、边排渣，并且在符合要求的土层中，钻进效率更大，可是，其应该设计泥浆槽、沉淀池等，并且建筑用地非常多，施工器械相对复杂。

2.2.2 反循环施工工艺及特点

反循环和正循环作业两者的区别就是泥浆导入钻孔中，之后由钻头钻杆的下部吸入，借助钻杆中心将其排到沉淀池中。这种方式所需的钻进与排渣时间非常少，可是接长钻杆的过程中，装卸环节相对繁琐，并且钻渣出现管路堵塞的几率相对较大。此外，由于泥浆流动的方向是由上至下，出现孔壁坍塌问题的几率相对较大，鉴于此，应该严格控制泥浆的品质。

2.2.3 安全与技术要求

（1）钻进操作的要点。钻进前，要进行机械的预热，然后开启砂石泵，钻具缓慢地回旋并且处于稳定状态之后，就可以把钻头放到孔底。在钻进施工时，假若钻杆长度没有达到相关标准，就要将钻具中止，把钻具升高，让钻具距孔底100mm处，还不能改变冲洗液循环，大约2min之后，就可以排干净孔底的钻渣，然后停泵并且增加钻杆的长度。起钻施工时，应该控制稳定的操作方向，不能出现随便摇摆的现象，还要防止钻头方向的稳定性下降，进而避免产生孔壁刮落或是刮塌的严重问题。

（2）清孔。①在清孔施工中，应该重视下面两点：孔底沉渣厚度、冲洗液的沉渣含量。假若后者在4%以下，但是前者达到相关标准，就表示清孔施工结束。在清孔施工中，通常会保证孔内水头高度固定，如此便不会产生塌孔问题。②在处理沉渣问题的时候，应该始终秉承下面几点施工原则：一定要分2次进行沉渣的操作，第1次沉渣后一定要及时完成停钻，并且具体的高度控制在50cm，此外，还应该维持孔内冲洗液循环的良好状态，之后渐渐往孔中补充清水，或是添加含砂量在4%以下的新泥浆，然后在钻头的原本位置上进行旋转，旋转的时间控制在10min。

2.3 双阀膜袋袖阀管注浆技术

基于目前袖阀管注浆工艺的现状，双阀膜袋袖阀管注浆工艺能够防止发生跑浆、串浆的问题，还能够构建桩体，此外，这种技术应用的是塑料排水板，能够使得浆液中的水分在很短的时间内就排出来，并且提升超静孔隙水压力的消除速度，鉴于此，这种技术能够使得挤土效应得到极大地降低，并且能够有效强化地基土的实际强度。

3 岩溶区桩基的成孔处理技术

3.1 成孔处理方案

桩基础作业应该选择冲击钻泥浆正循环排渣法，泥浆比重控制在 1.1～1.2，而粘度是 18～235，含砂率应该低于4%。在施工前，一定要详尽地分析地质勘探数据和资料，科学的分类溶洞，并基于溶洞的特征制定切实有效的实施方案。

3.2 成孔后桩基础施工质量的控制要点

3.2.1 方案处理前的准备工作

（1）施工前应该仔细勘察所有的桩基，并详尽地分析溶洞填充的情况及状态，还要剖析钻进漏浆状况及程度，假若岩面覆盖土层出现不正常的现象，也应该进行记录，进而使得桩基作业具备足够的数据依据。

（2）基于项目地质勘察信息及数据，邀请专家召开溶洞桩基专题会议，并且基于溶洞的特点，制定切实可行的建设规划。

3.2.2 方案选择

（1）钢护筒施工法。在中溶洞与大溶洞中，应该尽量运用钢护筒法。中溶洞的高度范围是3～5m，应该选择一层钢护筒法（如图1）。将钢护筒构件预埋妥善，材料检验达标之后就位。进行钻孔施工，落实到达溶洞，就将片石和粘土袋抛填到孔内。

图1 一层钢护筒施工法示意图

不低于5m的则为大溶洞，应该选择多层钢护筒技术（如图2）。应妥善安装内护筒，完成混凝土的封底施工后在内护筒构件及钢护筒两者间分段完成注浆施工。由于溶洞高度相对较高，并且不能一次成形，因此应该运用多段施工的方式，因此就要运用多层钢护筒、内护筒构件的方式，并且其外径应该大于一层钢护筒。

图2 多层钢护筒施工法示意图

（2）充填封闭法。假若裂隙及小溶洞的实际高度在3m以下，就应该选择充填封闭的施工工艺。这种方式主要是进行片石与粘土的回填施工，其作业非常简便，并且造价非常低。材料添加比例为片石和粘土是1:1。添加时运用强度不低于3OMP，且粒径范围在15～50cm之内的片石。钻机作业过程中，应该分析护筒内水位与附近地表的改变情况，避免出现任何的异常现象，假若产生了漏浆现象，就应该停机，并且再次处理。

（3）裂隙的处理。在实际作业中，应该动态监测孔内水头的状况，借助下降速率的方式，有效评估溶洞或是裂隙。假若是裂隙，就应该在孔内投入粘土块、片石及适量的水泥，并且针对泥浆稠度进行有效调节。

3.3 砼灌注工艺要求

混凝土灌筑应该选择直导管施工工艺，假若灌筑至溶洞，就应该控制埋管深度在6m以上，并且备料应该超过10m3。在此阶段中，应该经常测定孔内砼面在单位时间内上升的程度，避免在实际的灌筑施工中，由于护臂的因素，使得混凝土出现严重的下沉现象，最终导致产生断桩的问题。

4 结语

本文立足于具体项目中岩溶区桩基地质的勘察数据和信息，结合实际的建设情况，初步评估了串珠状溶洞与溶蚀裂隙，并且针对现场作业的工艺与建设规范进行了深入的分析，联系岩溶区桩基成孔的经验与研究成果，提出岩溶地质下的施工方案与施工技术，基于桩基成孔的检测数据与相关资料，对施工方案与技术的经济性、适宜性、可行性进行了深入分析，最终使得桩基础的建设水平和质量得到极大的保障，还促进了岩溶区域桩基建设质量的提升，对工程的指导价值非常大。