如何在岩溶地质进行桥梁桩基础施工

周晓明

摘要：在岩溶地区进行桥梁桩基施工是比较困难的，如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得尤为重要。本文重点对岩溶地质条件下的桥梁桩基础施工技术和质量控制措施进行了探讨。

关键词：岩溶地质；桥梁桩基础；施工技术

一、岩溶地质桥梁桩基础溶洞作为一种不良地质具有无规律性且难以直观察觉等特点，一直以来是基础设计及施工的难题。岩溶，又称喀斯特(Karst)，是一种不良地质现象。岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石(如石灰岩、石膏等)，受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。岩溶区，由于桥址下伏岩溶发育，基岩形态复杂，溶洞众多且具有一定的连通性，因此其基础施工，特别是桩基础施工过程中常遇到上覆地层坍塌、岩面突变、溶洞漏水漏浆等复杂问题，给岩溶区桥梁施工带来一定困难。因此，在施工过程中要认清施工所在地溶洞发育情况，并根据溶洞见洞率和溶洞的大小及填充物质的特征，采用不同的施工方法，十分重要。

二、岩溶地质桥梁桩基础施工技术由于溶洞的规模和类型不同，它们对桥梁稳定性的影响程度也不同，当然对其处理的方法也应有所不同。

（一）小型溶洞的钻孔处理对于高度小于5米的小型溶洞，可以采用抛填片石法进行处理。

在钻孔进入溶洞区时，首先可从孔内泥浆的变化来判断溶洞是否存在地下水流。如孔内泥浆突然下沉，反复加浆能保持孔内泥浆和水位稳定，说明此处溶洞没有地下水流。如孔内泥浆无法灌满，且泥浆稠度不断变化，说明此处溶洞有地下水流。

对无地下水流的小溶洞，当钻至离溶洞顶部0.5m时，冲击钻由高冲程施工转向低冲程施工，逐渐将洞顶击穿。一旦发现泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石，仍采用小冲程轻砸，让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。这样反复抛填片石冲挤，使片石往桩孔四周的溶洞区内排挤，直至桩孔外溶洞区内挤满片石，形成护壁。抛填片石时可适当掺入适量的碎石土，以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度。

对于有地下水流的小型溶洞，如果地下水流较缓，孔内水位比较稳定，则仍可采用抛填片石进行处理，且抛填时可掺入适量的碎石土及絮状物，仍至整袋水泥，以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度和强度，减小地下水流速度或阻隔地下水流。如果反复漏浆，则可考虑参照中型溶洞处理措施处理。

（二）中型溶洞的施工处理高度在5-8m的中型溶洞，如果仅采用抛填片石的方法，通常会出现反复漏浆的现象，无法有效治理，因为片石护壁在自重及振动的作用下容易垮塌，一般采用钢护筒跟进的方法进行处理。当冲击穿过溶洞顶部后，用钢丝绳活扣绑住护筒，用吊机(或钻机自吊)把护筒放至孔底。注意在沉入护筒前，应采用检孔器检查钻孔的大小及倾斜度，保证护筒能顺利沉入溶洞区内。护筒长度一般宜比超前钻所确定的溶洞高度值长3米。在内护筒底部100cm范围内导管灌填小碎石素水泥混凝土，待固结后即可重新冲孔至终孔标高。但钢护筒长度太长也会给施工及后续施工带来一定困难。

溶洞较大，单层或者多层溶洞成垂直穿珠带状情况下，采用钢护筒跳进法施工，该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内，当桩孔穿过多个溶洞并且成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个位置堵漏。

（三）大型溶洞的处理针对高度大于8m的溶洞，采用帷幕注浆法，注浆采用水泥砂浆注浆，单管注浆，注浆压力为0.5—1.0Mpa，注浆范围为整个溶洞高度，帷幕的范围以桩中心以外5m，每隔一米提管一次，注浆孔间距3—5m，根据测量放样成梅花形布置。在距离桩周边5米的范围布置钻孔位置，钻孔位置不得随意调整，钻孔位置需设置护桩。选用合适地质钻机或者潜孔钻机并配置好压浆机，保证注浆工作与钻桩工作同步，成孔空闲时间不宜过长。钻孔采用隔行跳打，不得漏钻，要求孔壁垂直。成孔后，及时安放注浆管，连接注浆机，调整设备，拌合水泥浆，拌合好的浆液中不得有结块，确保设备工作正常。先将注浆管位置设置在距离孔底0.5m处，注浆开始采用0.4Mpa的注浆压力，在预定的位置上，采用低压送浆，在浆液充足后采用1.0Mpa的压力持压应大于10分钟，然后提管1m，继续下一阶段的注浆工作。

三、岩溶地质桥梁桩基础施工应用（一）工程概况某公路有一座简支梁桥，全长170.5m，桥梁整体布置为6孔，跨径为25m，桥面宽8.5m，上部结构由5根纵梁和桥面板组成的梁板式钢筋砼简支梁桥，梁和桥面板现浇组合成整体，全桥桥墩均采用双柱墩。根据已钻探的地质资料统计，本工程桩位共有多处存在溶洞，其中溶洞高为0m～3.0m占74.15%;洞高为3.0m～5.0m，占13.8%;其余的占11.7%。

（二）施工方案的确定当有溶洞的桩基地层中无较厚砂砾层或砂层，且溶洞水位较低时采用挖孔桩的方案较为适宜。本工程中的靠山体部分1#2由于靠近山体，且其施工条件的限制，加上其桩长为10m～12m之间，所以主要采用挖孔桩成孔，5号台墩为明挖扩大基础。其余大部分桩基础采用钻孔法成孔，其地层中有较厚的中粗砂层、风化严重的砾石、碎石;地下涌水量较大等;当溶洞上方有较厚的砂砾层时，采用护筒跟进的方法，以防止坍孔。

（三）钻孔桩施工技术要点1、钻机类型选择本大桥钻孔桩穿过黏土、粉质黏土、中粗砂类土、泥灰岩、石灰岩。根据地质状况，选择桅杆式冲击钻机，这种冲击钻机可根据岩层硬度随时调整钻头提升高度（冲程），具有冲击能量大的特点。

2、钻孔顺序我们采取钻探和物探相结合的原则，在逐墩、逐桩进行地质钻探的基础上，我们又做了全桥详细的逐墩的物探，以弄清各墩、各桩的覆盖层厚度、土洞、溶洞位置、数量多少及填充状况。钻孔施工，根据钻探和物探资料的地质结构来选择桩位钻孔顺序，显得尤其重要。

本大桥钻孔桩施工选择桩位钻孔顺序的基本原则是：对于不等长桩桥墩，钻孔施工遵循先长桩，后短桩的施工顺序。同一墩位的钻孔顺序，按溶洞由深到浅、由多（串珠状）到少，先施工边位桩、角位桩，这样施工有利于及时封闭溶洞，阻断溶洞通道，以利下一根桩的施工。

3、泥浆护壁泥浆的制备：粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好，但应尽量就地取材。经过野外鉴定，具有下列特征的土，可符合上述要求作为调制泥浆的原料。自然风干后，用手不易掰开捏碎；用刀切开时，切面光滑，颜色较深；水浸湿后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指搓捻，感觉砂粒不多。浸水后能大量膨胀。一般可选塑性指数大于25，粒径小于0.005mm颗粒含量多于总量50%的粘土制浆。当缺少适宜的粘土时，可用略差的粘土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘土；若采用粘质土时，其塑性指数不宜小于15，大于0.1mm的颗粒不宜超过6%。所选粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。制浆前，应先把粘土块尽量打碎，先往护筒内注入水，然后按计算需要粘土量，往护筒内分批投放粘土，并用钻头小冲程反复冲砸，直至泥浆均匀。

4、溶洞串孔漏浆本大桥岩溶强发育地层，溶洞呈串珠状分布。其中13号墩串珠状溶洞多达13个，溶洞高度一般在2～8m之间。其中16号墩溶洞高度25.5m，钻孔遇溶洞率66.1%～71.9%，岩溶强烈发育地段达90～100%，半充填和无充填型空溶洞连通性较好。为了加快施工进度、确保工期，同一墩位上2～3台钻机同时进行钻孔施工，往往会出现溶洞串孔频繁漏浆，采用片石粘土回填处理溶洞串孔漏浆其效果较差。溶洞串孔漏浆处理方法可采取灌注水下混凝土封闭溶洞，阻断溶洞通道；将钻头提升出孔外往钻孔内灌注水下混凝土，灌注面应高于溶洞顶面2～3m，待水下混凝土灌注面稳定0.5～1.0小时后再拔出导管，以确保水下混凝土充分地封闭了溶洞，待水下混凝土达到一定强度（1～2天）再开钻。荆河特大桥289#、290#等桥墩溶洞串孔频繁漏浆，采取灌注水下混凝土封闭溶洞，阻断溶洞通道后成孔顺利，效果显著。

结束语溶岩桩基施工工艺不同于一般桩基施工，必须结合地质，选典型地方进行试桩后果断选择可行方案，过程中及时果断对特殊地质进行预防措施，从而减少了施工风险和投入。

参考文献[1]林国华.浅谈岩溶地区桥梁桩基成桩工艺与质量控制[J].商品与质量?学术观察，2011年7期.[2]龙勍.岩溶地区桥梁桩基础施工技术[J].交通世界（建养机械），2013年8期.