浅析溶洞地区桩基质量与质量控制

摘要：铁路桥梁施工中，溶洞地区由于特殊的地质环境，怎加了桩基施工的难度，如果桩基施工质量得不到有效的控制，势必造成整个基础工程的隐患。本文作者从实际工作出发对溶洞地区桩基质量与质量控制做出了全面的阐述。

关键词：溶洞 桩基 技术 控制

1、钻孔技术

桩基施工钻孔有螺旋钻机钻孔、正反循环回转钻机钻孔、潜水钻机钻孔、冲抓钻机钻孔及冲击钻机钻孔等方法。冲击钻机钻孔是较常用的方法， 其特点是：设备构造简单， 适用范围广， 操作方便， 所成孔壁较坚实、稳定， 塌孔少， 不受施工场地限制等。钻孔技术是溶洞地区桩基施工的重点和难点， 也是整个工程质量、进度保证的关键。

桩基施工钻孔一般在开孔时， 采用小冲程施工， 锤高控制在0.4-0.6m，反复冲击造浆，待孔深到钢护筒下3-4m后，才加快速度， 加大冲程， 将锤提高到1.5-2m以上， 最大不能超过6m， 防止卡锤、冲坏孔壁或使孔壁不圆。溶洞地区桩基钻孔过程经常出现的问题， 可以分为：塌孔、偏斜、卡锤、埋锤和掉锤等。

1.1 塌孔

1.1.1 桩基钻孔过程中引起塌孔的原因

（1）钻孔时孔内水位低于地下水位， 使孔内产生负压力，孔壁易剥落， 或水位太高， 护筒底形成反孔， 引起坍塌。

（2）钻孔时孔内泥浆相对密度太小， 豁度低， 使孔内产生负压力， 或泥浆不符合要求， 使孔壁未形成坚实泥皮， 导致塌孔。

（3）护筒埋置太浅， 下端孔口漏水、塌孔或孔口附近地面受水浸湿泡软， 或钻机直接压在护筒上面， 由于振动而塌孔。

（4）遇上溶洞， 引起泥浆急剧流失， 无法及时补回水位，或通过溶洞填充物部分时进尺过快， 导致塌孔。

1.1.2 保证钻孔施工质量的方法

（1）在冲孔时， 要保证孔内水位高于地下最高水位， 但不能过高， 并保持水位相对稳定。

（2）在冲孔时， 严格控制泥浆各项性能指标， 保证泥浆相对密度在1.2-1.4之间， 赫度为22-30Pa·s时进行施工；也可在冲孔时加人适量水泥， 以增强护壁的稳定性。

1.2 偏斜

1.2.1 桩基施工出现偏抖现象的原因

（1）斜岩。在桩基土、石交界处， 由于石头表面不平整，凹凸不平， 或倾斜， 当冲锤冲到此处时， 石质高的一边进尺速度慢， 低的一边进尺速度快， 从而导致孔内锤底不平， 在继续冲孔情况下， 就会造成冲锤向低的一边下滑， 造成偏斜。

（2）溶洞壁（半边岩）。当钻孔遇到充满填充物的溶洞时，不会发生泥浆流失， 施工人员也不会察觉遇到溶洞， 且桩基恰好通过溶洞壁（一边为石质；一边为填充物， 其一般为淤泥类物质） ， 造成冲锤的偏斜。

（3）溶槽。由于地下石质表面的不等风化程度， 造成石质表面形成凹槽， 当冲锤冲到凹槽边时， 导致冲孔偏斜。

1.2.2 偏料纠正方法

（l） 抛人片石。遇到偏斜时， 先往孔内抛人少量片石、泥块。原则是抛入量比石质面高出0.3-0.5m即可， 然后再继续冲孔， 提锤高度不宜过高， 采取低锤快击， 主要目的是使抛人片石填人石质面较低的一边， 使石质面形成一紧密平整面， 调整冲锤使之保持竖直， 之后进行正常冲击钻孔并勤掏渣。

（2）在重复抛人多次片石后， 如果出现钻孔没有进尺，则有可能投进的片石比原石质表面的强度小得多， 最终还会形成偏斜， 则可考虑浇筑混凝土， 使石质表面形成一个整体均匀、紧密的平整面， 这样就可以一次性解决偏斜， 但此法较为麻烦。

1.3 卡锤

（l） 冲孔进人石质之后， 有时冲锤不转动且形成梅花孔，导致卡锤。在冲孔过程中， 特别注意冲锤是否可以转动， 如果不转动， 即已形成梅花孔， 绝对不可以采用冲锤修边方法， 必须重新回填钻孔。所以， 在冲孔时采取高低冲程交替冲击修整孔形， 并要注意泥浆的相对密度和猫度， 使冲锤能够转动冲击。

（2）冲孔进人溶洞时， 由于溶洞顶破裂而形成的“天窗”使冲锤掉进溶洞， 导致卡锤。所以， 在冲孔差不多到溶洞位置时（根据地质资料判断） ， 必须注意控制提锤高度， 一般最好不超过60-100cm。

（3）吊锤钢绳放松太多， 冲铡顷倒， 顶住孔壁， 所以钢绳放松一般为5-8cm。

（4）发生卡锤后， 可交替松紧吊锤钢绳， 或用捞钩等物放人孔内与吊锤钢绳交替提动， 或采用小冲锤冲击， 目的是使冲锤有所松动或转动。若此时仍无法提动冲锤， 可以试用水下小爆破提锤法， 将防水炸药沿锤边滑槽放到锤底， 震松卡锤。注意炸药用量不能大于1kg。

1.4埋锤

在遇到溶洞后， 由于泥浆急剧流失， 导致迅速塌孔， 而冲锤来不及提起时， 引起埋锤， 或者孔内水位过低， 泥浆相对密度过小， 导致塌孔而埋锤。卡锤时间过长未处理时， 孔内沉渣过厚导致埋锤。在冲孔过程中， 特别注意孔内的泥浆水位高度和泥浆相对密度， 且做好补高水位的各种准备。遇到溶洞后，泥浆流失， 应注意立即加人泥浆。当泥浆流失迅速且大量时，还要及时抛人片石、泥土， 并及时提升冲锤移至孔外， 避免发生埋锤。当发生埋锤后， 可以采用以下方法处理：

（1）硬拉。埋锤覆盖物较薄时， 可以用钻孔机直接硬拉，或采用其他外力辅助硬拉。

（2）高压水或空压机吹冲， 把覆盖物通过导管吹冲出孔外， 然后再拉出冲锤。

（3）当覆盖物所剩无几， 还拉不动冲锤， 有可能是在冲锤侧面存在石块等物卡紧冲锤， 可以用小炸药包炸松冲锤， 然后再往外拉。

（4）如果上述方案都无法解决埋锤问题时， 可在孔内安放钢护筒， 放到埋锤之处。若在岩层以下无法放下钢护筒时， 可以采取大护筒套小护筒的办法， 然后再对孔内覆盖物进行人工挖掘， 直至拉出冲锤。

2、清孔

冲孔达到设计标高后、浇筑混凝土之前， 必须严格按照规范要求进行清孔。清孔方法主要有：抽浆法、换浆法、泥浆循环法、掏渣法及喷射法。比较常用的是泥浆循环法、掏渣法及喷射法， 这些方法较安全， 特别是在溶洞地区施工时。泥浆各项指标符合规范规定和设计图纸的规定后， 才能进行下一道工序的施工。在清孔的过程中， 存在以下情况影响成孔质量。

2.1 泥浆相对密度大

桩基施工对泥浆性能指标有严格要求， 否则会影响混凝土的浇筑质量， 影响桩基的承载能力。泥桨相对密度很大， 势必导致浇筑水下混凝土时不易翻浆， 造成堵管， 引起桩基夹泥及断桩等危害， 所以在浇筑混凝土之前， 泥浆相对密度必须控制在1.03-1.10之间。在溶洞地区，由于地质情况复杂，相对密度宜控制在高限左右，以保证孔壁不出现塌孔现象。

2.2 泥浆毅度太大或太小

泥浆黏度太大或太小， 会影响桩基的质量。当黏度太大时， 浇筑水下混凝土不易翻浆， 且在排渣时， 渣料不易沉淀，同时也会影响桩基其他性能指标， 如桩基相对密度较大、含砂率较高。当黏度太小时， 渣料无法清到孔外而容易沉淀到孔底， 浇筑水下混凝土时， 在很短的时间内孔底沉渣厚度必然容易超标，导致桩基承载能力下降，影响桩基质量。为保证桩基的质量，黏度必须控制在17-20Pa·s之间，在溶洞地区可以控制在20Pa·s左右， 以保证桩孔的安全。

3、结语

一些桥梁桩基施工中溶洞的桩基施工约占大部分， 在溶洞处理过程中可采用上述的方法和工艺。施工时主要以护筒为主， 并保证桩孔不塌孔， 从而避免重新开孔浪费时间， 以保证工程桩基顺利完工。本文对溶洞桩基施工中常见的问题及处理措施进行了分析， 供类似工程施工参考。

参考文献

[l] JTJ 04 1一2000 ，公路桥梁施工技术规范

[z] 交通部，公路施工手册 桥涵（上册）。人民交通出版社，2000