岩溶地区桩基溶洞处理技术

孙田田

（中核华纬工程设计研究有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

在岩溶地区进行桩基成孔施工，由于溶洞的存在可能引发许多潜在的安全隐患，造成塌孔及漏浆等意外事故，此类事故的影响，也可能会影响桩基的整体质量。针对岩溶地区中的桥梁进行予以施工，要求针对溶洞开展高效处理，以充分保障桥梁桩基结构的稳定性及强度。同时，要求有关施工人员充分关注岩溶地质情况，以为解决桥梁桩基施工重难点问题提供充分保障，通过高效可行的处理技术手段，让桥梁桩基在岩溶地区中的稳定性得到充分保障，以保证工程项目的整体施工质量，让桥梁工程建设项目得以实现可持续发展。

1 溶洞对桥梁桩基施工的影响及施工常见问题

1.1 溶洞对桥梁桩基的影响

针对岩溶区域内的桥梁工程进行施工，可能影响桩基结构的整体稳定性及质量，其主要影响如下：①由于溶洞结构的存在，可能增加桩基塌孔的风险，一旦孔中的泥浆到达溶洞位置或钻到了溶洞顶板位置处，便可能导致泥孔中的泥浆发生大规模流失，相应降低了孔内浆液的液面，导致孔隙内外表现出突出的压力差，进而影响了泥浆护壁结构，导致其受力严重不均，甚至可能引发溶洞塌孔事故。②可能因溶洞结构而影响钻孔作业质量，导致钻孔发生严重倾斜。由于溶洞中的洞壁风化水平相对较低，且洞壁壁厚及质地均表现出一定的差异，一旦需要在溶洞的洞壁位置实施钻孔作业，则可能因为洞壁两端发生进尺偏差而相应影响钻孔作业的质量，导致钻孔常发生倾斜问题。③在溶洞的影响下，钻机可能发生严重的卡钻问题，如果在钻孔操作实践中需要使用溶洞顶板，且未能做好积极合理的冲程操作，便可能相应影响钻头的操作质量，使其卡在溶洞顶板底部，进而影响工程项目的整体安全性。④可能增加桩基失效的风险，若无法针对溶洞结构实施全面细致的填充处理，或所采取的填充作业未能深入落实，填充密实度相对较低，便可能相应影响桩基结构的稳定性，造成十分严重的沉降问题，进而影响桩基的使用效果。针对溶洞中所存在的岩溶液体予以处理，若无法进行彻底的清理，便可能相应影响桩基结构的质量，导致其结构发生严重侵蚀，进而相应影响桩基结构的实际承载力和强度，造成桩基结构失效[1]。

1.2 岩溶地区桥梁桩基施工现存问题

在岩溶区域内开展桥梁工程施工，要求充分关注桥梁溶洞施工的常见问题，积极采取高效的管控措施，实现对施工现存问题的高效管控，以充分保障桥梁桩基施工的安全性。

岩溶地区内的桥梁桩基施工现存问题如下：①地面沉降问题，由于塌陷的面积相对较大，可能相应影响地面自身结构的稳定性，导致桥梁桩基结构发生大规模沉降。②塌陷问题，岩溶地质工程项目的溶洞之间联系十分密切，可能存在一定的泥浆泄露风险。若泥浆流失十分严重，且未能采取及时有效的补充处理措施，便可能相应影响泥浆和地下水质量，带来十分严重的压力偏差，使地下水大面积流入孔隙之中，产生严重的沙土流问题，造成孔口大面积坍塌。在进行溶洞穿越时，如果因为施工钻进作业而导致溶洞顶端的岩层发生塌陷，便可能影响地质层的稳定性，带来严重的塌陷问题，进而影响桥梁桩基结构的整体承载性能，同时，增加桩基两端的摩擦力。③泥浆渗漏问题，由于实际施工阶段会产生较为突出的岩溶裂缝问题，同时，岩溶结构自身具有一定的渗透性，一旦某一溶洞结构遭到了破坏，便可能影响泥浆的结构，导致其向裂隙之中持续流动，并发生渗漏问题[2]。

2 工程项目概况

2.1 项目简述

该工程项目的施工场地为石灰岩岩溶发育状态，然而，并未表现出明显的地面岩溶问题，不存在落水洞、孤峰及暗河等诸多问题。同时，在多种不同因素的综合影响下，可能导致石灰岩中的岩溶表现出不同的发育程度。该溶洞的具体参数信息见表1。

表1 溶洞参数信息

2.2 施工工艺

针对岩溶地区进行施工，为切实规避局部漏浆的问题，一般会将其中的泥浆设置得相对较大，且常介于1.5～1.6 区间内。在正式进入灰岩地段时，为有效规避偏孔及卡锤事故的风险，要求尽量选用小冲程实施进尺操作。针对进入溶洞后的片石粘土实施回填，需要综合使用多次冲击夯实回填的操作，以确保可以通过足量的回填物填满孔壁的缝隙，提升孔壁冲击的坚实性。同时，需要充分运用大块片石，以相应减小缩孔的风险，使其直径得以略高于护筒外径，以充分穿越整个溶洞结构[3]。

2.3 施工优势

针对各类岩溶桩基施工的技术手段予以总结，优化以往单一化的溶洞处理技术，同时，结合工程项目实例，发现该技术的优势主要体现在如下3 方面。

（1）通过高效的溶洞处理技术可以让企业的经济效益得到充分保障，同时，针对各类处理情况进行全面汇总，并制作成相应的决策表格，以切实强化施工过程中与周边建筑物的联系，使其得以保持在相应的安全距离。

（2）充分运用总决策表格，实现对岩溶处理技术决策的简化和处理，以便分析具体的方案决策内容，并从中确定工程施工的具体费用。

（3）要求综合利用合理的监测技术手段开展对于周边建筑物情况的细致监测，以充分保障成桩的质量，争取良好的实践效果[4]。

3 溶洞处理施工技术

3.1 溶洞顶板处理技术

针对桩基结构进行施工，要求以充分保障溶洞顶板的稳定性为前提，让后续桩基施工工程的质量得到充分保障，并将其作为后续施工的重要前提。为此，要求充分关注溶洞顶板施工处理技术，以实现对溶洞顶板的击穿，同时，相应保障桩基结构在击穿后的安全性及稳定性。在实际施工阶段遇到的溶洞通常为无填充型结构，要求在实际施工阶段充分运用高效合理的测量作业手段，以确定最适宜的钢护筒结构埋设位置，同时，借助吊车设备，充分使用振动锤的震动作用，使吊车得以进入钢护筒中。此外，要求在溶洞周边增设钢筋固定架结构，将其长度控制在4m，同时，实现对固定架的充分固定，使其得以固定在岩层上方10cm。借助冲击钻桩基设备开展钻孔作业，需要充分使用低锤密集设备予以处理，将钻孔保持在于溶洞顶相距1cm 的位置。

在此背景下，要求有关操作人员对于钢丝绳及锤击反馈状态有充分把握和清晰感知，以确保可以在溶洞顶板结构被击穿后实现对钻机的快速处理，使其得以被放置于孔口位置，并在此基础上展开对孔内泥浆液面的细致观察。若发生泥浆渗漏的情形，则要求针对桩基结构四周的地面进行细致监测，以及时发现地面中存在的各类裂缝问题，减小结构下沉的风险。需要妥善安置施工作业人员，使其得以迅速撤离出相应的施工现场，同时开展对下沉原因的深入探究。

需要积极采取各项合理可行的技术措施开展对于下沉问题的高效处理，若周边的地面仍然保持良好的稳固状态，则需要结合具体的施工设计方案，高效开展后续施工环节。使用桩锤和刹车等设备开展修孔作业，以充分确保桩锤下放的有效性，在正式实施修孔操作前，要求运用刹车设备实现对锤头下放速度的有效管控，以充分保障修孔作业的质量和有效性。此外，要求有关作业人员建立对于溶洞填充状态的全面感知，结合具体的勘探资料信息，建立对于实际施工情况的全面把握，以充分提升钻孔作业的开展质量[5]。

3.2 溶洞填充处理技术

针对溶洞进行施工，要求将填充处理动作施工要点予以充分把握。针对桩基溶洞实施处理，要求充分利用封堵法，以达到良好的填充效果，其具体操作流程如下。

（1）要求积极开展开孔及护筒埋设作业，在实际施工阶段采用的护筒长度为9m、直径为1.9m，要求结合护筒的实际尺寸信息确定相应的施工方案，以充分保障开孔作业的质量和有效性。

（2）如果溶洞被击穿，导致孔中的浆面高度出现了迅速下降，要求立即采取有效的抬升措施，让浆面得以不断抬升到钻机孔口位置处，同时，向孔径中投放相应数量的C20 混凝土、黏土及片石结构，以达到良好的填充效果。要求针对一次性回填高度予以充分管控，使其得以保持在2～3cm，同时，持续向孔中进行泥浆补充，通过小冲程的锤头达到良好的锤击效果，让回填材料的密实性得到充分保障，以实现对填料的充分挤压，使其得以粘附在溶洞四周，并在此基础上形成泥浆碎石外护壁结构。待结束填充作业后，要求将其静置一段时间，直到孔中的浆液可以维持稳定的状态后方可正式开展后续施工。

（3）在实施钻进作业时，需要向其中增加一定量的粘土，以充分保障其中的泥浆比重。使用片石、粘土实现对于溶洞某一位置的封堵，若展现的封堵效果较差，则需充分运用片石、袋水泥等方式予以处理，借助小冲程锤头实现对于水泥袋混合物的充分击破。待结束全部回填作业后，要求将其静置1d，方可开展后续施工，如图1 所示。

图1 回填

3.3 溶洞处理效果分析技术

待结束溶洞顶板施工，且完成填充作业后，要求针对溶洞的实际处理效果开展全面细致的分析，以便确定最精准的溶洞处理方式，让后续施工质量得到充分保障。要求结合具体的施工设计要求确定相应的溶洞填充水平及承载力状态，使其得以充分满足后续桥梁桩基施工高度要求，以免桩基结构失效。

针对桩基结构进行施工，可能导致其中的多数桩身被放置在溶洞的填充层中，其处理质量的优劣将会相应影响桩基结构的稳定性。为此，要求在溶洞分析处理的全程开展对填充层指标参数的细致检测。一般而言，可以综合使用超前地质钻探及动力初探试验等多种方式建立对填充作业质量的充分把控，使填充层中的参数信息得以充分满足施工设计的要求，并以此为前提开展后续施工[6]。

3.4 确定溶洞处理方案

3.4.1 常规回填

作为一种已经得到广泛运用的溶洞处理手段，常规回填技术更适用于高度较低的溶洞，此类溶洞的发育面积普遍相对较小，且地质硬度呈不均匀分布的状态。目前通常运用填片石及水泥等材料实现对溶洞的封堵处理，以免发生溶洞漏浆问题，对孔壁的稳定性造成不良影响，同时，可以相应提升桩基施工的整体质量，以充分节约项目施工的成本。

3.4.2 钢护筒跟进

一般而言，此种方法主要适用于2m 以上高度的溶洞，且其中的填充物数量严重匮乏。钢护筒跟进的方式有着较为突出的安全性优势，且应用质量相对较高，非常适用于大型及多层溶洞之中，要求深入跟进到基岩结构的1m 内，将直径高度控制在略高于设计桩30cm 的范围。一旦覆盖层的高度超出30cm，则需要尽量避免振动跟进的情形，同时，结合实际跟进的钢护筒直径实施钻孔操作。护筒参数如表2 所示。

表2 护筒参数

3.4.3 压浆加固

压降加固操作主要适用于部分深度较深的溶洞区域，同时，也可以应用在土岩界面土洞之中，此类加固方法在实际运用阶段会发生较大的损耗，且通常难以实现良好的溶洞封堵效果，而此项技术的最主要意义便是可以有效降低土洞及表层溶洞中的泥浆数量，以减少其安全隐患[7]。

4 溶洞处理过程的质量控制要点

①对于某些规模较小的溶洞结构，需要在溶洞顶端设置一个小孔，同时，借助小孔冲程的锤头实现对于溶洞顶板的击穿处理。实施钻进作业，可能导致其中的泥浆损失速度相对较快，为此，要求及时做好泥浆补充工作，向其中填充充足的片石和粘土块结构，以确保其充填的紧密性，并在此基础上实施钻进作业。②针对相对较高的溶洞予以施工，要求以小溶洞钻孔作业为前提，充分运用下钢护筒结构实施钻孔作业，同时，充分运用C20混凝土、片石及粘土块结构，实现对于溶洞的封堵处理，以充分保障溶洞处理的质量。③对某些具有较大深度的溶洞，要求充分关注溶洞的贯通状态。针对相对较深的溶洞实施处理，要求充分运用超前地质钻探技术，以实现高效的溶洞处理。待冲击钻达到溶洞顶部时，要求适当调整冲击钻的提升速度，同时，放缓进尺操作，以充分保障溶洞的开孔质量，切实避免强雷冲击等问题，以免对溶洞的稳定性造成严重影响。如果在实际操作过程中发现某个具体桩孔中发生了溶槽及空洞等系列问题，则要求分层开展对溶槽的处理，同时，积极跟进下放内钢护筒状态。④实施溶洞钻进操作，要求建立对溶洞周边地质状态的细致观察，因为溶洞地下水位存在一定差异，可能导致粘土层及岩层发生不同程度的渗浆问题，一旦此类问题过于突出，则可能严重影响整体结构的稳定性，带来结构坍塌的风险。为此，要求充分运用粘土及混凝土等多种材料，并在此基础上开展对地基的加固处理。⑤要求在实际施工阶段做好钢护筒下放跟进工作，充分运用回填片石及粘土结构，以实现对于溶洞结构的高效处理，同时，切实落实护壁保护工作。此外，要求针对混凝土的浇筑速度及浇筑量予以严格把控，并在结束混凝土浇筑后建立对于护壁实际的动态化监测，以便在发现问题时及时充分解决，以充分保障后续施工的质量和安全性[8]。

5 结语

综上所述，岩溶地区的地质状态相对较为复杂，且溶洞普遍呈复杂的发育及变化趋势，为此，要求积极运用多种勘察方式开展细致勘察，以充分明确桩基结构岩溶状态的发育状态，避免因使用的方法过于单一而对建筑物的基础结构质量造成严重影响。需要相关人员充分关注实际处理过程中使用的各项技术，以充分保障岩溶地区桩基工程施工的整体质量，进而推动桩基工程项目的发展。