护筒跟进在溶洞桩基施工中的应用

王涛

（广东冠粤路桥有限公司，广州 511450）

1 引言

护筒跟进是溶洞桩基施工中一项必不可少的技术，其对于溶洞桩基施工的稳步推进有重要意义，因此，需要引起施工管理人员的高度重视。应在施工前把握护筒跟进技术的应用范围，探索该区域的地质特征以及水文条件等，并以此为基础制订科学、有效的跟进方案，以发挥该技术的作用，推进工程施工顺利完成。

2 工程概况

某大桥建设在溶洞区域，经过专业仪器探测，桩基位置最浅溶洞处于地面以下6.8～12 m，最深溶洞处于地面以下32.4～36.8 m。其中，最小溶洞高度为0.8 m，最大溶洞高度为30.3 m。大部分溶洞是空洞，其余溶洞为全充填或半充填溶洞。本文以其中一个桥墩的桩基施工为研究对象进行分析，桩基下卧层分布有高分别为11.4 m、16.8 m、33.6 m、38.5 m 的4 层溶洞，层间中风化石灰岩层厚度分别为3.4 m、4.1 m、4.9 m、1.6 m。该桩基施工区域有较大的基础溶洞，下卧4 层，岩层过薄，故而会在后续施工的各个阶段出现卡钻、漏浆以及脉钻等问题，在影响成桩质量的同时，出现夹杂桩、偏斜桩。并且若溶洞顶板过于薄弱，会使其难以承受上部比较重的荷载，若在施工时未注意该点，在其上方堆积一些比较重的物品，会造成坍塌，进而将洞穴塞满，给后续施工带来较大的麻烦。因此，该工作是桥墩基础施工的重要内容，在具体的施工实践进程中，应综合考量各个溶洞的分布特点以及基础构造，可选择护筒跟进技术，以稳定桩基周边的岩土层，保障施工稳步推进。

3 岩溶桩基施工常见问题

3.1 漏浆

很多岩溶区会出现溶槽、裂隙、溶洞、溶沟、土洞等缺陷，使桩基存在各种形式的漏浆问题。部分漏浆速度较慢，大约为1 m/h，但是也有部分漏浆速度较快，可达到1 m/s。进行桩基施工前，应结合漏浆量、漏浆速度以及该区域地质报告分析该区域地质情况，采取对应的处理措施。

漏浆相对缓慢时，表明存在裂隙、小溶洞，或者其内含有填充物的溶洞。针对这一问题，可采取袋装水泥、黏土、抛投片石的方式进行回填，其后再通过重锤挤压将桩基周边的岩土、水泥混合物、片石黏土紧密结合，形成相对牢固的护壁[1]。

若是漏浆速度过快，表明存在比较大的溶洞，或者地下水直接与其他溶洞相连。针对这一问题，应快速提起冲击锤补浆，然后再将袋装水泥、黏土、大块片石抛填至稳定部位，等到泥浆面相对稳定时，借助低冲程高频对片石进行冲击挤压，形成相对牢固的护壁。

3.2 卡锤

施工过程中，将溶洞顶部击穿或钻进不均匀质地、斜岩岩土层时，若操作不规范很容易导致卡锤。当钻进过程中发生偏移时，钻锤吊索会在岩壁上不断摩擦而发生损坏。此外，吊索老化、加固吊索时未拧紧等情况都会导致卡捶甚至吊锤。为避免该类事故，在钻进前，应把握好该区域的地质情况，谨慎钻进，在遭遇质地不均匀或斜岩岩土层时，可通过抛投质地坚硬片石来进行纠偏。在用小锤击穿顶部时，应把握溶洞具体填充物，然后再制定对应措施加强护壁[2]。

3.3 埋锤

在进行该桥梁4#墩的桩基施工时，出现了孔壁坍塌埋钻事故，在发生坍孔后随即将吊索拉近，意欲将钻锤提出。而在提出大约0.4 m 时，由于坍孔量较大，其内夹杂大量石块，难以提起。因此，埋锤较深、情况复杂时，需借助专业人员与专业工具进行打捞。若条件不允许，则需借助重锤将被掩埋冲击锤击碎，避免意外情况发生。

3.4 偏孔

岩层质地不均匀、基岩溶蚀程度不均匀、岩层呈台阶状、岩面倾斜等情况很容易导致偏孔。当钻进至溶洞底面或岩土界面时，应对钻进冲程进行适量调整，并选择高频率、低冲程的钻机。再通过灌注混凝土或抛填一些土石混合物的方式，人为制造匀质、水平冲击界面，以此确保稳定穿过斜岩面[3]。

3.5 缩孔

向黏土层钻进时，部分黏土含水量较大，塑性也相对较大，较容易粘连冲击锤，部分钻孔在经过黏土层穿过岩层后，其上部黏土层会出现缩孔。出现缩孔后，应及时使用锤击锤将缩孔处理好。当缩孔长度相对较大时，需通过抛投碎砖、片石的方式加固护壁。一些塑性较强的黏土层，提锤会很困难，因此，可根据提锤难易来判别土层性质。还可通过袋装木屑与土石混合物抛投的方式加强护壁，使其顺利穿过黏土层。此外，在各个工班交接班间隙，可利用上下往复扫孔方式解决缩孔问题。

4 护筒跟进在溶洞桩基施工中的应用

4.1 护筒跟进施工方法

护筒材质一般选择卷制钢板，护筒外径在设计时一般大于设计桩直径20～30 cm，壁厚控制在10～12 mm。设置8 根墩位桩，桩径1.6 m、内护筒内径1.9 m、壁厚为10 mm 的钢板、2.1 m 内径的外护筒、12.1 mm 厚度的钢板。将4 cm 厚的加劲箍缝焊在钢护筒顶内侧，使用操作调车一一吊起护筒，在应用定位桩完成定位工作之后，对中钢护筒底，再以专业的测量设备来重复、细致地测量护筒的垂直度，使其保持垂直状态，最后将护筒垂直搁置在孔底。在护筒顶放置4.5TDZ-90 振动桩锤，通过振动使其下沉，在护筒跟进过程中，通过外部专门支架和预埋外护筒之间的卡具控制护筒的垂直度，还应在跟进过程中根据实际情况调整振动锤的振动点，使护筒保持匀速下沉。

在护筒跟进过程中，到达岩土位置时，若溶洞顶板不符合施工要求，护筒可继续跟进达到溶洞底板位置，之后再钻孔。护筒较长时，可在焊接护筒之后立即使其振动下沉，直至设计高程位置。整体跟进顺序为：首先钻孔，加入黏土与填片石混合物，然后护筒跟进，再钻孔，使护筒振动下沉，跟进之后再钻孔，以此类推，实现混凝土整体浇筑[4]。

4.2 护筒跟进施工要点

护筒安装时，会受到内外部各种因素的影响而发生振动，直接影响相邻孔位孔壁的稳定性以及混凝土质量，因此，护筒锤击通常安排在相邻孔位混凝土浇筑1 d 之后。

待安装护筒至岩土界面时，及时钻进上部覆盖层以及溶洞顶板。在覆盖层中进行成孔时，采取的方式与一般形式地层一致：岩层钻进时，选用“十”字实心钻来钻孔，并采用泵吸反循环的方式将泥浆排出。待溶洞顶板击穿后，将锤头挪开，应用低标号混凝土对溶洞空腔进行水下灌注。为防止混凝土流失过多过远而产生浪费，可根据具体情况适当降低灌注速度或进行间歇灌注，灌注高度控制在溶洞顶板1 m 以上。

4.3 岩溶桩基施工注意事项

4.3.1 需超前勘察岩溶区的地质情况

在溶洞区进行桩基施工前，应先对该区域的水文条件以及工程地质等进行全面的勘察，明确墩台处岩溶的实际发育状况，根据其不同的地质状况制定实施对应处理措施。在处理溶洞时，还需做好一系列准备工作，在施工时不可完全依赖相关资料。

4.3.2 保持施工顺序的设计合理性

先安置好外围桩，而后处理中间桩，对于一些溶洞较多、较大、较深的桩孔，应优先安排施工。由外及内，先在小洞以及长桩开口，在桩位间进行交叉开孔，以实现步步包围，并遵循封闭与隔开原则。按照该施工顺序进行桩基施工，冲击中间桩成孔后，可使漏浆问题明显减弱、减少，工效得到较大提升[5]。

桥墩岩溶较为复杂，溶洞有较大的变化，并且存在溶洞联通桩孔的问题。因此，难以避免地下各工程结构的相互影响与干扰。因此，进行溶洞施工时，应遵循由大到小、由多到少、由浅到深的原则安排钻孔顺序，以确保较快堵塞与封闭桩孔间通道与岩溶空洞。

4.3.3 溶洞桩孔护壁

桩孔护壁一般采取黏土泥浆护壁，若溶洞相对较大，则需抛填草袋黏土包进行护壁。当溶洞纵深、宽度与高度超过1 m，埋藏深度在5 m 以上时，桩孔护壁应采取黏土与土石混填的方式，向溶洞抛填大量干黏土与片石。干抛片石比重为1.8～1.9，接近于混凝土，在护壁时不易被击破。

4.3.4 清理岩渣

钻进时，被击碎的岩石大部分会通过泥浆循环、掏渣筒取出，其余的会挤入孔壁。岩渣太厚时，泥浆难以将其完全悬浮出来，没有浮上来的部分会沉到底部变成沉渣。而桩底沉渣厚度会对基岩与混凝土的结合产生不利影响，因此，需控制其厚度。在清理岩渣时，需保证清孔时间与质量，以确保能够尽快实施桩基灌注。桩基较浅时，采用换浆法即可满足使用要求。桩基较深时，则采取喷射法、掏渣发、换浆法。

4.3.5 保证桩基基岩的稳定

对于地质情况尚未探明的桩基，应按照要求全范围核查其地质状况。在钻进到设计标高位置时，补充使用小钻，钻入适宜深度。通过专业的机械设备检查地质的完整性，保证其不存在溶洞，在其中嵌入岩桩，然后清孔、安装钢筋笼，最后进行地下混凝土灌注。若基岩揭示不完整，有溶洞等不良地质存在，则需穿过这些不良地质以保证桩基基础稳定性[6]。

4.3.6 保持钢护筒封底严密

在地下水极丰富、岩溶极发育区域，护筒应穿过卵石层、砂层，避免突然遇到溶洞漏浆，进而导致孔口坍塌。

4.3.7 保证混凝土充足

在进行灌注之前，要求相关的施工技术人员能够综合分析当前的地质情况，预测各种突发情况，准备好对应物资与设备，保证混凝土能够满足所需。在成孔时，孔壁底部或周边可能存在裂隙、土洞、溶槽等情况，这些空间被充满，在水下灌注混凝土时，会有一部分大容重的混凝土在土洞、裂缝中置换出其中含有的泥浆，其在占据这部分空间的同时，会增加混凝土体积，也有一些溶洞填充物密度不足，若是向其中加入混凝土，会导致其失衡，造成在成洞时耗费更多混凝土。

4.3.8 嵌岩桩桩底高程的确定与终孔判断

施工时，要将桩尖直接嵌入基岩中，并控制其深度≥3.2 m，需明确的是，桩径与嵌岩深度存在正比例关系，因此，对整体基岩规模有较高要求。因溶洞裂隙发育，可能存在“鹰咀岩”“半边岩”“乌龟壳”、石笋、溶洞、溶潭等，难以满足各项成桩要求，故而在施工中要求相关施工工人时刻关注桩底基岩完整度与平整性。同时，石灰岩比较坚硬，在冲击成孔时可能造成钢丝绳反弹，在孔底发出“咚、咚”响声。可根据岩溶形态、岩面坡度、实钻孔深、设计标高，并考虑现场状况来判断能否成孔。

5 结语

综述，本文就护筒跟进工艺在溶洞桩基施工中的应用进行了论述与分析，强调了该项技术对于优化溶洞桩基施工的重要性与必要性，要求相关施工人员给予其必要的重视，实现其在溶洞桩基施工中的合理应用，以此来推进该项施工的顺利进行。此外，在应用该技术时，还应充分把握护筒跟进的先决条件、溶洞桩基周边的环境等，据此来制订相应的跟进方案，以保证溶洞桩基施工的顺利推进。