谈桥梁冲孔桩施工过程中的溶洞处理

钟仁钰

（广西建工集团第五建筑工程有限责任公司，广西 柳州 545001）

某铁路正线全长达到了101.43km，其中桥梁长度达到了61.23km。整个桥梁中特大桥长度为1125.23m，具有30 个墩台，桩基础达到了312 根，采取钻孔桩施工方式，设计有φ1.0m、φ1.25m 以及φ1.5m 桩基础。按照地质勘察情况可知，该桥绝大多数桩基存在着岩溶不良等地质问题，桥址所在区域的岩溶发育属于中等发育程度。此发育会造成周边基础持力层岩土体强度的大大下降，严重情况下会造成基础失效和结构性破坏，甚至会造成地面的塌陷。对于此种地质情况来说，在钻孔时容易引发塌孔、斜孔、地面沉陷等问题，混凝土灌注时流失较严重。所以在施工前需要制定出较完善的治理方案，施工过程中也要根据实际情况对施工方案进行修订，避免质量安全问题出现。

1 冲孔桩岩溶处理方案

在正式钻孔之前需要按照施工现场的具体情况确定好钻孔的顺序，要确保同基础桩基能够及时封闭溶洞并且隔断通道，按照从外到内的顺序进行桩施工。对于岩溶地区来说，钻孔时主要采取的是冲击钻成孔，在进行施工时需要按照岩溶发育程度、溶洞的填充情况设定针对性的溶洞处理方式，最大程度保证工程质量。一般情况下，溶洞处理可以采取如下几种方式：

1） 岩溶注浆预处理。主要就是指在钻孔桩施工之前对于溶洞实施注浆填充；

2） 回填造壁法。此种方法主要是通过黏土掺片石进行回填，同时要打密挤实造壁；

表1 钻机机械

表2 注浆机械

3） 套内护筒法。主要就是指利用较大直径的钻头钻进，同时大护筒要跟随其进度，直到溶洞顶板之后要通过和设计桩径相应的钻头钻进，通过相应的小直径护筒跟随其进度，直到溶洞底位置，实现溶洞的防护。

总的来说，套内护筒法的施工难度相对较大，具有较高的施工成本，并且施工效果并不是很理想。所以根据案例溶洞发育情况可以采取岩溶注浆预处理以及回填造壁法相结合的方式实施处理，会取得比较好的效果。

2 冲孔桩施工中的溶洞处理

2.1 注浆预处理

1） 基本设计要求，严格遵照设计标准，要在桩底顶板3 倍桩径深度范围内溶洞实施充分压浆，确保溶洞可以被完全的填充，保证其被充满。要确保桩底和桩身注浆加固之后7 天才可以进行桩基施工，确保桩基的稳定性。

2） 钻探工艺分析，第一，要按照具体地质情况选定相应的地质钻机，要按照设计标准确定好注浆孔位置，确保其准确性。对于桩基范围来说，要采取逐桩钻孔注浆的方式，要在桩的周围设置钻孔注浆（孔距设定在3-5m）。如果施工时存在较大溶洞，那么需要一定程度上扩大钻孔注浆范围并减小孔距。

第二，施工设备选择。主要包括钻机机械和注浆机械两种类型设备，具体情况如表1、2 所示。

第三，设备就位。设定好注浆孔位置后要将钻机移动到钻孔位置，将钻机固定好。固定好钻机之后，需要通过相应工具（包括水平尺、倾斜尺等） 对于钻机角度进行调整，其他不同设备要就近安装，要控制好注浆管线的长度（一般设定在10-100m），最大程度降低压力损失。

第四，钻机钻进。首先要将钻杆对准标注孔位之后通过φ108mm 的岩芯管开孔钻进，要确保开孔直径≥110mm。开孔过程中要缓慢进行，采取轻加压的方式来避免孔斜度较大。完成每一节钻进之后要取芯、取样，确定合格后才可继续钻进。

第五，下套管。钻到基岩0.5-1.0m 之后要下φ108mm套管，同时嵌入基岩，要确保套管出露地表0.3-0.5m 范围。之后通过75 号水泥砂浆对于套管实施固结，并且要将孔口套管周边压实，避免浆液从套管周边挤出而影响到最终的注浆效果。

第六，基岩钻进。在固结套管的水泥已经初凝之后可以继续钻进，正常情况下孔内采取清水循环钻进的方式，终孔之前需要通过清水对其实施清理。钻到溶洞充填物后要改为干钻的方式，并取样进行检查。需要注意的是，在钻进过程中一定要避免钻具掉落的问题，并且要对空洞尺寸和深度进行测量，对其进行详尽记录。

第七，终孔。要按照设计要求确定孔深钻到桩底顶板3倍桩径深度，验收合格后拧上孔口盖并准备实施注浆。

3） 注浆工艺分析，第一，浆液的配制。设定水泥浆液水灰比在0.8∶1—1∶1。如果存在较大的溶洞以及岩溶通道，那么要按照实际情况灌入中粗砂或者水泥砂浆实施填充，之后利用煤灰水泥浆液进行注浆，要以设计水灰比作为控制标准，通过高速拌浆机进行拌制。

第二，注浆。案例工程所在区域地质大多属于灰岩区域，需要将注浆压力控制在0.1～0.3MPa 范围内，要在岩土界面周边增加注浆压力到0.3～0.5MPa，但是不能超出1.5MPa。①在注浆不升压而吸浆量不降低的情况下，可以通过提升浆液浓度或者双液注浆的方式来进行。若是采用双液注浆的方式，那么要控制水泥浆：水玻璃体积=1∶0.5～1∶0.4；②在遭遇岩溶空洞情况下，需要按照深度情况在浆液中加入粉煤灰以及中粗砂等等；③虽然存在岩溶发育但是吸浆量相对较小的其情况下，首先要通过高压水清洗钻孔，对岩溶裂隙通道进行疏通之后再进行注浆。

第三，注浆结束。在满足如下几种情况时可以结束注浆：①注浆孔口压力保持在0.2MPa，吸浆量≤40L/min，保持在5min；②冒浆点已经出注浆范围之外3-5m 范围情况下；③单孔注浆量=（1.5-2） 平均注浆量并且进浆量明显降低的情况下；④完成注浆之后要通过C15 混凝土对注浆钻孔实施回填；⑤岩溶钻孔注浆时要按照“边探边灌、探灌结合”的方式来进行，在施工时一定要特别关注周围水利设施情况，若是存在异常情况下需要进行仔细记录。

第四，完成注浆之后，监理工程师要仔细检查并确认终孔条件，在将注浆孔填实之后设定好标识以便后续检查。在施工时要按照具体地质条件来进行，在确保符合设计标准时需要进行施工方法的调整，保证工程质量。

2.2 回填造壁法

案例工程中存在着某些溶槽、溶沟等蜂窝状的灰岩碎块或者溶洞，一旦这些溶洞穿过覆盖层或者顶板情况下钻孔内部会产生某些漏浆。这就需要对其进行补浆，抛填片石、黏土和泥质强风化岩等，在孔内部泥浆面大体稳定之后可以进行冲孔。正常情况下钻机的冲程在1～2m 范围内，若是遭遇溶洞情况下需要将冲程改为1m 以下，并且也要一定程度上减小冲次。要通过钻头冲击将泥浆挤入到溶洞中来实现成孔以及护壁。

1） 选择合适的填料，填料的质量直接影响着造壁之后孔壁稳定程度，提升填料质量能够更加有效的进行溶洞处理。所以在选择填料时一定要进行多种对比，从而选择合适的填料，包括：黏土掺水泥加片石、混凝土、黏土掺片石、砂浆、泥质强风化岩等等。

对于案例工程来说，初期为了有效控制成本采取的是黏土掺片石的方式，但是并没有取得较好的效果，还是存在漏浆问题，并且也存在卡锤问题。针对此问题转变施工方式，采取了回填泥质强风化岩的方式。此种岩遇水即可溶解并且在隔水之后又重新板结，重新形成的孔壁泌水性比较好，能够避免溶洞漏浆问题，并且也避免了卡钻以及掉钻的问题。但此种施工方式的成本相对较高，因此在实际施工时要按照岩溶的具体发育情况采取针对性措施。

2） 回填方式，一旦溶洞发生漏浆就要对其进行有效的回填补浆，要按照溶洞的实际情况确定好回填的高度，正常情况下回填到泥浆不再流失之后再回填5～10m 的高度。若是漏浆情况多次出现，那么在回填打密情况下要对此进行回填挤密，确保溶洞得到有效的填充。

若是溶洞在经过几次回填后还是无法通过，那么要先将钻机调走进行别的墩位施工，也可以暂时的停止钻进，确保孔位填满并且溶洞回填物稳定之后可以重新进行钻进。若是钻机钻进时操作人员无法明确孔内部的情况，那么一旦溶洞漏浆是很难被发现的。为了有效处理此种问题，需要在孔口设置浮标，确保其高度能够被操作人员看见。同时，需要通过线绳将浮标挂在钻机上，一旦溶洞发生漏浆钻机操作人员就能够第一时间发现，并且浮标也不会随着泥浆下沉而不被发现。

3 结语

冲孔桩施工技术是桥梁应用最为广泛的技术之一，本文主要阐述了冲孔桩施工时溶洞处理的相应内容，通过本文的介绍能够对冲孔桩施工溶洞处理提供一定参考和帮助，对于提升冲孔桩施工质量和安全性具有现实意义。