董志卫

中交三公局第三工程有限公司 湖北武汉 430000

高速公路桥梁基础是桥梁建筑重要的承力结构，起到承载桥梁自身重力荷载和通过桥梁的车流荷载的作用，并将桥梁与自身荷载传递给地基，因此，桥梁基础工程质量之间关系到桥梁工程整体质量。由于我国地域辽阔，地形、地貌和地质结构组成复杂，在我国南部和东南部等地，岩溶地貌分布广泛，成为桥梁基础工程施工的重难点。

1 高速公路桥梁溶洞桩基施工技术原则

对于高速公路桥梁溶洞桩基施工中的溶洞处理，应根据现场地形、地质、水文、溶洞分布特点，综合考虑桩径、钻孔深度等，选择科学合理的处理方案。对处于地形陡峭、无地下水或少量地下水、溶洞相对简单的公路桥梁桩基，可选择人工挖孔或钻孔灌注桩；对于地下水丰富、溶洞复杂的桥梁桩基，选用冲击钻孔灌注桩进行处理；对于溶洞埋深较浅的大型溶洞，上部可选用人工挖孔桩，待处理完溶洞段护壁后，下部采用冲击钻成孔灌注桩。有些项目涉及中小溶洞，主要为干溶洞、渗水溶洞，以流塑状填充物为主；有些项目中同时有小型、中型和大型溶洞，同一桩基存在多层溶洞，并存在地下暗河、流沙，部分溶洞与河床、泉眼连通，处理相对复杂；有些项目中主要以大型溶洞为主，地下水相对丰富，溶洞一般与地表水塘、河流连通，施工处理困难[1]。

2 高速公路桥梁溶洞桩基施工技术要点

①为保证孔壁周围挤压能力，避免钻孔施作过程中，因钻进范围内坚硬岩体影响钻进施作，造成“卡钻”现象，钻孔施作动能应控制在2.5t·m2-5.0t·m2左右。②因岩溶地貌发育情况、地质条件、岩溶分布、容积等差异，为保证冲孔施作顺利进行，避免坍孔、塌方等风险，应根据施工现场溶洞分布、地质条件等，合理制定钻孔施工方案，严格控制钻孔流程。③加强施工场地地质勘测工作，全面、准确掌握施工场地溶洞大小、分布、联通和洞内填充情况，并根据施工场地岩溶地貌地质勘察资料，合理编定施工方案。④为避免坍孔、溶洞塌方等风险发生，钻孔至溶洞顶板1m左右位置时，应合理调整冲孔参数，尽量采取高频小冲程作业方式进行冲孔施作，缓慢匀速通过溶洞。⑤为避免溶洞塌方风险，若内部无填充，必须立即注浆，维持水头差；同时，应合理增加泥浆中的黏土比重，以合理增加其容重指标，使注浆稠度保持在25s-30s左右。⑥施工现场应提前准备足够的黏土片石，保证填筑施工的正常进行，通过高频小冲程作业方式，反复冲击，在洞壁周围形成密实的泥浆护壁，达到封闭和阻塞通道的目的，同时显著降低塌方发生风险。⑦钻头提出后，应立即将黏土片石填料填入洞内，为保证填充密实性，填充面应稍高于溶洞顶面；待洞内水头稳定，继续进行冲孔施作，压实填料。⑧若采用黏土片石填料难以完全密封溶洞漏点，应加填适量水泥，提高填充封闭效果。

3 高速公路桥梁溶洞桩基施工技术策略

3.1 施工准备工作

施工前，要认真熟悉图纸和地质勘查（以下简称“地勘”）报告，现场调查地形、地质和水文情况，逐桩核实地勘钻孔情况及溶洞分布情况。根据调查，进一步分析判别溶洞的分布情况，为施工工艺选择、施工方案确定、应急处理提供依据。若地勘钻孔较少，或在开始实施过程中发现溶洞分布与图纸差异较大，则必须补勘，进一步探明桩位溶洞分布情况。为保证桩底承载力，确保公路桥梁桩基安全，减少成孔后的桩底溶洞钻探，在地勘时，钻孔深度必须大于桩底以下5m，确保不小于5m的持力层。对于单层或多层中小型干溶洞、渗水溶洞、填充物为黏土的部分填充溶洞，可利用地质钻孔后，注入砂浆进行预处理；对于流塑状填充物溶洞，可注入水泥、干石灰或其他化学固结胶凝材料进行预处理。

3.2 挖孔桩溶洞处理

对于半桩溶洞、中小型干溶洞，开挖出一定作业面后，可根据溶洞走向制定处理方案；斜向下溶洞可先填充至护壁位置，再采用钢筋混凝土护壁或浆砌片石护壁，护壁厚度需根据溶洞埋深来计算，确保桩基灌注过程中护壁不坍塌。对于全桩身溶洞或大型溶洞，为保证施工安全，挖孔作业人员必须系安全绳，防止塌孔坠落或护壁坍塌伤害；溶洞上方采用钢筋混凝土护壁，上下节护壁间采用竖向钢筋进行连接；在溶洞上方3～4节护壁，辅助打入钢筋锚杆，防止护壁坠落等安全措施，确保安全后再进行溶洞处理。溶洞处理中，要根据溶洞规模和分布，可采用钢筋混凝土护壁或浆砌片石护壁，护壁厚度要满足受力要求。对于渗水溶洞和有填充物的溶洞，要先进行抽水处理，清除填充物，再按干溶洞的处理方法进行处理；对于流塑性填充物，可加入水泥、干石灰或其他固化剂胶凝材料进行固结处理。对于漏水溶洞（连通溶洞），在挖至溶洞后，灌注混凝土或片石混凝土对桩身进行固结处理[2]。

3.3 钻孔桩溶洞处理

对于完好的小型溶洞，可不进行处理，在混凝土灌注时一起灌满；对于连通溶洞或串珠溶洞，采用全钢护筒跟进，钢护筒厚度要满足稳定性要求，接缝要焊接牢固，确保不漏浆；钻孔钻至溶洞位置时，泥浆下渗或全部遗漏，此时可从溶洞口进行填充，固结后再进行施钻，或直接补充浆液，通过泥浆将溶洞填满，在溶洞位置钻进时，需不断补充片石进行找平，防止钻孔倾斜；对于大型溶洞或连通溶洞，在钻至溶洞时，泥浆已全部渗流，此时直接将护筒跟进至溶洞底部，在确保安全的条件下，必要时人工找平，确保溶洞位置的护筒垂直稳定、不偏位[3]。

3.4 特殊溶洞处理

特殊溶洞主要指有地下暗河、流沙、泥浆等的溶洞。施工中遇到该类型溶洞时，若在地勘阶段探明，则在设计时应考虑避让或采取相应的处理措施。若在设计时未探明，则表明该类地下暗河水流量一般不大，地下流水量较小，泥浆量不大。对于特殊溶洞的处理，一般采取避让措施，不要进行封堵，特殊情况下，可对溶洞暗河部位采用片石填充，混凝土灌注后，增加群桩和承台，通过综合受力解决。例如，在岩溶桩基治理过程中，一根桩基设计长度为45m，上部为7层串珠溶洞，地勘在31m以下显示无溶洞，但在实际施工中，在38m位置发现暗河并有少量流沙，有一个斜向下溶洞层，采用12m钢筋和测绳下探，均未探到底部，初步判断该暗河应为下方出水口的水源；施工中通过片石填充至22m，再增加两根桩基和承台进行处理。桩基成孔后，务必进行桩底溶洞探明，确保桩底大于5m范围内无溶洞；在混凝土灌注时，要严格做好灌注记录，在浇筑至溶洞位置时，要控制灌注速度，不要过快，否则容易导致护壁坍塌，同时做好观察记录。

4 高速公路桥梁溶洞桩基施工案例探讨

某大型桥梁项目，全跨2761m，基础采用柱形实体墩和钻孔灌注桩，桩径有1m和1.25m两种，桩长在6m-47m之间。地质勘测报告显示，施工场地为典型的岩溶地质，溶洞占比约为40%，其中全空洞占比约70%。

4.1 小型空洞、中型填充型溶洞处理

对中小型空洞溶洞和大型局部填充溶洞，若水流渗透动力较小，宜选择黏土片石抛填法处治。结合施工现场溶洞规模，合理确定抛填处治循环次数，在保证作业溶洞填充密实性的基础上，降低工艺方案施工成本。

4.2 较大型、成串珠状、水联通通道型溶洞处理

对大中型溶洞，以及分布范围广泛且相互联通的溶洞群，若单独采用黏土片石填筑法处理，填充和冲孔施作易扰动溶洞洞壁，增加塌方风险，引发施工安全隐患；若单独采用钢制护壁筒处治法，则施工设备要求更高，增加施工成本，工艺方案经济性较差，且护筒壁振动施工易造成洞壁开裂；结合以往工程实践和所查文献资料，拟定采用“抛填筑壁法+钢制护壁筒”联合处治方案。

（1）抛填筑壁法。黏土片石抛填处治法工艺简单，工程经济性较高，但施工连续性较差，处治效果不易把握，且易引发坍孔风险；为提高提升溶洞处治效果，增加作业溶洞填充密实性，应根据溶洞规模、现场工况等因素，合理增加填充冲孔施工次数；因该工艺方案下，采用的粘土片石填料为硬塑性材料，流动渗透能力有限，及时经多次循环施工，也难以完全充实溶洞，易在作业溶洞上部留下通道；在后期灌注混凝土时，混凝土向通道填充，导致混凝土用量超量，同时造成填筑结构自重增加。

（2）钢护筒跟进法。本工程施工场地岩溶地质条件复杂，联通溶洞分布广泛，护壁筒下推施作过程中，钻头遇洞壁凸起块石，易撞击护筒，导致护筒弯折变形，影响成桩质量，降低灌注桩承载能力；因联通溶洞分布广泛，且空洞溶洞占比较多，在施工荷载作用下，极易造成大范围溶洞塌方，导致护壁筒屈曲破坏。

（3）钢护筒跟进和抛填结合法。根据本工程溶洞规模和分布特点，结合上述分析，本文提出采用“黏土片石抛填+钢制护壁筒”联合的处治方案，处治效果优良，经济性良好，效率较高，技术要点如下：施作钢护筒前，先使用黏土片石法，循环抛填2-3次，减少塌方风险；为减少护筒弯折风险，应提前采用钻机冲击岩体；为提高联通溶洞处治效果，可适当混填水泥，同步下沉钢护筒，及时切断渗水通道。

此次施工实践，分析了不同岩溶地质条件下的溶洞治理方案，结论如下：①对中小型空洞溶洞和大型局部填充溶洞，宜选择黏土片石抛填法处治；对大中型溶洞和分布范围广泛且相互联通的溶洞群，宜采用“抛填筑壁法+钢制护壁筒”联合处治方案；②应根据施工现场溶洞大小、分布、联通和填充情况，合理制定施工方案，避免造成坍孔、溶洞坍塌等风险；③工后检测显示，所有抽检桩基础质量优良，均达到了I类标准桩，完全满足设计和规范要求，表明施工方案技术可行性良好。

5 结语

总而言之，溶洞地区公路桥梁桩基处理需要根据溶洞规模、填充状态、分布特点及地下水文等情况，基于溶洞类型和特征，采取合理的处理措施，确保溶洞桩基结构安全可靠，节约施工成本，提高施工效益。