岩溶区钻孔灌注桩溶洞处理方案

摘 要:本文以毕威高速公路某标干河大桥施工过程中常遇到的溶洞问题的具体分析，并结合施工实际，对溶洞处理在钻孔灌注桩施工中相关施工技术进行了阐述。

关键词:溶洞处理 钻孔灌注桩 方案

我国各地广泛分布着岩溶地貌，其地质及水文地质构造极为复杂，形成了许多诸如石林、石笋、钟乳石、溶洞、暗河、悬泉、瀑布以及隐藏于地层中的溶洞、溶槽、石芽、溶穴等奇特的地貌景观和地质构造。在这些地区进行道路建设常常会需要架设桥梁跨越沟谷，当桥梁采用钻孔灌注桩基础时，需要在岩溶地层中成孔。在这类地层中，往往还蕴藏着丰富的地下、地表水和不同类型的风化与残积土。在这种地层上利用冲击钻施工桥梁的桩基础时，常常会发生各种事故，主要有偏斜孔、卡锤、漏浆、塌孔等。

一、工程简介

毕威某标干河大桥（K88+711-K189+286.011）位于赫章县野马川镇，桥跨布置为（3-40+6-40+5-40）m先简支后结构连续T梁，全长575.011米，其中钻孔桩56根，直径为φ1.8m，最长桩孔深达46米。?桥位处岩溶极其发育，大部分溶洞呈串珠状发育，上部深度9～29米地层构造为碎石层和卵石层伴有古河床深度突变地质情况。在干河大桥修建中，就遇到了很多由于溶洞所引起的麻烦，孔壁不稳定砂卵层与淤泥层不能保持自身稳定平衡，导致塌孔。其中在4#、6#、7#墩桩基位置出现多个溶洞，每个溶洞所处深约9～30米，尤其7#墩桩基穿越5层溶洞。该地区则是石灰岩的一个主要分布地，因此，这些地区的工程施工中，要特别注重对溶洞处理的钻孔灌注桩施工。溶洞处理的成败关系到桩基础施工质量、工期和成本。

二、溶洞危害的一般特征

因为溶洞一般是存在地下，其属于隐蔽物，因而不能被人直观的认识，虽然可以使用地质勘探技术进行对其研究，但是地质勘探也只是能够对其存在及大概位置给予确定，而无法准确的测出溶洞的大小以及形状，因此很难避免溶洞给施工带来的诸多困扰，具体在桩基础的施工中，当遇到有地下溶洞的时候，往往会出现以下现象：

（1）孔内的泥浆水面下降缓慢并最后达到了稳定，这就表明地下溶洞有间断、不发育且洞体积比较小。这种溶洞一般危害比较小，对于地面路基施工不会造成实质上的影响，因此可以不作处理。

（2）孔内的泥浆下降即为迅速，这时地面可能出现了两种情况，第一种就是洞口无异常，表明了溶洞顶以上的覆盖层比较结实，能够很好的支撑地面的重物，但是为了保证安全，还是要立即把机械移走；第二种情况是洞口有了崩塌现象出现，这种问题将更为严峻，此时就应当立即迅速的把机械移出。

（3）孔内的泥浆突然消失，且地面的机械伴随着洞口附近的地面塌陷，这种情况一般发生在溶洞的位置比较浅而且体积大，溶洞顶部地质较为软弱，不能够对地面重物提供足够的支撑力，一般此类危害的突发性比较强，使施工人员来不及对其作出反应，因而对于人和机都会造成较大的危害，而此种现象在施工中也较为常见。

三、钻孔桩施工溶洞处理施工技术

1、常规的抛填处理方案

（1）在材料的准备上

抛填材料一般采用混合料较好，通过将粘土、砖坯、片石混合堆放，比例一般为0.5：2:1:1。抛填材料要堆放在距桩孔比较容易取放的地方，并且数量要足够，同时要配备好随时待命的运输车。此外还要配备泥浆池以及相应的抽浆设备，这样可以在发现漏浆的时候及时补浆。

（2）溶洞顶部冲孔

当冲孔到离溶洞的顶板还有1米左右的时候，应加大泥浆所占的比重，并采用低冲程（高度在1m内）慢速冲进逐渐击穿顶盖，以防止卡钻。此外，还要安排专人来观察护筒内泥浆面的变化，如果发现泥浆面出现下降，应当立即提锤并及时进行补浆和抛填混合料，等到泥浆面不再下降达到稳定的时候，应继续使用低冲程慢冲挤混合料，使其能够形成泥石孔壁稳定的穿过溶地区。如果溶洞的面积比较大，使用一次抛填就很难达到成孔的目的，因此必须通过反复抛填处理才能够使其成孔。

（3）技术要点

在对此类溶洞进行处理的时候，要在发现漏浆的第一时间用最快的速度处理，采取先抛填比重较大的材料，来防止因为泥浆的比重和浮力较大所产生的阻碍抛填填材料不能顺利进入孔底。同时，为了避免回填少了起不到堵住漏浆的作用，而回填太高又会浪费材料并导致重新冲进的进度比较缓慢，因此，回填的高度一般应该大于淤泥层底面5到10米或者是能稳住泥浆为宜。

为了防止万一溶洞漏浆时诱发地面沉陷使钻机机身发生倾翻，达到施工安全并确保人机安全，在采用这个方案的同时，必须增加钻机刚性平台的辅助方案。其平台的面积一般要比桩机加宽2-4米。

2、注浆加固方案

使用注浆方法来处理钻孔桩溶洞，主要是通过设计院所提供的地质勘察资料，填充和加固钻孔桩穿过的溶洞，注浆加固方法在大溶洞的处理中有很好的效果。

（1）注浆孔的布设：要依据设计院所提供的设计资料，首先找出最大的溶洞，并对其进行注浆加固，此外，还可以通过钻注浆孔来进一步勘探地质情况，通过取芯来探明溶洞的高度和填充物详细情况。

（2）注浆压力的控制：注浆泵注浆时要控制在0.5～1.0MPa的范围，确保注浆的压力不过于大，具体的压力值应由现场试验来确定。其注浆速度保持在15～20L/min，目的是使浆液渗透到填充物之内，然后固结，确保冲钻成孔时能够有足够的固结体。在进行注浆时，注浆管要插在填充物的底部，边注浆边缓慢的上提，保证提管的速度不致太快，且应使渗透的半径控制在允许的范围之内。注浆液选用325级水泥，其配合比为水：水泥=0.8:1.0，如果需要水泥砂浆，那么其配合比要采用水：水泥：砂=1:1:0.8，当需要使用双浆液的时候，其水玻璃的用量要根据现场的实验来进行确定。

（3）注浆施工所需注意的事项：通过采用间歇注浆方式来防止浆液流失太远所造成的浪费，使先注入的浆液和砂子初步达到胶结之后再进行注浆，并循环多次注浆，达到规定最小注浆量和注浆压力控制值之时结束。当注完一个孔之后，要继续对其他孔进行注浆，但是，后注浆的压力要比先注浆的压力提高，最后封孔，注浆的顺序应根据现场进行自行控制。

桩基施工中最大的难题就是遇到溶洞，因此，经历过溶洞危害的施工技术人员对于溶洞的种种危害都会深有体会而其颇为畏惧，但是作为施工中所不能够避免的现象之一，我们所应当做到的首先就是敢于正视这个苦难，要做好充分的思想准备，做好安全防患未然的相关措施，并在具体的操作中实施有效地策略和措施，确保能够安全的解决这一施工难题，力求把其施工的危险系数降到最低，把经济的损失最大限度的减少，同时要在保证桩基质量的时候也要确保施工的进度。

总之，岩溶地区地质条件比较复杂，地质构造比较特殊，在钻孔桩施工过程中，发生偏孔、卡锤、漏浆、塌孔等事故的几率很大，因此在此类地层中进行冲击钻施工前，应专门组织有关技术人员研究学习有关此类钻孔事故的处理和预防措施，深入了解分析该类地区的地质情况，制定合理的施工组织，施工中多观测、多记录，发现问题及时上报，分析原因，根据具体情况采取相应的处理措施。尽量避免不利于施工的情况发生，以保证施工质量并提高效率，加快施工的进度。