某高架桥工程溶洞处理方案分析

摘要：溶洞地质严重影响桩基稳定性，给市政工程建设带来较大的风险。以武汉某大街立交改造工程为例，分析了溶洞对高架桥的安全建设的影响。提出采取探灌相结合的方法，对不同特点的溶洞，灵活运用不同的处理办法。本工程采用投片石和粘土的方法已取得了较好的效果，对工程建设有较好的工程应用价值和社会经济效益。

关键词：高架桥；溶洞；桩基；探灌结合

1工程概况

本工程是武汉市城区“三环十三射”快速路系统的重要组成部分，是城市东部串联一环、二环、三环的东西向重要放射线。工程西起梅家山立交设计止点K0+417，东至楚康路K7+310，全长6893m，主线桥墩台基础采用钻孔灌注桩，桩径为1500mm、1800mm、2000mm；本工程桩基均为端承桩，桩基混凝土采用C35水下混凝土。

经过详细地质勘察，本工程沿线不均匀分布有大小不一的溶洞，本次详勘阶段完成166个钻孔，其中70个钻孔发现溶洞，149个钻孔在钻进过程中失水严重，钻孔率约为42.17%，钻孔失水率约为90%，本工程岩溶较发育。由于迁改原因，拟先对南侧的78根桩进行施工钻进。

2溶洞处理重点、难点分析

2.1溶洞施工的安全

溶洞易与附近的河流形成水力联系，形成贯通的溶洞，使基坑围护结构失去隔水的能力，导致基坑失稳。在有溶洞的部位，基承载力较差容易使基坑的支撑结构失去稳定性。溶洞区岩板承载力不足，易被桩基顶穿过，导致基坑崩塌。溶洞对岩体的承载力差，易引起钻孔灌注桩的不均匀沉降，造成桩的承载结构损坏[1-2]。

2.2溶洞施工的项目多且复杂

在溶洞处理过程中，施工项目比较多，施工程序也较复杂，溶洞处理需要考虑各种因素，因此在溶洞施工时需统筹兼顾。

3溶洞处理施工总体思路

根据勘察所知的溶洞发育的情况，本着“先上部再下部”的处理顺序，对溶洞进行下述处理。

3.1溶洞的分类及处理

根据详勘资料以及溶洞高度和溶洞内充填物，将溶洞分为裂隙或溶沟、小溶洞（高度在3m以内）、大溶洞（高度在3m以上）[3-4]。

从现场地质勘查报告、土层及现场溶洞区域内桩基施工分析，溶洞的发现存在三种情况：①根据勘查报告确信桩位存在溶洞；②勘查报告未显示溶洞存在，但在钻进过程中发现溶洞存在；③勘查报告未显示溶洞存在，在钻进过程中也未发现溶洞，但在混凝土灌注过程中发现溶洞的存在。对这三种情况有以下三种处理方法：

对于充填较好的溶洞，普遍存在漏水或半漏水的现象，通常在钻孔前进行预注浆处理，处理后若钻孔过程中发现漏浆可抛填片石、粘土冲砸密实、补浆后再钻进；对于半充填、未充填溶洞，首先进行预注浆处理，对孔壁四周进行固化，可防止成孔过程中发生泥浆泄露、孔壁坍塌。

对小溶洞，先对溶洞顶部成孔，然后用小冲程凿穿溶洞顶板。若钻进过程中泥浆流失较慢，应及时补充泥将，并抛填片石、粘土块充填挤实后再钻进；若钻进过程中泥浆流失较快，必要时可采取掺加速凝剂或水玻璃的水泥砂浆、混凝土进行封堵，并及时补充泥浆。

对于大型或特大型溶洞，宜采用下钢护筒跟进钻孔与投放片石、粘土块封堵相结合的方法。对于糖葫芦串珠状的溶洞，根据情况采用多层钢护筒递进的方法进行处理。

3.2溶洞的处理工艺

溶洞处理工艺有以下三种。

对溶洞进行预压浆处理：在岩溶发育区域桩基施工前，在桥梁桩基承台范围内对溶洞进行预注浆处理，填塞溶洞内空腔，固化溶洞内填充物，防止桩孔与溶洞、溶槽连通，避免桩孔内护壁泥浆流失导致塌孔。浆在土层及岩体界面形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，在注浆的同时对岩体覆盖砂层进行水泥浆固化处理。

对溶洞投放粘土块、片石：当钻进到溶洞顶部附近时，采用小冲程，逐渐将洞顶穿，防止卡钻，发现孔内泥浆面大幅下降应迅速补泥浆，同时根据溶洞大小向孔内按1：1的比例抛片石和粘土，回填后反复冲砸，依靠冲挤在溶洞、溶槽或空洞内的片石夹粘土形成护壁，达到保持孔内泥浆的浓度和高度。当泥浆漏失现象全部消失，观察24小时情况正常后，方可继续钻孔。

钢护筒跟进：溶洞较大、洞内无充填物或充填较差时，泥浆流失严重，采取片石加粘土反复打密。此时，如果仍无法形成泥石护壁，就需采取钢护筒跟进法施工，一面冲孔，一面逐节接高护筒，护筒一直跟至桩底，用以隔断溶洞内流塑充填物或水的流动。

4成桩效果

在对本工程的78根桩使用超声波检测中，合格率达到100%，其中一类桩有75根，合格率占96.2%，本工程1区段采用投放片石、粘土块的8根基中，经超声波检测，都为一类桩，这说明了施工方案的正确性。

5结语

在桥梁桩基溶洞处理过程中，应综合分析各种情况，因为桩基是处于地下不可见的隐蔽工程，有不可预见性和复杂性。通过对本工程溶洞的分析，在钻孔中遇到大的溶洞时，采用一般的方法处理很难达到预期的效果。钢护筒和注浆的处理是行之有效的方法，特别是溶洞不大时，使用投放片石、粘土块的方法是一种有效的途径。此方法已广泛地应用于工程实践中，带来了良好的社会效益和工程应用价值。

参考文献：

[1] 周春明. 探讨桥梁施工中桩基溶洞处理[J]. 路桥工程，2013（6）197.

[2] 彭鲲，易武. 岩溶地区桥梁桩基础施工方案研究[J]. 山西建筑，2008（12）318-319.

[3] 罗伟. 某深基坑溶洞处理措施研究[J]. 隧道/地下工程，2012 88-91.

[4] 汤德刚. 灌浆技术在涌水溶洞处理中的应用[J]. 岩石力学与工程学报，2006（10）3583-3586.