桥梁溶洞桩基处理方法

柳林

摘要：溶洞对桩基施工十分不利，一个无溶洞的桩基施工半个月、一个月可以完成的话，有溶洞的桩基就有可能一、二个月才能完成，如果处理不当，有的溶洞桩基长达一年、甚至更长时间才能完成，所以我们要特别重视溶洞桩基施工，尤其是无填充物的溶洞、高大溶洞、多层溶洞、深埋溶洞，要采取多种办法进行处理，保证工程质量，确保工程进度，尽量减少资金投入。

关键词：桥梁；桩基；溶洞；施工

一、修改设计，避开溶洞

l、柱桩改为扩大基础。在覆盖层较薄，溶洞顶板厚大于三倍桩径的情况下，将柱桩改为扩大基础。必要时，在第一平扩大基础四周增加地质钻孔，核实溶洞顶板厚度；当个别地方溶洞顶板厚度不合规范要求时，可以采取局部加强（短桩或压浆）的办法，人为地加厚溶洞顶板厚度。

2、柱桩改摩擦桩。覆盖层较厚（厚度在15m以上）。或溶洞埋置深度很深时，可扩大桩径，缩短桩长，由柱桩改为摩擦桩；在溶洞顶板厚度（小于5d）不符合柱桩设计要求的桩，更可按摩擦桩设计，奠基在溶洞顶板上；还可考虑增加桩数，两桩抬一柱（俗称扁担桩）的摩擦桩，尽量避开溶洞。

3、根据桥梁用途变更结构型式，如原设计为120m空心板桥，基础为12根φ100cm桩，桩长40m和12根φ100cm桩，桩长30.5m共24根柱桩，均在岩溶区，上有红粘土覆盖层lOm-15m，下有溶洞，溶洞多达10层，最大洞高5.2m，溶洞相通，施工难度难以想象。为避开桩基溶洞，变更设计为2-7m箱式通道，满足使用要求。

4、桥梁在岩溶区，桥梁高度在8m以下，而且该岩溶区能满足排洪和修筑路堤所有设计要求时，可将桥改为路堤。

5、加大跨径。增大桩径，减少桩数，避开高大溶洞，减少溶洞处理，这种情况、要经地质补勘后，进行分析后才能确定。

二、设计变截面桩，采用钢护筒护壁

变截面桩适用高大溶洞，深埋多层溶洞。钢护筒护壁有两个作用：即在钻机冲击成孔时，保护孔壁，防止垮孔；在灌注耸桩时，防止砼的压力过大，挤破护壁砼流失。变截面桩是处理大溶洞基的很好办法，该变截面桩不是桩基受力要求而变，而是为了溶洞钢护筒护壁便于下钢护筒采取的一种施工手段。

1.变截面桩桩径设计

变截面桩设计以桩底按设计桩径反推，处理一层溶洞包．埋护筒需变截面三次，如埋护筒第一节按比变截面桩径加大30cm，其它截面加大20cm计，桩顶桩径需增大70cm，处理二层溶洞桩顶桩径需增大90cm，以φ1.5m桩为例，处理一层溶洞，埋设护筒内径为220cm，如果处理两层溶洞，埋设护筒内径为240cm。如果每变一截面均按30cm加大的话，仍以φ1.5m桩为例，处理一层溶洞桩顶桩径为240cm，处理二层溶洞桩顶桩径为270cm。每交一截面加大多少视施工单位的水平和经验而定。采用变截面桩处理大溶洞，一般不宜超过二层溶洞。

2．钢护筒设计与安装

护筒设计的前提是不震打，而是放下去。

二是吊运安装采取措施使钢护筒不变形。

①第一节钢护筒，为埋在孔口护筒，第二节护筒即从第一节护筒底至溶洞顶板的钢护筒，也是最长的护筒，其作用是防止溶洞顶板击穿后孔内泥浆流失丧失水头后垮孔。保住上节孔壁的稳定，才好处理溶洞。第三、四节护筒是处理溶洞用，护筒高应比溶洞高50—80cm。

②设计钢护筒应考虑内加劲箍和护筒竖向接头不挂冲锤，要有一定的强度和刚度，不易变形，又要节省材料。

③护筒钢板厚度宜用8—1Omm，长度比较大的可考虑12mm，护筒底一节采用12mm厚钢板，钢板宽度2m，护筒接头采用12mm．钢板连接，加劲箍采用12mm钢板，焊在每节护筒的中间，形成每一米高有一加劲箍。

④护简要圆，竖向连接一定要垂直不能歪歪扭扭，给下护筒造成麻烦。

⑤变截面桩的钢筋笼按原设计，变截面段加定位钢筋，定位钢筋小于护筒内壁2—3cm，使钢筋骨架居于孔中心，不偏斜。

3、变截面桩的施工

①、埋设钢护筒，应比第一断面大30cm，深度1.5m一2.0m，也可以用人工挖孔，现浇砼护壁15-20cm．代替钢护筒。

②、在地下水少的情况下采用人工挖孔现浇砼护壁按照《溶洞桩基施工处理方法（3）》的办法施工。

③、采用挖、钻相结合的方法施工。在地下水少的情况下，桩上部采用人工挖孔，现浇砼护壁，在保证安全的前提下，15m范围内能挖多深就挖多深，挖到岩层最好，挖不下去就用钻机钻孔。挖钻相结合，适合变截面桩。

④、冲击钻成孔。溶洞桩基冲击钻机成孔工艺除第三节冲击钻机成孔工艺的要求以外，还要注意以下几点：

⑴要调整好心态，时刻记住自己在钻溶洞桩基，不要急于求成，要细心，有耐心，不能性急，要扎扎实实做好每一道工序。有的人往往在处理溶洞中嫌慢加大冲程，加黄土片石只冲一次或二次就完工，导致以后垮孔或浇注灌注桩后砼流失而返工，．有的在处理溶洞_中打高锤而卡锤，为捞锤上来花上很大的代价，有的造成埋锤，已钻的孔除作废外，还得加钻两个桩，损失更大。这是经验教训，应时刻提醒自己。

⑵按第一桩径冲孔，钻机冲到溶洞顶板嵌岩20cm至50cm左右后，第一次下钢护筒，如果溶洞顶板较薄（1m以内），继续冲至溶洞底板第一次下钢护筒后再嵌岩。

⑶下钢护筒之前，应先用检孔器检孔，检孔器应很顺利地放到底才能下，否则要对钻孔进行修正。钢护筒外直径要比检孔器小2cm左右。

⑷短的钢护筒可以用钻机吊装，长的钢护简要用吊车吊装。下钢护筒，吊运要平稳，要一求做成专用的十字吊架，吊索长短一致，垂直对称吊钢护筒四边吊环，、防止钢护筒变形，吊索要便于摘除。安装时护筒中心要对准钻孔中心，缓缓下降到底。

⑸钢护筒安装好后，浇注1.5m高的低标号水下砼固定钢护筒，保住上面不垮孔。

⑹待水下砼达到75％强度后，按第二节孔径钻锥，继续冲孔，视溶洞顶厚度，冲程由大到小，在接近溶洞顶板击穿之前，检查钻具钢丝绳完好无缺后，用小冲程击穿溶洞顶板。

⑺溶洞顶板击穿后，根据钻孔柱状图提供的地质资料，若溶洞内填充物为软塑粘土，应先投入小片石用小冲程反复冲击了3—4次，力求孔壁坚实。如果冲击进度快，说明洞内填筑不密实，再填片石冲击，直至冲击进度缓慢为止；若洞内砂卵石为主，应投入黄土加片石，反复多次冲击直至孔壁密实为止。洞内无填充物或为暗河时，应及时报告监理，业主组织有关人员进行现场办公，确定施工方案。

⑻冲孔冲至溶洞底板后，应立即组织下钢护简，注意保持孔内水头。钢护筒长度比溶洞高出50-80cm。

⑼再次浇注水下砼固定钢护筒，砼达到75％强度后，即钻孔嵌岩终孔。如果底下还有溶洞要处理，按上述方法重复进行。

⑽钢护筒的设计既考虑一定的刚度和强度，又要节约，加劲箍和接头，尽量做到不挂冲击锤，一定要按批准后的图纸施工。

⑾变截面桩灌注混凝土的技术要求对变截面桩，应从最小截面的桩孔底部开始灌注，其技术要求与等截面桩相同。灌注至扩大截面处时，导管应提升至扩大截面下约2m，应稍加大混凝土灌注速度和混凝土的坍落度；当混凝土面高于扩大截面处3m后，应将导管提升至扩大截面处上lm，继续灌注至桩顶。

三、溶洞桩基施工处理方法

1、埋置深度较浅（10m左右）洞高小于3m的单层溶洞，有填充物或无填充物的都采用黄土加小片石（粒径控制在15cm以内），用冲击钻机低冲程至少3—4次反复冲击成孔，加固护壁密度和厚度，不另外作处理；对于洞高2m以内的多层溶洞，采用同样的方法处理。在无水或地下水小的情况下．可用人工挖工，有填充物的采用现浇砼护壁，根据具体情况适当加大护壁厚度或用钢筋砼护壁；没有填充物的采用砌片石堵塞溶洞和现浇砼护壁。

2、对于洞高3m以上的大溶桐和多层溶洞，设计变截面柱桩，同样用黄土加小片石冲击钻机冲击成孔，再下钢护简。变截面的最小桩径为设计桩径。

3、洞高3m以上的单层溶洞，埋置深度较浅，在没有地下水或地下水很少的情况下，可以人工挖孔，对没有填充物溶洞，在接近溶洞顶板击穿的前二次爆破之前，应制定特别的防护安全措施，施工操作人员必须系好安全带，保证人不掉下溶洞，爆穿溶洞顶板之后，操作人员不要急于下去清渣，要用敏感的小动物，如小鸟、鸽子、小鸡等放入洞内，15-20分钟后再提上来，观其变化，判断洞内是否存在毒气，并要探明洞的高度，情况摸清后，才可下去作业。

4、溶洞填充物为砂石类土层时，可以先采用压浆，而后再成孔的方法。

5、遇到地下暗河时，应先尽量探明情况，不是很大的暗河，可采用灌注低标号水下砼封水，待砼达到一定强度后再成孔。如遇较大地下暗河时，可用钢护筒逐段隔离截断水流，无法隔离水流时，可调整桩位，增大跨径，跨越暗河。

6、遇到流砂层，可以在孔内加水泥或者砂浆进行冲击，形成较好的护壁，如果水流小，流砂层较薄时，可通过调整泥浆稠度进行冲击护壁，如果流砂层为细砂、粉砂等流动状或流砂层较厚时，必要时，也可直接采用钢护筒护壁。

7、桩底溶洞顶板厚度大于2d小于3d，且下伏溶洞高度较小时，可以先施工灌注桩，在灌注桩内予留一根内径φ80的PVC管（浇筑砼时不被击破的）或钢管，木头封端。待砼达到一定强度后，钻孔到桩底下层溶洞内进行压浆，提高溶洞内填充物的承载力。洞高小于1.0m的多层溶洞，可以先压浆，人为地加厚溶洞顶夏厚度，使之符合柱桩设计要求。

8、在桩周围用地质钻机钻孔，进行帷幕压浆。

9、旋喷，增加桩周摩阻力和改善土体承载力。

四、结语

本文章从基桩的设计环节，现场施工中对溶洞的处理方法，为今后基桩施工溶洞处理提供了宝贵的经验。

参考文献：

[1]《桥梁工程》

[2]公路工程质量检验评定标准JTG

[3]公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000

作者简介：

柳林，男，1985年2月，大学专科。