岩溶地质桥梁桩基施工问题及施工处理方法

欧阳松彪

桥梁工程建设全流程中，桩基为基础部分，该处的施工质量直接关乎桥梁的整体质量以及后续的使用效果。而桥梁施工条件相对复杂，桩基施工难度大，易出现各式各样的问题，因此，必须准确掌握问题的本质，采取有效的处理措施。

一、工程概况

赣州至深圳铁路龙南特大桥道路下穿工程，其中桥梁建设内容包含2座97m中桥，1座大桥102m大桥，1座右幅281.4m、左幅261.4m大桥，共占线路总长的66.3%。桥梁结构方面，下部结构包含钻孔灌注桩基础（桩径1.6m、1.8m），桩柱式桥台，桩接盖梁结构的桥墩。地质勘察结果显示，桥址区以岩溶为主，条件特殊，不利于桥梁建设工作的顺利开展。

二、岩溶地质条件下的桥梁钻孔桩基施工技术

1.现场勘察

岩溶地质条件特殊，于该处施工钻孔桩基时难度较大，易由于前期勘察资料不全面而在施工阶段出现质量乃至安全层面的问题。为了更好地开展桥梁钻孔桩基的施工作业，需要深入现场做详细的勘察，准确掌握地质、地形、水文等基础条件，且尤为关键的是明确岩溶地质的溶洞、裂隙的具体分布位置，以取得的地质勘察资料为准，判断岩溶的走向以及岩层的厚度，据此预测施工期间可能出现的问题，采取有效的预防措施，生成应急预案，做到有的放矢。经过现场勘察后，全面汇总信息，完整反馈给施工负责人，使其做到心中有数，以便高效施工。

2.桩基钻孔施工机具及材料的配套

为了顺利开展桩基钻孔作业，需要准备足够的机具以及材料，为正式施工夯实硬件基础。首先，遵循因地制宜的原则，根据现场岩溶地质条件挑选相适应的钻机，若现场以中低风化岩地质条件为主，则优先采用冲击钻类的机具；遇强风化岩层时，钻进难度较大，较为合适的是旋挖钻类的机具，在合理选择施工机具后，加之人员的正确操作，可顺利施工，达到事半功倍的效果。除此之外，还需适配合适的材料，例如泥浆护壁所需的材料，以满足桩基钻孔施工要求。

3.钻孔桩基施工过程设计分析

岩溶地质条件下的钻孔桩基施工涉及到的关键作业环节包含护筒埋设、钻机钻进、清孔、灌注几大关键的环节，对于不同的地质条件，需要生成与之相适应的灌注桩施工方案。例如，易由于地基承载力不足而发生桩基塌陷事故，此时在设计方案中应考虑到桩基防坍塌措施，具体需要加强护筒埋设和钻进施工的技术优化，首先严格控制护筒的埋设深度，以免因该项指标不合理而塌孔；混凝土灌注时，遵循连续性原则，并及时清理桩基地面的土渣，以免因此类杂物的存在而影响混凝土的成型效果，在做好前述工作后，可保证成型桩体的完整性，避免断桩。

三、岩溶地质条件下桥梁桩基施工常见问题及防治方法

1.卡钻、掉钻

基岩不均质时，在钻进过程中可能会卡钻、掉钻，严重影响钻孔效果。究其原因，与如下几方面有关：（1）钻头向下钻进时有明显的抖动迹象，孔壁缺乏圆顺性，钻头卡至孔内某处无法正常提起；（2）随着钻进时间的延长，钻头磨损，钻进成型的孔径异常减小，后续更换新钻头后，其直径相对较大，导致新钻头无法正常提起；（3）碎石层的护壁缺乏稳定性，常见有孤石滚落现象；（4）钻进至溶洞顶层时，存在突发性的顶板击穿问题，可见此时钻头有异常旋转或倾斜的迹象，若强制性提起钻头，钢丝绳负荷过大，可能断裂，钻头自然向下掉落。

卡钻、掉钻问题的防治措施，如下：

（1）钻孔施工期间定期检查钻头，判断其磨损程度，必要时采取更换或补焊措施。

（2）密切关注地质勘察资料，根据现场的地质特点合理钻进施工，在接近溶洞顶时，用小冲程开孔，期间旋转钻头，顺利钻穿该部分后及时采取回填措施（材料可以选择片石、粘土）。

（3）遇卡钻问题时，钻机与吊车联合作业，做多次提拔操作，将钻头拔出，必要时采取微量爆破的方法，先震松岩石，后提起钻头。

（4）对于掉钻，重点在于预防，例如定期检查施工机具，零部件受损时予以维修，或是采取更换措施，从源头上规避掉钻问题。

2.漏浆

在岩溶地质条件下进行桩基施工时，容易出现漏浆问题，具体表现为孔内水头忽然下降，由于溶洞和裂隙的存在，泥浆经由该处向外流走，孔内泥浆量短时间内降低，严重时诱发塌孔问题。

漏浆的防治措施，如下：

（1）施工期间出现漏浆问题时，意味着现场存在空洞或裂隙，此时随即向孔内填入片石和粘土，并转为小冲程钻进（0.2m），期间启用泥浆泵，利用此装置及时向内部补充泥浆。在采取前述方法后，可借助粘土和片石紧密填塞空洞，可利用泥浆稳定水位，切实保证孔壁的稳定性。

（2）遇多次漏浆的现象时，在周围注浆，采取此方法封闭四周的空洞，此外也可以采取直接灌注水下混凝土的方法，但此时灌注顶面需要在溶洞顶以上约1m的位置，随着灌注量的逐步增加，待混凝土几乎不再下降后，即可停止灌注，条件允许时继续钻进。

3.塌孔

钻孔过程中急剧漏浆时，难以在短时间内快速稳定水头，孔外压力明显超过孔内压力，由于压力差的作用，孔壁稳定性受到影响，可见孔壁坍塌；此外，护筒下松软的土未得到有效的固定（此处泥浆护壁效果差）时，将连同地面塌陷。

针对塌孔问题，其防治的关键要点在于：回填时适当加大泥浆的稠度，发挥出优质泥浆的护壁作用；若回填过程中采用回填材料、增加水头的方法仍无法避免塌孔问题时，需要适当加大回填加浆量，保证泥浆有足够的稠度，待稍微稳定后再结合实际情况采取有效的处理措施。若为小范围的塌陷，无需移位护筒，直接在护筒周边用袋装粘土加固即可；若孔位有明显的偏离，则需要拔出钢护筒，回填足够的优质黄土，埋设长护筒跟进重钻。溶洞深度超过15m同时现场有发育较复杂的溶洞时，较为合适的是采用双护筒跟进的作业方法，在振动锤的辅助作用下，使护筒下沉至稳定岩面，在此前提下方可继续钻进。

4.斜孔

岩溶地质条件错综复杂，可能存在地层基岩软硬不均、半岩半溶等特殊情况，此时钻头在钻进过程中的姿态控制难度较大，例如落底时水平度不满足要求，会顺着坡面发生歪斜，从而产生斜孔。为此，若施工过程中存在主绳倾斜或是进尺急剧增加等特殊的情况，需随即暂停钻进，向孔内抛填适量的片石，直至达到岩面标高20cm以上的位置为止，此后再转为小冲程钻进的方法。适当加密冲击，有效修整陡坡岩面，在多次回填冲击操作后，锥面可以恢复平稳的状态，此时可以继续钻进。遇基岩斜度明显偏大或是岩层硬度有显著差异的情况时，可采取灌注水下混凝土的方法，具体需到达斜孔以上20cm的位置，待混凝土强度与孔底基本相当时，方可继续钻进。

5.混凝土漏失

孔周边有未完全充填的溶洞时，可能会出现混凝土漏失问题，即此时混凝土侧压力明显超过护壁的侧压力，压力的分布缺乏均衡性，灌注时冲破片石粘土孔壁环，部分浆液从受损部位流失，可见混凝土面在短时间内大幅度下降，无法维持在正常的液面高度，此时若未采取有效的处理措施，可能会诱发断桩问题，造成严重的不良影响。

四、桩基施工注意事项

1.钻孔时加强对钻进深度的检查，即将接近土洞、溶洞的洞顶时，及时调整为低锤冲击的方法，否则易卡锤、掉锤。

2.对于大规模的土洞和空溶洞，在施工时采取先注浆、后成孔的方法，此时有助于保证现场的安全性，避免地面下陷、卡锤、掉锤问题，此外先注浆的方式还可有效加固地基。

3.对于土洞、溶洞，需合理规划，有效保证桩基尺寸和数量的合理性，并按照由深至浅的顺序依次施工桩基。

五、结语

综上所述，岩溶地质条件下的桥梁桩基施工环境复杂，存在诸多不确定因素。为了在安全的前提下顺利完成桩基的建设工作，施工单位需要密切关注岩溶地区的具体地质条件，采取安全防控措施，灵活优化施工技术，针对漏浆、钻孔偏斜、卡钻、埋钻、掉钻等各类问题，需分析具体的情况，妥善处理，以便安全、高效地施工桩基。