岩溶地区桩基溶洞处理施工

摘要：通过岩溶地区钻孔桩溶洞处理施工的总结，对岩溶地区钻孔桩溶洞处理方案不能一概而论，要根据溶洞的大小、形状、地质分布情况等确定具体方案。针对岩溶地区钻孔桩溶洞处理技术方案进行了总结介绍，对其施工过程中溶洞处理原则和根据溶洞特点采取的措施进行了相应介绍，为施工类似地质情况提供借鉴。

关键词：岩溶地区溶洞处理施工

中图分类号：TU473.1 文献标识码：A

1、概述：

广梧高速公路工程河口至双凤段第九标地段地处白云质灰岩地区，且岩溶非常发育。桥址地质主要为第四系覆盖层、泥盆系中统东岗岭组白云质灰岩及其风化层组成，桥位区地层夹多处土洞、溶洞、斜岩，且分布空间及深度具有一定的随机性。岩层深度不一，强度不均匀，地质情况变化较大，主要发育于弱、微风化地层中。结合第九标段在桥梁桩基施工过程中在遇到溶洞给施工带来很大的困难，处理方法不当，往往会造成卡锤、埋锤、掉钻、漏浆、塌孔一致断桩等事故发生，进行分析总结桩位所遇溶洞发育规律、基本形状、规模大小、岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等，采取相应措施， 保证施工的顺利进行，十分重要。

2、溶洞处理施工准备

2.1 岩溶地区桩基在设计或施工前，应逐孔进行地质钻探，详细查明地质情况，为施工提供详尽的资料。

2.2 施工前详细查看钻孔地质柱状图、结合管波探测解释成果图，充分发现溶洞发育情况，以钻探图纸为依据进行施工，以便施工前心中有数提前做好相应准备工作。

2.3 根据地质详细资料提前准备到位回填材料如片石、粘土或袋装水泥、钢护筒等。

2.4 回填采用人工配合机械回填片石和袋装水泥，机械采用装载机或挖掘机回填。根据二次冲孔情况钻机及吊车配合。

2.5 回填前做好场地平整工作，以便回填过程中人工及机械有足够的工作面。

3、溶洞处理施工技术及采取的措施

3.1 根据溶洞发育的特点，将其分为三类：轻微溶蚀、一般溶洞、复杂溶洞。根据其特点采取相应的措施。

轻微溶蚀。溶蚀发育轻微，封闭的规模比较小的溶洞，施工中漏浆量较小的，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满，发生漏浆现象时，则采取抛填片石、粘土、袋装水泥、灌砂浆或砼等方法挤密填筑溶洞，直至停止漏浆；若充填物呈松散或软塑状态时，直接注浆固结即可；若充填物已固结呈硬塑状态时，则可以直接冲孔，但需加强泥浆护壁。

一般溶洞。溶洞发育明显，埋置较深，无大裂隙穿过，施工时明显漏浆，但施工措施得当，可不致塌孔。施工时采用直径大于桩基直径30～50cm的钢护筒跟进至强风化灰岩层，防止塌孔，进尺至溶洞顶板1～2m时，采用50cm短进尺，观察有无漏浆，若发现漏浆，迅速采用片石、袋装水泥、粘土包等堵漏，并及时补浆。在溶洞内钻进时加大泥浆比重，每进尺1～2m回填一次，直至穿过溶洞。

3.4复杂溶洞。溶洞发育明显，并有明显的裂隙，施工时漏浆严重。采用全护筒跟进至岩层顶面，防止因漏浆量大而导致覆盖层塌孔。

3.4.1上部覆盖层钻进时采用膨润土护壁，泥浆稠度不低于1.2g/cm3。进尺到达岩层顶面时，用导管灌入C20水泥砂浆到孔底，然后再用吊车或直接使用钻机预埋直径大于桩基直径15cm的护筒至岩层顶面位置，一般长度在5～15m，防止上部覆盖层塌孔。

3.4.2灌入高标号砂浆后停止钻机48小时左右，待砂浆固结钢护筒后，采用常规溶洞区域桩基施工方法进行成孔施工，溶洞顶板的击穿采用短进尺，溶洞内钻进采用先回填再进尺，边回填边进尺。

3.4.3对无填充物溶洞，溶洞顶板的击穿，先采用30cm的小钻头击穿顶板，让击穿后的顶板仍有一定的受力性能，然后用粘土、砂浆或低标号砼对空洞进行回填，回填密实并达到一定强度后，正常钻进施工。

4、溶洞处理方案及原则

根据本工程的特点，结合溶洞处理的经验，针对溶洞分布的特征、大小，采用不同的施工处理方案，基本处理原则：

4.1当溶洞的高度H≤3m时，溶洞采用抛填片石及粘土块后冲击、挤压形成护壁穿过的抛填法处理成孔。

4.2当溶洞的高度在3m＜H≤5m时，根据溶洞有无充填物、填充物的密实程度、是否漏浆等实际情况，采用单层或双层适当加长钢护筒的施工方法处理；采用双护筒时，第一层穿过覆盖层，第二层穿过溶洞。

4.3深度H＞5m的溶洞和串层溶洞及相邻桩基之间有可能连通的溶洞，采用压浆等预处理方案，具体由施工单位先报施工方案，进行专题会议讨论处理方案。

灰岩地区地质复杂，处理方案不能一概而论，具体情况具体分析，要有多套施工方案应对不同情况。要根据溶洞大小、形状（如是否串珠状）、上覆盖地质、砂层分布及厚度等确定具体方案。理论上有多种处理方式，根据第九合同段经验，调整泥浆浓度、抛填片石、粘土最经济适用。实际施工要视实际情况对抛填材料、机械做好事先准备、处理方案不能一刀切。

5、溶洞处理施工质量控制

5.1为保证钻机不因塌孔、扩孔、漏浆等因素而倾斜，钻机纵横向支撑应加长，超出预计的塌孔范围，一般采用型钢或钢管。

5.2泥浆采用膨润土，容重达1.2g/cm3，减少孔壁内外的压力差，防止塌孔。

5.3采用间断循环排渣，一方面保证孔底有一定厚度的沉渣，遇小溶洞可随时封堵；另一方面可保证泥浆浓度，防止塌孔。

5.4溶洞顶板的击穿采用小冲程，一般80cm以下，溶洞内进尺采用轻压钻进，每进尺2m回填2m，循环至桩底，使孔壁充分积压密室，防止扩孔。

5.5钻进过程中发现漏浆时，应迅速提锤，操作手离开钻机，避免安全事故的发生，同时采用多个大泥浆泵补浆，并用装载机投入事先准备好的粘土、片石、袋装水泥强行堵漏，防止塌孔，直至泥浆面稳定为止。

5.6钢筋笼的就位及砼的灌注要迅速、及时。清孔及时，砼灌注时，应观察砼面上升情况和出浆的变化。砼上升高度和出浆量与砼的灌入量成正比，若有异常，应分析原因并采取相应的措施。

5.7溶洞施工时要准备应急预案，具体问题具体分析。溶洞施工过程中管理很重要，管理人员要齐，管理要到位。

6、几点体会

6.1岩溶地区桩基在设计或施工时，应该逐桩进行地质钻探，查明地质情况，为设计和施工提供详尽资料和依据，以便保证溶洞处理时及时采取有效的方案和措施。

6.2在挖孔施工时，采用现浇混凝土护壁，加设钢筋保证护壁质量，此法基本可行，但是挖孔施工遇到大量涌水时，操作困难；及时抽水处理流沙以便保证施工质量。

6.3溶洞处理用抛填粘土、片石，小冲程冲砸等方法，形成泥石护壁，堵塞空洞，岩溶层施工应做到“提前预防，及时处理，根治彻底”。

6.4根据批复的施工方案组织溶洞处理材料（如片石、粘土、袋装水泥、钢护筒等）进场时，需逐批约请甲方代表、驻地监理工程师进行现场的数量验收并予以签认（作为数量控制的辅助证明），施工单位须对进场材料逐批拍照存证，照片及签认表拷贝甲方代表、驻地监理工程师存档；同时施工单位应分类对进场材料做好台账备查；做好三方现场数量的确认。

6.5 结合本项目地质情况对于深度H≤5m的溶洞处理一般采用回填片石、粘土等实际比较好处理，简捷而且处理相对较快，对桩基施工有序进行及质量控制相对较好。

6.6 对于深度10m≤H＞5m的溶洞结合溶洞发育情况处理，结合管波探测图如果溶洞发育一般能够有效掌握和控制，心中有数采取回填片石、粘土、袋装水泥、混凝土等都可以及时有效处理；这种方案相对于全护筒跟进至岩层顶面节省时间。

6.7对于厚砂层覆盖的岩溶地区桩基成孔，采用挖孔与钻孔相结合施工比较合适，以挖孔的混凝土护壁代替钻孔的长护筒。施工时，护壁内径比设计的桩径加大3～5cm，其底部应设在粘土层或风化岩层中，钻孔施工遇到溶洞后出现漏浆，但不会造成大的塌孔，为处理溶洞提供了足够的时间。