张国良

（中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安 710038）

1 工程概况

沪昆铁路（云南省段）TJ3标段长51.62 km，土建工程起始里程为DK1072+514.6～DK1124+140.59。

马龙河特大桥中心为D1K1077+673，起始里程DK1077+265.05～DK1078+48.25。

2 岩溶地层钻孔桩施工

2.1 施工准备

（1）明确钻孔次序。

岩溶形状繁杂，溶洞之间互相连通，开孔次序独特。明确钻孔次序前，应在每桩位最少钻一个地质钻孔，清楚每一个桩位的溶洞。依据岩溶裂缝迈向、溶洞尺寸、总数、岩面高度等地质环境条件，按从深到浅、从多到少、从大到小原则分配钻孔次序，必要情况可以立即封闭溶洞，阻断通道。

2.2 泥浆

岩溶生长发育地域的钻孔桩，直接向孔内引入10～15 cm小片石（或卵石）与黏土的混合物，用钻冲击造出泥浆，阻塞溶洞和缝隙，提升孔边的抗压强度与稳定性。泥浆池里存储适当泥浆，解决成孔、换浆和护壁过程中的泄露问题[1]。

2.3 下沉钢护筒

钢护筒具备定位、保护孔口和保持压力的作用，其长短依据地质环境条件和设计要求确定。在易塌孔的地质中选用长护筒跟进，震动沉桩机震动沉桩；覆盖层为砂夹河卵石、漂石时，先铺设短护筒，随后震动下沉长护筒。

2.4 安装钻机

钻探机安装时，使用20 cm×20 cm基座将钻架固定在平台上，并垫木枕，枕木下边应加大其密实度。禁止在护筒顶面上升或抬空，确保钻探机基座的可靠性，避免因冲击性导致偏移或下移。将钻架上滑轮轮缘的铅垂线与桩部位的中心对齐，选用底端为曲面弧形的十字冲击钻头，上方配有打捞设备。

2.5 冲击成孔

钻孔前，将地质环境柱状图、钢护筒设计标高、各层溶洞顶、底、桩端及桩尖设计标高递交单位，进行技术交底，在钻孔过程中依据不同状况采用相应的技术对策。

钻孔前，将小片石（卵石）以及黏土混合物加入钢护筒中。钻孔时，使用小冲程，适度提升泥浆比例，使初孔牢靠、竖直、光洁，护筒与土壤层能够进行优良衔接，具有导向性功效。

钻入过程中，留意地质环境状况，严格把握钢套管底端设计标高、钢套管内泥浆面设计标高、冲程、松绳量等基础数据，查验钻头转动设备是否出现被钻渣卡死的情况。在工程施工过程中，回填卵石和黏土，使用低锤进行锤击，防止出现斜孔、卡钻、塌孔、跑浆等问题。

钢护管准备通过溶洞时，在钢护管打进下一层岩层表面前，使用钻头对钢套管开展多次冲击。

钻入过程中，保证落锤速率匀称，以防碰撞孔边或钢护管或因速率过快产生负压力，导致塌孔；定期维护，避免阻塞；钻头直径损坏超出1.5 cm时，立即拆换和维修钻头。

2.6 抽渣

钻探过程中应经常抽渣；清渣时留意补浆或补水，保证孔内水位线高过孔外水位线，避免塌孔；钻至设计标高后，应在水下开展工程，降低孔壁沉积，有利于抽渣。

2.7 清孔

清孔的实际效果直接影响桩的承载能力；利用取渣筒抽渣，将清水或新鲜的泥浆引入孔内，维持好孔壁的水位线，避免坍塌；孔底渣的薄厚不超5 cm时，终止清孔；质量检测达标后，成孔完成。

3 施工中遇到特殊情况的处理措施

岩溶地域钻孔桩施工过程中，受到各种因素的影响，地面沉降、钻探机倾倒、塌孔、跑浆、偏差、卡钻、掉钻等问题的发生率较高。

3.1 塌孔、漏浆的处理

在岩溶区域钻孔灌注桩的施工中，常发生坍孔和泄漏。钻锤撞破溶洞的顶板、溶洞内部无大量的填充材料或填充材料少量时，孔壁上的泥浆向外流，孔内的水口迅速骤降，造成孔边坍陷。大型钻锤进入溶洞的周边地区时，外界的地表水渗出压力超过孔壁泥浆的压力，造成孔边坍塌。钻锤进入溶洞的周边地区时，孔壁泥浆的压力太大，造成孔边塌陷，泥浆外流比较严重[2]。

回填土是解决溶洞问题的快速、合理方式。钻孔时，需要提前在桩位的周围准备好足够的片石、黏土、水等材料，保证孔壁泥浆外流时立即回填。

（1）钢护筒跟进。

钻孔前，应安装无泥浆泄露的孔口钢护筒，尽可能选用全护筒，防水套管长短应拓宽至岩溶底端岩石层。施工过程中，如果钢护筒发生歪斜，必须立即停止施工，分析原因，改正误差。溶洞生长发育段岩石层遍布不同，钢护管的持续追踪难免会产生位移误差，此时，应终止事后工作，进一步填充片石和黏土混合物，使用钻头冲击塞住溶洞与护筒之间的缝隙，避免泥浆泄露。

钢护筒结构如图1所示。

图1 钢护筒结构（单位：mm）

（2）片石黏土回填。

如果发生塌孔事故，必须立刻提出钻头，填充片石、黏土和水的混合物，直至不再漏浆。抛填时，使用钻头将片石和黏土混合物打进溶洞及其缝隙，填塞溶洞和缝隙，保护孔壁，确保钻孔桩施工的顺利开展。溶洞过大或溶洞内填充物存在流动性时，回填冲孔容易再度塌陷或冲孔时发生漏浆，可以选用强度级别较低的混凝土进行水下现浇。混凝土顶面应高于溶洞面约1 m，并填充片石和黏土混合物，防止孔内外压力差过大，造成孔边塌陷。48 h后可再度钻孔，钻孔可顺利通过溶洞，迅速成孔。

3.2 卡钻、掉钻的处理

（1）改变钻孔工艺。

钻探机跌落的主要原因为钻头过快打破溶洞现浇板，撞击力大，造成钢丝绳破裂或钢丝绳锤头连接处掉落。为了防止和减少掉锤安全事故，根据设计图纸和捶击声的变化辨别溶洞部位。钻孔贴近溶洞顶板时，改为小冲程冲孔，也可以先用小钻头破顶，再用标准钻头钻孔，有效降低一锤击穿顶、卡钻、掉钻的发生率，促进施工顺利进行。

（2）提钻和捞钻。

卡钻时，若钻头能够移动，则左右提高钻头或使用起重设备相互配合钻头，交替提动提出钻头；若无法提高钻头，可以通过桩孔一侧的冲击性钻孔或使用小量火药开展水中工程爆破提出钻头。钻头被埋进山体滑坡或塌孔时，不能直接吊起，以防产生掉锤安全事故[3]。

3.3 偏孔的处理

（1）回填纠偏。

钻孔过程中应实时观察，发现误差应立即改正，防止超出规范规定值。孔内可以选用高强度大片石回填，误差可以选用小冲程冲孔修正。若一次纠偏不及时，应将片石多次回填达到破碎斜面的目的，并对纠偏孔开展纠偏。对岩层抗压强度低、偏孔不严重的钻孔，上述方式通常能够解决。

（2）爆破纠偏。

对岩层抗压强度过大、偏孔较严重的钻孔，若回填纠偏实际效果不显著或无法改正，可以选用中小型地质钻机在约3 m深层钻孔，选用水中控制工程爆破粉碎或松动岩层表面。工程爆破孔的总数和部位应依据当场地质环境条件确定。

装药量不宜过大，仅限于岩层表面的裂开，避免撞击力过大导致塌孔。钻孔桩孔选用水中控制工程爆破后，利用冲击钻冲砸岩面，不用反复回填、冲孔就可以实现快速纠偏。工程爆破校准前，使用片石回填开展冲击性校准；如果发现纠正效果不好，需要采用片石回填不断冲孔，24 h冲击钻机进度应达20～30 cm，工程爆破法可以用作爆桩或松脱桩。冲击钻机24 h工程进度可以达到3～4 m，加快钻孔桩工程进度。

4 清孔和砼施工中特殊情况处理

4.1 塌孔的处理

钻孔至设计标高后，查验直径、孔距、平整度达标，开展清孔。清孔时，水泥浆比重降低，容易导致泥浆护壁塌陷、跑浆、塌孔。此时，应立即补泥，维持孔壁水口高度，添加黏土、砂砾石混合料，小冲程冲孔固壁，避免塌孔、钻孔；若塌孔扩张，造成坍塌，且塌陷的防水套管无偏移，应立即回填黏土，再次钻孔前使用成袋黏土加固；若地表坍塌现象较为严重，且护筒口出现较大横向位移没办法纠偏时，必须将钢护筒拔出，对塌孔进行回填，架设钻孔桩平台，压入护筒重新钻孔。

4.2 沉渣厚度过大的处理

岩溶地区钻孔桩成孔后，存在一部分堆积物无法消除且堆积物厚度过大情况。可以向孔内缓慢加入干水泥粉，边加入边拌和，提升沉淀的漂浮能力，消除孔壁沉淀。水泥使用量依据桩长度和直径明确，按照2 kg/m3的量迟缓加入，确保泥清孔质量。

5 结语

岩溶地区地质环境条件繁杂、施工过程中存在较多不可控因素，钻孔桩施工的难度较大。施工时，必须结合勘测设计资料和不同的地质环境条件，使用合适的技术和设备，确保施工安全，严格控制质量，加快工程进度，控制成本，实现工程效益的最大化。