复杂岩溶区高速公路桥梁桩基溶洞处理技术研究

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1 引言

中国是一个岩溶大国，岩溶面积占国土面积的三分之一［1］，因此在我国高速公路桥梁桩基施工过程中常会遇到各种各样的岩溶地质情况。岩溶地区桩基溶洞处理效果的好坏对桩基施工质量和施工效率，以及后期运营稳定性和安全性有极大的影响［2］。一些学者常根据现场实际情况提出针对性的溶洞处理技术，徐军［3］采用“钢护筒刃脚静压注浆”处理方法对广东省肇花高速公路北江特大桥主墩56-11 号桩基溶洞进行处理；刘永贵［4］以湖南省郴宁高速公路水龙互通A 匝道1 号桥2#墩1#桩基施工过程中溶洞处理为例，阐述了分级帷幕注浆和分级下钢护筒的溶洞处理方法；张广春［5］结合广东省广乐高速第T30 合同段拼宽桥ZK41-1 桩基溶洞处理的工程实例，介绍了钢护筒跟进法在岩溶地区桩基施工中的应用。

本文系统总结了溶洞对桥梁桩基施工的影响，以及相应的处理措施，并结合广东省佛清从高速公路北段东升互通桥梁桩基施工实例，探讨串珠状复杂岩溶地质条件下溶洞处理措施，为类似复杂地质条件下的桩基溶洞处理提供现场经验，旨在提高桥梁桩基施工效率和施工质量，减少施工过程中安全事故的发生。

2 工程概况

岩溶又称喀斯特，是指可溶性岩石在地表径流和地下水流的溶蚀和机械破坏作用下形成的一种地貌，其主要表现形式为溶洞［6］。溶洞按洞高可分为小型溶洞（洞高小于3m）、大型溶洞（洞高处于3～9m）、特大型溶洞（洞高大于9m）；按竖向分层可分为单层溶洞和多层溶洞（串珠状溶洞）。对桥梁桩基工程中的溶洞进行科学分类，总结不同类型溶洞的特征，对提出针对性的溶洞处理方法具有重要意义［7］。

广东省佛清从高速公路北段东升互通桥梁段共有500 根桩基，其中约200 根桩基将穿越1 个或多个溶洞到达持力层。由前期地质勘测资料可知，该岩溶区小型溶洞居多，大型溶洞次之，特大型溶洞最少，且溶洞多处于半充填状态，充填物多为软-流塑粉质粘土夹灰岩碎块。结合桥址岩溶统计数据可知桥址区岩溶发育强度属中等发育。

3 岩溶区桩基施工常见问题

在岩溶地区进行桥梁桩基施工时，由于溶洞的存在常会出现漏浆、卡钻、埋钻、塌孔、断桩等事故，若溶洞处理方法不当，则会影响到桥梁桩基施工的效率和质量。常见施工事故的发生原因及处理措施如表1 所示［8-9］。

由前期地质勘测资料可知，东升互通2#主线桥右幅1-1 桩位下分布着四个大小不一的半填充串珠状溶洞，依次为10.3m的特大型溶洞和5.0m、5.6m 及6.4m 的大型溶洞，溶洞填充物均为粉质黏土夹灰岩石块。故在该桩基钻孔施工中出现了塌孔、地面下沉和多达7 次的漏浆。

4 溶洞处理技术

在复杂岩溶地区进行桥梁桩基施工时，常会根据现场实际情况和岩溶发育状况来确定合理经济的溶洞处理方法，常见方法有注浆法、黏土片石抛填法、钢护筒跟进法等［10］。考虑到桥址施工区位于岩溶强发育地区，部分桩位处溶洞较大且呈串珠状分布，溶洞多为半填充状态，并且施工区地层上部覆盖层较厚，主要为粉质黏土，稳定性相对较好。因此，综合施工安全、施工质量和施工成本等因素确定采用“黏土片石回填+钢护筒跟进”的溶洞处理方案。黏土片石回填法是最常用的溶洞处理方法，即反复冲砸黏土片石，将回填物挤入溶洞，有效稳定孔壁，该方法可对半填充及无填充小型溶洞进行有效处理，并且施工方案简单、操作方便、费用低廉［11］。黏土片石回填法具体施工步骤是在钻孔过程中若发生漏浆，则根据不同地质情况回填不同比例的黏土片石，然后再进行小冲程钻孔，直至溶洞被完全填充，不再漏浆。钢护筒跟进法适用于上部覆盖层较厚，且含单层或多层的大型空溶洞，采用该法可有效避免因桩基孔壁坍塌造成地面塌陷和不均匀下沉。

表1 常见施工事故的发生原因及处理措施

以东升互通2#主线桥右幅3-3 桩基施工为例，该桩位上部为17.4m 的粉质黏土覆盖层，地基下为两个呈串珠状分布的特大型溶洞，在钻孔施工过程中发生了多次漏浆和地面塌方。故现场根据实际情况回填了大量的黏土片石和水泥来填充溶洞，巩固孔壁，并采用单护筒跟进来保证上部土层不塌陷。结合两种溶洞处理技术，不仅加快了施工速度，而且更加简单方便、经济有效。

5 结语

因为溶洞的特殊性和复杂性，在高速公路桥梁桩基施工过程中常会出现各种施工事故，故本文针对广东省佛清从高速公路北段东升互通桥梁施工区的复杂岩溶地质提出了“黏土片石回填+钢护筒跟进”的溶洞处理技术，为类似复杂岩溶地区的高速公路桥梁建设提供参考依据。