石灰岩地区桥梁桩基成孔工艺探讨

摘要：了解各种不良地质条件对桥梁建设的不利影响并采取相应的工程措施进行处治就成了公路建设必须要面对的一个重要课题。本文通过收集资料及几座公路桥梁建设中的具体实践对一特定的不良工程地质条件---石灰岩地区岩溶地段的桥梁桩基成孔工艺进行了探讨及总结。

关键词：石灰岩岩溶桩基成孔

中图分类号：P619.22+5文献标识码：A文章编号：

1、工程难点

岩溶地区地质形态异常复杂，从本人参与的广东、广西及贵州的几条高速公路的实际施工情况来看，岩溶地区成孔有以下几大难关。

1.1.1 成孔过程中漏水、漏浆 由于溶洞的大小、分布、走向等地质资料反映不可能十分准确，施工过程中往往出现一些意外情况，在钻进过程中因突然漏水、漏浆导致孔内水头迅速下降，导致护筒挤压变形或塌孔、埋钻，甚至地面大范围沉降等重大安全事故。

1.1.2成孔事故多 由于岩溶地区地质构造复杂，在施工过程中可能会遇到大溶洞、多层溶洞或孔内有石笋、溶沟、孤石、等复杂情况，在成孔过程中塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、钻孔偏斜等事故较为普遍。

1.1.3孔内涌砂 当岩面倾斜较大，加之因溶蚀产生溶槽、溶沟或有大块孤石等情况，钢㈠孔内涌流的情况。

1.1.4 清孔难度大 当采用冲击钻机冲击成孔工艺．特别是大直径桩成孔后，怎样清孔，使沉渣厚度及泥浆性能同时符合规范及设计要求，是比较难控制的一个环节。

1.1.5混凝土灌注难度大 由于岩溶地段的桩基一般来说比较深，混凝土方量大、灌注时间长，通过溶洞段时，易发生混凝土压力过大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或断桩。

2、施工工艺

2.1钻机选型 岩溶地区因其特殊的地质情况，溶洞发育的不规则、分布的不确定、溶洞孔壁的不稳定、溶洞内充填情况的不明确、以及是否漏水等，针对各种特殊地质情况下选择何种类型的钻机，适应各种不同类型溶洞成孔问题显得至关重要。

2.1.1 覆盖层钻机选型 当覆盖层主要是砂层和粘土层时，为保证钻进成孔，可采用全护筒跟进的施工方法，以保证钻进中覆盖层不塌落而造成塌孔事故。

a、 岩面起伏、倾斜较大。在回转钻进中，因滚刀钻头受力不均而令钻机晃动严重，钻杆受扭力而易受损，因此可采用冲击钻进行施钻。

b、 岩面倾斜较小，且表面较完整。对此种地质情况，为了达到最好的进尺效果，选用回旋钻机是最为适宜的，并可在回旋钻头上加设长钻具，保证成孔的质量。

c、 岩石表面破碎，且有溶蚀沟槽时，回旋钻就不太适宜，最好是选用冲击钻机进行施工，用块石、粘土回填溶蚀沟槽，多次回填、冲钻，以冲过破碎层和溶蚀沟槽，又可达到加固护筒刃脚和造壁的效果。

2.1.2破除溶洞顶板的钻机选型，溶洞顶板岩石一般都比较破碎，且不规则，厚薄不一。在用冲击钻破除顶板时，钻头角常会在伸出溶洞时而被卡住，造成卡钻事故。因此，在溶洞顶板的破除施工中，选用回旋钻机较为适宜。

洞为空间大溶洞时，选用回旋钻机并加设前导式长钻具进行施钻，效果较好。

洞较小但地板岩面倾斜较大时，用冲击钻施工较为适宜。

溶洞内为陡坎或半边溶洞时，选用冲击钻进行施钻较好。

溶洞内有石柱或石笋时，选用冲击钻施钻，更见效果。

溶洞内有溶沟槽时，选用回转钻机施工较好。

单桩同时穿越几层溶洞时的钻机选型 桩内几层溶洞较近，顶底板面基本平行，选用回转钻机，并配置长钻具钻头进行施钻，根据各层溶洞的具体地质特点，选择合适的钻压钻速进行钻进。

3、施工技术要点

3.1成桩工艺流程 钻孔灌注桩成桩工艺是：钻机平台塔设――振动锤下沉钢护筒――回转钻机钻进成孔(钻埋钢护筒)――振动下沉钢护筒至岩面――过渡段处理――冲击或旋转法成孔――溶洞处理――清孔、下钢筋笼――二次清孔、浇混凝土。

溶洞处理 接近溶洞顶板时，钻机采用小冲程(80cm以下)冲孔，根据溶洞的具体特点，制定相应的处理措施，并根据现场实际情况及时进行调整。

a 、体积较小的溶洞。若洞内有填充物且裂隙不发育，钻穿溶洞时，如水头无太大变化，可加大泥浆比重(13g/cm3以上)，按正常成孔方法施工。若为空洞，钻穿后孔内水头突然下降，可采用抛填片石、粘土、袋装水泥混合料等挤密填筑溶洞，直至停止漏浆。

b、洞体较大的空洞或半填充溶洞。施工前应尽可能充分了解溶洞的发育情况、构造、填充物等，若遇发育明显、有裂隙穿过的空洞时，应将钢护筒埋至风化岩层，以防止覆盖土层的坍塌，并准备好片石、水泥包、粘土包等填塞物。

c、 埋藏较深、地下水丰富的发育溶洞。钻孔中遇到这种溶洞可打入全程钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工。若洞内无填充物或填充物不满时，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆。

岩溶地区钻孔灌注桩常见事故及处理措施

a、卡钻、掉钻 在遇到探头石、落石、岩溶层的溶沟、溶槽或击穿溶洞顶板时，极易发生卡钻，卡钻事故发生的主要原因是击穿溶洞顶板过猛，钻头突然进入溶洞，造成孔形不圆顺或掉入大空洞中而卡钻。

遇到卡钻时，应仔细分析原因，不可妄动，以免造成越卡越紧或掉钻事故，当钻头可活动时，可上下提动钻头，并使钻头转动一个角度，反复尝试，有可能提出，或用吊车配合钻机，同时或交替提动，有时能将锤头提出。用小冲锤(以圆钢或钢轨焊接)在桩孔一侧冲击，并配合高压空气或高压水冲射，使卡点松动后提出钻头。必要时可试用水下爆破法，震松锤，吊车配合提出钻头。 掉钻的原因主要是大锤的老化破断，或大绳与锤头连接不好，钻孔中应时常检查机具设备防止掉钻。

b 、漏浆 漏浆是指孔内泥浆突然大量漏失的现象。漏浆产生的主要原因是钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大空洞，孔壁失去孔内压力，孔内水头急剧下降，外部地下水渗透水压过高而产生水压力，引起孔壁坍塌，造成泥浆严重流失。

遇到漏浆时应立即提出钻头，向孔内补浆或补水，保持住孔内浆(水)面高度，如浆面仍不断下降，应及时进行散抛填，将片石、粘土及水泥制成混合物，视漏浆程度反复抛填，每次应达到1-3 m，直到不漏浆为止。

c、钻孔偏斜 由于钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜，或在倾斜的岩面上钻孔、岩质软硬不均时容易造成斜孔和偏孔。 预防补救措施：1、在入岩部位、溶洞处理部位要时刻观察钢绳在冲击过程中的摆动情况，校正钢绳与桩孔中心的偏差。2、如遇到探头石引起，可用小型钻机对探头石打眼爆破。也可回填片石、卵石，用冲击锤打掉探头后，或将钻架略移向探头石一侧，用冲击锤高锤猛击，斩断探头石。3、当发生孔斜时，应立即进行修孔，对于高度小于lm 的斜孔段，用小冲程修孔，在倾斜的岩面上冲击出一个台阶，再采用较大冲程冲击。对于斜孔段高度在1m以时，应采用填石修孔法。

d、塌孔、塌孔主要是由于漏浆严重，补水来不及造成的。常用的处理方法及时补足泥浆，保持孔内水头高度，同时加粘土、片石混合料，采用小冲程冲孔固壁，防止塌孔扩大。

e、岩溶地区桩基断桩产生的主要原因是由于溶洞相互沟通，灌注时难以测出混凝土数量，水下混凝土流失严重，造成断桩。

预防断桩的措施有：①每次灌注时应备足砂石料及水泥，还应有相应的备用机械。②施工过程严密监测混凝土面上升速度，要保证2m 的埋管深度，减少对下部混凝土的扰动。

结束语

1、岩溶地区桥梁桩基成孔困难主要在于地质条件的复杂性和施工中不可预见的因素多。因此，在工程的前期勘察中要对桥址范围内的岩溶发育情况做出全面的评价。

2、根据不同的溶洞发育情况，选择不同的钻机和施工方案。

3、溶洞钻孔桩施工的事故频繁发生，对可能发生的问题合理预测和有效控制可以将损失降到最小。

4、人工开挖成孔在某些特殊情况下在确保安全的前提下也是可以考虑的一种选择。

参考文献：

1、公路桥涵施工技术规范实施手册 刘吉士 等 人民交通出版社

2、建筑桩基技术规范 合著 中国建筑工业出版社

3、岩溶地区钻孔桩施工技术及故障预防处理措施 刘伟忠《山西建筑》34卷24