邵丙阳

中铁十六局集团第四工程有限公司

城市轨道工程溶洞钻孔桩施工技术

邵丙阳

中铁十六局集团第四工程有限公司

目前，随着我国城市轨道交通建设的迅速发展，出现很多复杂地质情况，其中溶洞地层地质情况较为复杂，针对城市轨道修建于溶洞地层情况。本文结合昆明轨道交通实际工程，首先对桩基的特点及难点进行简要分析，然后深入研究溶洞钻孔桩的施工技术及处理措施，为其他类似溶洞钻孔桩工程施工提供参考。

城市轨道；溶洞钻孔桩；注浆；处理措施

1 工程概况

昆明市域公交快线土建及轨道工程BT项目为晋宁线一期工程，起点站为广电大学站（起点里程为DK7+068.475），终点站为晋城南站（终点里程为DK25+306.481），线路全长18.238km。我部承建的广电大学站至元宝村站区间高架段，设计里程范围为DK7+763.667-DK8+232.737，区间全长469.07m，占线路全长2.57%，墩台号范围为0#-15#墩，共64根桩基，桩总长度在11m-39m范围，桩直径为1.25，由地质勘测及现场情况，0#台、1、2、5、7、9、10、13#墩基础下均有溶洞，溶洞高度为0.4-4.17m。

2 水文地质情况

地下水主要为基岩裂隙水和孔隙潜水、岩溶水[1]。该段工程上部为黏性土分布；基岩的裂隙水存在深部构造裂隙和灰岩表层内风化裂隙中，地下水埋深大且水量较小，补给方式主要是由上层向下渗的孔隙潜水，而基岩裂隙水相对贫乏，具有承压水性质[2]。岩溶水：岩溶发育强且灰岩埋深相对较深，地下水多存在于溶孔、溶蚀裂隙和岩溶管道中，同时富水性和透水性相对不够均匀[3]。

(1)岩溶：现场下伏基岩属于白云质灰岩，溶洞数量共38个；溶洞高0.3-11.3m，钻孔遇溶率55.88%，岩溶发育程度强，场地岩体由于构造影响而较为破碎，基岩面在局部位置起伏较大，同时验桩验孔需加强。

(2)人工填土：主要在地表分布，层厚度在2.2至8.8m的范围内，厚度平均为4.2m，包括碎石和黏性土，其中碎石尺寸在2～9cm之间，最大可达到20cm以上，属于中风化白云质灰岩，因此应当在施工过程中加以处理。

3 桩基特点与重难点

3.1 复杂的地质情况

⑴主要为黏性土，常混碎石、砂、砼碎、石块、砖碎等，多数是包括一种或多种，由于反复挖填该土层，使其土质结构疏松、不均匀，当遇水后极易变为浆状，雨季时该层多积聚地表水[4]。

⑵较多的溶洞和夹层，同时存在连续溶洞。其中64孔中存在岩溶洞20孔，见溶洞率达到31.25%.

⑶入岩后，岩面存在较多的斜层。

3.2 桩基重难点

⑴裂隙漏浆

岩溶段在进行桩基的施工中，由于存在溶洞，使得成孔时极易发生漏浆问题。因此，岩溶段进行桩基施工时防止成孔时发生漏浆是其工程重点。

⑵坍孔

桩基施工中进行成孔时，瞬间会出现漏浆，针对此问题为防止出现塌孔，必须及时采取相应的措施，确保成孔的顺利。

⑶斜岩

由于黏土和岩石分界处、溶沟、溶槽岩面倾斜，加上有孤石等，在冲孔过程中，易出现偏孔，因此，纠偏存在于桩基施工全过程。

⑷控制卡钻，掉钻

岩溶地段施工时极易出现卡钻、掉钻的现象[5]。原因主要有：第一，因为岩面通常较倾斜，溶槽以及溶沟位置易出现挤钻；第二，当地质情况相对复杂时，由于失误也极易发生卡钻，卡钻处理过程中，钻头挤死或者钢丝绳断开无法打捞而形成掉钻。所以，在岩溶段进行成孔时应防止出现卡钻、掉钻的问题。

⑸防止断桩

岩溶段灌桩时极易出现断桩现象，其发生的主要原因是由于溶洞在岩溶地段互相连通，混凝土灌注过程中不易对其数量进行精确预测，导致水下混凝土发生无法估量的流失，容易造成断桩[6]。因此，浇筑混凝土过程中，确保防止出现断桩问题是该段桩基施工的难点。

4 施工方案的确定

4.1 施工步骤

第一步，施工准备；第二步，处理溶洞；第三步，继续冲孔（溶洞进行循环处理，冲孔）；第四步，成孔。

4.2 小型溶洞以及岩溶裂隙的处理

冲击钻孔在岩溶裂隙发育相对密集地方进行施工时，一般在一段距离的进尺深度后应当将黏土进行一定量的回填。钻孔桩进行施工时由于裂隙会导致其发生漏浆。本次溶洞桩基施工的20孔中，有0-2#、2-2#、2-3#等3孔属于该类溶洞。

对于此类溶洞的处理可以采用以下措施：

第一：埋置护筒的方法进行改进，可以增加护筒的埋置深度；

第二：入岩之前，水源、片石以及黏土需要进行充足的准备，同时准备水泵数量1～2台。

第三：对泥浆面在护筒内的变化情况进行密切的关注，如果泥浆面下降较快时，说明此时发生漏浆，应进行及时的补浆，同时投放比例按1：1的方式下投片石和黏土，然后再重新进行开钻[7]。小型溶洞处理措施如下图所示：

图1 小型的溶洞处理详图

4.3 一般溶洞的处理

洞高不大于5m，具有较差的连通性的溶洞通常称为一般溶洞[8]。针对此类溶洞的施工主要以预防为主。在进行钻孔时，应当进行片石、黏土以及膨润土的储备，同时确保充足的泥浆搅拌机、水泵以及水源，若发生漏浆，能够及时补水补浆。该溶洞桩基施工的20孔中，有1-1#、2-4#、5-2#、5-3#、7-1#、7-2#等6孔属于该类溶洞。

针对半充填或空溶洞，在进行洞顶击穿时，通过小冲程，缓慢击穿洞顶，避免出现卡钻。溶洞填充物以及洞的大小不同采用的处理措施也不相同，第一步：应当采用功率较大的泥浆泵立即对其进行补浆补水，为避免出现埋钻要及时对其提钻；第二步：根据一定的比例通过挖机及时下投黏土与片石，必要情况下可下投袋装的水泥，桩锤采用小冲程将其击碎后以确保其挤入溶洞内。同时起到护壁的作用。当泥浆不再下降同时出现回升时，然后挤压改用冲锤适当的进行，直到填满桩基周边溶洞，此外，当漏失泥浆的问题完全解决后才能够进行正常的钻进，图2为一般溶洞的处理措施：

图2 一般的溶洞处理详图

4.4 多层溶洞处理

多层溶洞通常是由一般和小型溶洞构成时，在岩溶的发育层存在较多的溶洞，同时中间多夹杂风化的裂隙，伴随斜孔和漏浆的病害[9]，所以，处理该类型溶洞可采用一般溶洞的处理措施进行逐一地解决。该工程溶洞桩基施工的20孔中，有0-3#、0-4#、9-3#、10-3#、10-4#、13-1#、13-2#、13-3#、13-4#等9孔属于该类溶洞。

5 结束语

通过结合工程实际分析发现，溶洞地质的桩基施工宜选择冲击钻。该施工方法通过溶洞时，既可以使孔壁得到加固，还可以针对漏浆能够及时制浆，确保孔内的水位，避免孔壁发生坍塌。而压轮钻通过溶洞时较容易出现掉钻或断杆问题，同时还不能有效地加固孔壁，当孔壁不能足够稳定时由于混凝土的流失而对桩产生影响。此外，钻进的施工深度应当根据勘察设计图纸进行，以选择合理适当的钻进速度和施工方案。

[1] 蒋景顺.溶洞区钻孔桩成孔施工关键技术[J].交通标准化,2007(Z1):93～95.

[2] 尹传稳.钻孔桩施工溶洞处理方法比较分析[J].铁道建筑,2007(5):65～67.

[3] 李自锋.岩溶地区钻孔桩溶洞处理施工技术总结[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010(5):196～197.

[4] 杨银辉.浅谈桥梁钻孔桩施工过程中的溶洞处理[J].铁道建筑技术,2011(7):91～93+98.

[5] 陈剑.岩溶地区桥梁钻孔桩溶洞处理技术浅析[J].中国高新技术企业,2012(3):95～97.

[6] 范军祥.钻孔桩穿过暗河溶洞的施工[J].铁道勘察,2006(3):78～80.

[7] 姚军军,姚辉.钻孔桩穿越溶洞地层的施工[J].铁道建筑,2005(5):19～21.

[8] 雷鸿.浅谈铁路桥梁钻孔桩基础施工中溶洞的处理措施[J].山东工业技术,2015(12):91～92.

[9] 张兴周.溶洞地质构造的桥梁钻孔桩设计方案探讨[J].市政技术,2014(S1):81～83+86.

姓名：邵丙阳，性别：男，籍贯：黑龙江哈尔滨，民族：汉族，出生：1981年10月，职称：工程师，学历：本科，研究方向：市政、建筑工程施工