浅谈铜陵东站岩溶地质桩基工程施工中溶洞的处理措施及效果

摘要：铜陵东火车站位于铜九铁路安徽段，站房基础采用一柱一桩设计，桩基施工区域地质条件相当复杂，地下岩石节理裂隙强烈发育，溶沟、溶槽、溶洞普遍分布于场地内，在桩基施工过程中遇到很多技术难题，针对不同状况采取了不同措施，有效控制了混凝土灌筑量，达到了良好的效果。

关键词：岩溶地质；桩基工程施工；溶洞

中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）08-0167-02

一、工程概况

（一）工程概述

新建铁路铜陵至九江铜陵东站站房综合楼工程，由新建铁路客运房屋和铜陵市地方站房主体工程组成，总建筑面积21906平方米，基础处理采用冲击成孔灌注桩，桩端嵌入中等风化石灰岩，设计桩径分别为Φ1.0m、Φ1.25m及Φ1.5m，共115根，最短桩长7.86m，最长桩长53.38m。

（二）地质水文条件

1．地质条件。本场地地层岩性为第四系全新统人工堆积层杂填土，素填土；第四系全新统冲积层粉质粘土；第四系上更新统残坡积层粘土，粉质粘土；下伏三叠系上统泥岩，中统石灰岩。

2．不良地质条件。本场地存在的不良地质为岩溶。三叠系中统石灰岩，节理裂隙较发育，溶沟，溶槽，溶洞普遍分布于场地内，溶洞最大揭示高度达23.3m，除少量充填流塑状粘土外，其余均为空洞，溶洞发育以垂向发育为主，属埋藏型岩溶，勘察钻孔见洞率为73%，岩洞发育程度强烈，地下水埋深浅，活动强烈，大量抽取地下水易引起地面塌陷。场地属可能产生岩溶塌陷的危险区。

3．工程特点和难点。工期要求紧，桩基施工成了制约工期的主要因素，必须集中一切资源，加快桩基施工进度。施工难度大。本工程基岩为三叠系中统（T12）石灰岩，溶洞普遍分布于场地内，在整个场地86个钻孔勘察钻孔见洞率为73%。因此在钻孔灌注桩施工前，必须详细掌握每个桩位地下岩溶的分布情况，采取切实可行的措施，确保每个桩位顺利成孔。

二、成桩工艺要求及岩溶处理方案

（一）成桩工艺要求

根据设计要求，均采用冲击成孔的方法进行施工，由于冲孔时冲锤向桩侧推挤，桩侧形成石块相互嵌紧的保护层，可减少泥浆的流失，并且石块在推挤的作用下会对溶岩产生一定填充作用，对溶洞较为有利，在施工过程采用优质泥浆，或在泥浆中掺入适量的水泥，烧碱和锯末，提高泥浆胶体率和悬浮能力，使其渗透入孔壁内凝固，加强孔壁的防护，当岩面倾斜较大，钻头摆动撞击护筒或孔壁时，应回填片石，使孔底出现一个平面后再正常冲孔。

（二）岩溶处理方案

由于本场分布有大量的溶沟，溶槽，溶洞，岩洞发育程度强烈，钻孔施工的主要难点为如何在具有多层溶洞的岩溶区成孔，如何堵住泥浆渗漏及混凝土流失，如何保证冲孔进尺及清除孔底沉渣。针对以上情况，施工中采取了如下的解决方法：

1．对有填充溶洞的处理。（1）对有充填的溶洞，充填物较好时，一般不需要特殊处理，可直接钻进，填充物为流塑性粘土时，采用抛片石、粘土等挤密填充；（2）对有填充的侧壁溶洞，钻进时钻头容易跑偏，成孔困难，可先向孔内抛填片石、粘土等，稳定后再向下钻进，如此循环，直至成孔。如果反复抛填片石无效或效果不大时，为保证桩基垂直度满足规范要求，在溶洞处采取超前灌注措施，即对桩底软弱部分用低标号混凝土加固，提高其强度，使孔底土层间强度差距减小，便于冲击成孔；（3）对于地质钻探已标明的小型溶洞及溶槽、溶沟、小裂隙等，或者钻孔过程中泥浆泄露，及时向孔内投加粘土、片石、水泥，以加大泥浆质量和密度，并依靠冲击在桩侧形成片的石夹粘土维护墙，保证泥浆不流失，保持孔内泥浆高度，使得冲钻顺利进行。

2．对无填充或半填充空溶洞的处理。（1）对较小的溶洞，凿穿溶洞顶板前，用低冲程、轻锤钻进，选用前端突出的钻头，凿穿溶洞后，泥浆下降较慢时用粘土回填，泥浆下降缓慢后继续补浆、钻进，同时，采取4∶1的比例投入片石和硬粘土，必要时加入适量水泥，待其凝固到一定强度后再依次往下钻孔压浆。若泥浆损失很快，用片石、粘土加水泥拌匀，按照2：2：1的比例回填，必要时采用混凝土进行封堵，并及时补浆，待浆面稳定，填充物达到一定强度后在进行钻进；（2）对串珠状溶洞、连续溶洞群，凿穿溶洞顶板前，用小钻凿穿溶洞顶板，泥浆下降缓慢后继续补浆、钻进，如果泥浆面持续下降，泥浆比重降低，采用抛填片石、粘土、水泥等充填，必要时可掺加速凝剂或水泥砂浆、混凝土等进行封堵，基本稳定后再进行下道工序。当再次打穿下一层溶洞发生漏浆时，重复上述工作，直到完成一个桩孔为止。

在实践中，经过试验和总结，对于串珠状溶洞、连续溶洞群、较大的溶洞，采用抛填片石、粘土、水泥、灌注混凝土等措施成孔后，为减少水下混凝土的灌注量，采用钢丝网片处理法比较有效，具体办法就是用10×10钢丝网螺旋状均匀缠绕钢筋笼，每层至少要有50%的重叠区，为保证钢筋笼在灌筑时保护层的厚度，钢筋笼在加工时，外表层沿纵筋方向增加4～6道5cm高钢丝网支撑筋，这样在灌注中即可以减小护壁侧压力，减小护壁崩溃的概率，又可以保证钢筋保护层厚度，从而提高成桩质量。对于减少混凝土灌筑量有显著的作用。

如14#孔，地质勘探显示地下16～28m处为串珠状溶洞（共五层），理论灌筑量在2000立方以上，经钢丝网处理后，实际灌筑量242立方。

78#孔勘探资料显示地下29.38～52.68m处有一垂直高度23.3m大型溶洞，除填少量流塑状粘土外，其余均为空洞。理论需要填充量3000立方以上，经钢丝网处理后，实际灌筑量256立方。

3．漏浆处理方案。桩基在钻进过程若遇到漏浆现象，先用片石和粘土按2：1比例填塞，钻进至原深度，若不能达到止漏效果，再用片石、粘土、水泥按照2：2：1的比例简单拌匀后进行回填，回填量不少于孔深的三分之二，再钻进至原深度，停止12小时后在进行第二次回填钻进，反复处理直到达到止漏效果。例如108#桩径1m，桩长27.46m，地质资料显示有1.5m溶洞，当钻进到溶洞处时发现漏浆，下降速度800mm/min，处理办法，先用20立方片石和20立方粘土填塞，钻进后效果不明显，后用片石、粘土、水泥按照2：2：1的比例简单拌匀后进行回填反复处理6次达到止漏效果，共用去片石210立方，粘土90立方，水泥29吨。

4．泥浆串孔处理方案。在中后期施工过程中，串孔现象比较普遍，集中表现在勘探孔和正在钻进的钻孔中大量的冒浆现象，尤其是正在钻进的钻孔冒浆尤其严重，遇到这种情况，采取的主要措施，用粘土回填冒浆孔，每次回填10～15m,至没有串孔为止。勘探孔的处理比较简单，在灌注前对灌注孔周边的勘探孔进行填塞，填塞物主要采用水泥和碎石，人工夯实即可。

三、结语

1．岩溶地基处理有很大的难度和复杂性，需因地制宜地设计和选择施工方法。

2．冲孔桩处理复杂岩溶地基行之有效，有较大的可靠性。

3．采用袋装粘土及水泥填堵溶洞及防渗堵漏，行之有效，且最为经济，同时保证成桩质量，避免大规模超灌混凝土。

4．采取措施时要及时，防止处理不及时时孔口坍塌等事态进一步扩大。

作者简介：富康峰（1969－)，男，陕西扶风人，中铁一局集团市政环保工程有限公司工程师，研究方向：工业与民用建筑工程施工；孙新安（1969－)，男，陕西大荔人，中铁一局集团市政环保工程有限公司工程师，研究方向：工程造价。