浅谈粤北溶岩地区冲孔成桩施工技术

（广东腾越建筑工程有限公司 广东顺德 528312）

摘 要：广东韶关地区是我国南方溶岩分布较广泛的地区之一，因此，在基础施工中应充分了解建筑物所处位置的地质情况，并采取必要的施工技术措施，才能保证施工及建筑物的安全。本文通过施工实践，对较常用的溶洞处理方法进行了总结，希望能够给同行提供参考。

关键词：溶岩地区 探测技术 溶洞处理 灌浆补强 复冲

1.工程概况

本工程位于韶关市浈江区腊石坝323国道南侧，为5栋（6#～10#楼）30层商住楼冲孔桩基础工程。场地内主要分布的地层有：第四系人工填土层、第四系冲积粉质粘土、炭质灰岩残积粉质粘土、强风化炭质页岩、中风化炭质灰岩、微风化炭质灰岩。根据设计要求，本工程采用冲孔灌注桩基础形式，共481根桩径为Ф1000～Ф1800mm多种桩型。资料显示，本场地地质条件极为复杂，施工将遇到溶洞、土洞、石芽、岩面倾斜等地层。溶洞比较发育，深浅、大小、层数不一，为大部分洞内充填有流塑-软塑粘性土，少部分溶洞无充填，且各桩之间溶洞相互贯通，相互影响。其中8#楼超前钻见洞率约65.6%，岩溶发育强烈，串珠状溶洞普遍发育，溶洞洞高0.4～18.5m不等，洞体规模较大；其它幢楼见洞率约为20%～40%。

2.桩基施工前开展溶洞探测工作的必要性

由于岩溶地区的地质情况比较复杂，在桩基施工前，采取溶洞探测技术了解桩位溶洞分布规律等基本情况很有必要。目前较常采用的方法是超前钻探、地球物理勘探、电磁波层析CT探测等，其目的主要探明：（1）桩基持力层范围内桩底以下可能存在溶洞（2）探明基岩面起伏变化情况，保证桩端嵌岩深度；（3）探明地层构造，采用相应的技术处理措施。

通过探明溶洞位置及地质情况后，才能采取应对措施，最大限度降低造价及降低施工风险，确保建筑物或构筑物的安全。

3.桩基施工溶洞的处理技术

3.1 设计上调整平面布线的技术处理

在复杂的岩溶地区工程基础建筑中，常会遇到重叠的溶洞，但由于重要建筑的荷载均较大，其支承点恰巧在重叠溶洞上，应与有关部门研究，调整平面布置和调整柱间距离，使其避开重叠溶洞，达到既安全可靠的目的，又是最经济的处理方法。

3.2 在溶岩地区想要完全绕避溶洞是不可能的，因此采用适当的措施对溶洞进行处理就显得十分必要。以下阐述根据对不同的地质及溶洞发育特点，采取相应的技术处理。

（1）无溶洞桩的处理方法

对无溶洞或当溶洞是可塑或软塑的亚粘土类的填充物，且溶洞不漏水，都可以不考虑溶洞的存在，可按无溶洞方法进行处理。在施工时，冲桩机就位后，要进行桩位校核，保证就位准确；桩孔中的泥浆比重控制在1.2～1.25，粘度控制在18～22s，并在钻进过程中定期检测泥浆的各项指标，专人负责做好记录并观察孔内泥浆面和孔外水位情况，发现异常马上采取措施。同时，因探测所揭示的地质情况有可能不十分准确，故对每一条桩施工时都必须储备一定数量的泥浆和应急设备，防止漏浆及塌孔。桩基础施工总体顺序为：施工平台搭设―钢护筒的制作与沉放―成孔―终孔验收、清孔―钢筋笼制作与安放―二次清孔、水下砼的浇注―桩基检测

（2）一般较小溶洞的处理方法

冲孔桩施工过程中，经常遇到一些小溶洞、裂隙等场地地质条件，这时准确的判断就显得非常重要。比如，若冲桩过程中发现泥浆面缓慢下降，或者泥浆冒气泡，可判断冲桩遇到了一般的小溶洞或裂隙。因此，应立即投放片石或粘土，进行反复冲压，以填塞小溶洞、裂隙。若效果不明显，可加投袋装粘土或在泥浆中加入水泥，还可掺入烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。一旦漏浆，要及时投放片石、粘土块并补水，进行堵漏，保持孔内泥浆的稳定，然后再进行冲桩施工。此种方法操作简单，效果较明显，并且经济实用，在施工中较多采用，效果很理想。

（3）较大溶洞的处理方法及注意事项

① 对于较大的溶洞，若洞内无填充物或半填充时，应先打设钢护筒到达溶洞顶部岩层表面，防止钻孔时打穿溶洞顶板后，泥浆迅速下落，导致上部孔内坍塌。当进尺接近溶洞顶部约2m时，要求钻机操作人员改用低冲程（1～1.5 m）冲击，以防止迅速击穿岩壳时而卡钻。溶洞顶板打穿后，向孔内填充片石及粘土至溶洞顶板，灌注泥浆后继续冲孔。如漏浆太快则应重复上述操作，直至泥浆不再下降为止。同时加强对进尺深度的测量和对冲孔情况的观察，发现异常情况及时处理。

② 在冲进过程中很容易发生钻头掉入溶洞和卡钻事故，这时需操作人员认真谨慎，根据地质资料弄清楚溶洞的分布情况，在冲进至溶洞顶板上约60cm时，应当分层抛填块石和粘土，反复冲进，严格控制冲程在1.5m左右且冲进时要打紧锤，主绳松绳量应为1～2cm为宜。当接近岩洞时同时要求定时检查冲锤、钢丝绳、桩机部件及桩机移位等情况，一般每小时要检查一次，每班交接班时仔细检查一次，并作记录，力求不因机械问题造成事故；当岩面偏斜时应及时抛填块石和膨润土块垫平桩孔孔底岩面同时严格控制进尺速度，穿过溶洞后，必要时可在溶洞区放置内护筒。

（4）比较复杂溶洞的处理方法及注意事项

① 比较复杂溶洞主要是指串珠型溶洞，此溶洞可能在同一承台位置的桩与桩之间相互串通，也可能串通到其他承台位置。若在冲孔施工中，孔内泥浆面迅速下降，应向孔内投放片石、袋装粘土及膨润土，较长时间回填土面持续下降，不能稳定，就可以判断该溶洞为串珠型溶洞或遇地下地下河。此时应根据探测资料，根据溶洞的大小来采取相应的处理措施。若溶洞不大，可灌注低标号C20素混凝土，阻隔两孔，使之无法串通；若溶洞较大，可用钢护筒跟进，一面冲孔，一面接钢护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。护筒长度L=（h+H）m（h为超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30cm的高度）。灌注混凝土及钢护筒跟进此种施工方法简单，但造价相对较高。

② 防止溶洞大量失浆造成塌孔。在溶洞钻进过程中漏浆等意外情况难以避免，同时也很难准确预测，关键是在漏浆时及时补浆补水并能及时堵漏。每跟桩施工时须有20m3泥浆做应急用，同时备有一定数量的块石和膨润土块作堵漏用，以避免大量失浆造成塌孔事故。

③ 采取复冲处理灌注不成桩的方法

溶洞在成孔时采用了相应的处理方法，但在浇筑混凝土时，因混凝土比重大，导致成孔侧壁压力增大发生而混凝土灌不满的情况。为此，可以初步判断砼流失到相连的溶洞中。这时，现场人员应及时采取相应对策，暂停或停止浇筑。若不能通过再次浇筑成桩，则需要采取复冲的办法进行处理。复冲的深度应大于原桩深度0.5cm为宜。

（5）遇石芽及岩面倾斜等地质情况的处理方法

在溶岩地区遇石芽及岩面倾斜情况会比较普遍，操作不当，可造成桩底偏位而难以成孔。因此，在施工遇此情况，应及时填充强度较高的块石或较高标号的混凝土，并保持桩径填充面的标高基本一致。目前较多采用填充强度较高的块石的方法进行处理此类问题，可以提高时效，取得效果也较好。若充填混凝土，则需要混凝土达到一定强度时才能进行冲桩施工，工效较慢，造价也较高。

（6）采取灌浆补强处理方法

由于岩溶的复杂性，未完全查清溶洞的分布情况，导致在持力层范围内仍存在有溶洞。遇到此现象，可采用高压注浆补强处理，以确保桩基的稳定性及桩的质量。具体措施如下：

① 出现孔内水泥浆液流失较大的情况时，防止浆液流失太远造成浪费，应采用间歇注浆方式，使得先注入浆液与沙子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。

② 出现溶洞灌不满的情况时，可利用高压水流往溶洞内灌入中、细砂，使溶洞填满中、细砂砾。待溶洞充填满砂砾后，然后利用高压旋喷设备，在溶洞内注入水泥浆液，使洞内砂砾与水泥浆液拌和胶结，形成固结桩体。

③ 如桩底的溶洞范围不大，但浆液渗漏较严重，则在孔口采用双液灌浆。即一边灌入水泥浆液，一边注入水玻璃，使浆液快速凝结，防止浆液渗漏，使其充填满溶洞达到补强目的。

4.结语

本工程冲孔桩为481根，复冲的桩共8根，溶洞处理回填水泥80吨，碎石回填1828m3，土方回填3600 m3。最终桩的质量一次性通过了当地质监部门的各项验收，获得各方的好评。经过这个项目冲孔成桩的工程实践，对在溶洞地区进行桩基础施工，因地质情况的复杂及地质的不同，有时需采取多种技术处理才能完成施工任务。这经验与同行们分享，希望有对类似工程施工能起借鉴作用。

参考文献：

[1]JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》

[2]GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范

[3]DBJ15-31-2003广东省《建筑地基基础设计规范》

[4]李海涛，吴初平.特大桥主桥多溶洞群处理技术[J].湖南交通科技，2006年3月第32卷第1期，P95～97

[5]2011.9《韶关XX项目高层区冲孔桩工程设计图纸》