吴庆均+艾朝伟+张涛+田开

【摘 要】以云南、贵州地区独特、复杂的喀斯特地貌岩溶地区钻孔灌注桩施工为背景，介绍了喀斯特地貌下钻孔灌注桩成桩过程中遇到溶蚀、溶洞的处理措施，以期为今后相同地质地貌地区工程施工提供成熟的可借鉴的施工技术。

【关键词】喀斯特地貌；溶蚀；溶洞；处理措施

一、概况

我国岩溶地区分布广泛，云南、贵州地区喀斯特地貌存在多种不良地质条件，给钻孔桩施工增添了极大的难度。

本項目溶洞分布广泛，钻孔灌注桩施工过程中，通过查阅工程前期地勘资料及施工前的超前地质钻地勘等勘查手段查明岩溶发育程度显示，溶洞发育无明显规律，一孔多洞的情况较多，洞高0.5m～20m之间。

工程实践经验表明，岩溶地质地区每年因不同程度岩溶灾害对桩基施工质量影响极大，没有有效处理措施将造成巨大的工期及经济损失。

二、溶洞处理措施

根据项目工程前期地勘报告及超前地质钻等地勘资料，从技术措施、经济措施等方面进行比较论证，根据溶洞高度制定不良地质、特殊溶蚀的不同的施工处理措施。

（一）施工前准备

根据地质资料预测施工中可能出现的问题，查阅有关施工工艺的试验参考资料；

制定针对性的施工方案，并专项交底；

桩孔附近要备足回填材料（片石、水泥、袋装粘土）和挖掘机、铲车、水泵等机械；

施工前选择有代表性地段进行工艺性试验，确定施工参数，以作为正式施工的依据。

（二）桩顶埋设钢护筒

钢护筒采用钢板卷制，厚度8mm，护筒内径应比桩基直径大200～300mm，采用振动锤振落，护筒顶标高高出地面300mm且必须高于地下水位2.0m，可保持一定水压力。钢护筒周围采用粘土夯实。

（三）泥浆池设置

泥浆池尺寸根据桩长计算实际用量进行控制，同时必须设置一个沉淀池，将二次泥浆放置到沉淀池内，待泥浆内砂沉淀后再流入泥浆池内再次利用，提高了泥浆利用率，节约了成本。通过设置泥浆循环系统，可保证二次泥浆的性能，提高了泥浆利用率及成孔的合格率。

（四）钻孔

根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，钻头冲击岩层的响声、抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生。钻穿溶洞顶板时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水补浆，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补浆补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最终至不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。钻进过程中泥浆要稍稠，现场泥浆池内尽量多备些泥浆，在溶洞穿孔后及时补浆。加强钻孔地质检查、复核，并密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。

（五）灌注混凝土

灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1m以上，灌注完成后观察30分钟左右，如果混凝土面没有变化才拔出导管。

（六）溶洞具体处理措施

1.片石回填处理措施，主要适用范围及优势：适用于较小溶洞（溶洞高度小于3米），无填充物或半填冲，施工方法简单，造价较低。

采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。

（1）掺加比例：为有效利用片石，片石与粘土的比例为3：7，参加水泥时，掺加比例为每米2包，掺加锯末时，掺加比例为粘土的10%。

（2）掺加方法：片石采用强度≥30MPa石灰岩，石块粒径以15～50cm为宜。

掺加粘土采用水泥袋包装后投放效果更佳。投放方法为以整袋投放为佳。掺加方法为：片石、粘土袋（可选择添加水泥、锯末）分层间隔掺加，回填至溶洞顶板1米以上。

（3）根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，冲击岩层的响声，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳松绳量应为1～2cm，防止穿岩壳时卡钻。钻穿岩溶地层上壳时，一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，以保持孔内水位高度。

2.素混凝土回填处理方案

采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜颜面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。主要适用范围及优势：适用于中、小溶洞，有无填充物均可采用此方案。施工方法简单，造价相对较高。

（1）混凝土标号及配合比：混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定早强剂，提高混凝土早期强度。

（2）掺加方法：对于倾斜岩面，为校正孔位，回填素混凝土应与斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm。

（3）施工注意事项：回填48H后回填混凝土强度达到70%后，且应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。

3.钢护筒跟进加固方案

采用钢护筒跳进法：一面冲孔，一面接钢护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。主要适用范围及优势：适用于特大溶洞（溶洞高度大于3米）、无填充溶洞、半填冲溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时。

（1）钢护筒的选择：

内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m（h为超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30厘米的高度）；单层护筒内径大于桩直径10cm，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接顺直，用卷扬机成型。钢护筒要有一定的刚度，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。

（2）内护筒的沉放：

当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻，说明顶部已成孔并且圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机（或桩机自生重量）把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。

（D+40cm=D2+20mm=D1）

三、结语

本工程桩基施工范围岩溶发育，基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重，结合以往工程实践经验，根据实际情况对溶洞进行分类并采取不同处理方案。施工过程中加强溶洞处理后冲击成孔的技术措施落实。通过技术措施缩短了施工工期，达到了工程质量、施工进度与经济效益的双赢。

本文结合项目实践经验，对岩溶地区桩基施工作了初步探讨，希望在同类工程施工中提供参考。谬误之处，敬请指正。

参考文献：

[1]孙爱军， 赵英爽. 客运专线铁路岩溶地区钻孔桩施工技术[J]. 铁道标准设计， 2008（10）：46-48.

[2]高海金. 浅析桥梁溶洞桩基施工中的溶洞处理[J]. 建材与装饰旬刊， 2011（9）：370-371.

作者简介：

吴庆均，男，1973年01月出生，中建二局三公司天津分公司唐山京科园项目经理。

艾朝伟，男，1973年9月出生，中建二局三公司天津分公司党委书记，西南科技大学、本科。

张涛，男，1983年12月2日出生，毕业于沈阳建筑大学，土木工程专业，就职于中建二局第三建筑工程有限公司。

田开，男，1986年02月出生，中建二局三公司天津分公司唐山京科园项目总工程师。endprint