摘要：随着基础设施投资建设规模的不断加大，岩溶作为一种特殊的不良地质越来越多的出现在工程中，给工程实施带来困难。现结合工程建设实际，从技术、质量、经济、成桩效率等方面分析研究岩溶发育地区深孔成桩施工技术，总结施工经验，为类似工程施工提供借鉴。
关键词：岩溶；深孔成桩；预注浆处理；二次压浆
1 工程概况
泰东黄河公路大桥是国家高速公路网青岛至兰州高速公路泰安至东阿段跨越黄河的一座特大桥，主桥47#墩和跨大堤桥49#墩桩基穿越岩溶区，47#墩桩长95米，桩径2.2米，49#墩桩长87米，桩径1.8米。岩溶发育加之桩基深度大是本工程的施工难点。
2 施工准备
岩溶埋深大，地质勘探基础资料对岩溶情况揭示过粗，据此难以制定有针对性成桩措施。因此首要任务便是探明桩基范围内岩溶情况。本项目采用?110mm地质钻机在桩基中心位置钻探取芯，因47#、49#墩桩基均为嵌岩桩设计，钻探深度定为设计桩基底面以下10米，10米范围内又有溶洞出现的，则继续钻探至溶洞底面以下10米，直至最后10米内再无溶洞出现为止。根据芯样分析判断桩基穿越岩溶的规模、性质、结构、走向等，并据此安排下个钻探桩位（本项目采取逐桩钻探的方式）。经钻探显示，47#墩50棵桩基全部位于岩溶区，岩溶区深度在原地表以下82米至108米之间，溶洞沿桩深多为2-3层，最大溶洞高14.7米，上覆盖层为硬塑性粘土及部分粉质黏土和砂性土，接近岩溶区有少量碎石土分布。
3 施工方案
桩基采用旋挖钻和冲击钻连续施工，旋挖钻钻进至岩层上表面后换冲击钻冲击成孔，对岩溶区所有桩基采用二次压浆处理，钻孔过程中选用优质高性能PHP化学泥浆。
施工顺序：同一墩台各钻孔灌注桩施工顺序应遵从先周边孔后中间孔，先低位溶洞孔后高位溶洞孔，间隔跳打的原则，尽量避免各孔施工的相互干扰及“串孔事故”的发生。
施工中常见问题：岩溶区采用冲击钻成孔。成孔原理与其他地质（主要是石质）条件是一致的，但岩溶的特殊性还是会给成孔带来许多困难，主要有漏浆、塌孔、偏孔、卡钻、埋钻等情况。
4 施工工艺及方法
针对岩溶区桩基成孔施工过程中常见的诸多问题，根据溶洞的洞高和填充情况，主要采用回了填法及预注浆处理的方法。另外，延伸护筒法和护筒跟进二次成孔法也是当下常用的技术措施。
（1）回填法：对高度在2m以下的充填或半充填的溶洞，或高度1m以下无充填的溶洞一般采用回填粘土碎石块反复冲击成孔。及时量测钻孔深度，并与桩心钻探数据对照，当冲击钻开始接近溶洞顶部时，改用较小冲程，提升高度一般不超过50cm，轻锤慢打，可以有效避免卡钻或钻头掉入溶洞，甚至泥浆流失出现孔壁坍塌等事故。当冲孔穿透溶洞顶板后，钻孔出现漏浆现象，立即提出钻头，回填粘土碎石块，补充泥浆，直至泥浆溢出孔口，观测孔内泥浆水位变化，如果水位下降，继续回填，直至水位不再发生变化，钻机归位，下钻冲孔。必要时还可回填片石砼，待其静置数天后再冲击。这种回填、冲击往往需要经过3～4个循环才能最终挤密成孔。
（2）预注浆处理法：大型溶洞在钻孔前先采用预注浆处理，钻进至溶洞位置时再采用回填粘土碎石块反复冲击方式成孔。预注浆的目的在于充填溶洞，变大型溶洞钻孔施工为小溶洞钻孔施工或正常岩质地段钻孔施工，是岩溶区钻孔灌注桩施工的重要预处理措施。预注浆施工主要包括：注浆孔的布设、钻孔、（确定注浆控制标准、确定注浆顺序）、注浆等。
①注浆孔的布设 对钻探资料显示溶洞穿越整个孔桩的，在桩位周边对称布置4个注浆孔；对只有部分溶洞探入孔桩的，根据周边孔桩钻探资料，判断溶洞发育方向，在溶洞发育侧布置注浆孔。
②钻孔 采用?110mm地质钻机，在注浆孔位按桩位钻探资料确定的钻孔深度钻孔。单层溶洞的钻穿溶洞顶板即可，多层溶洞的需钻穿最底层溶洞顶板。
③确定注浆控制标准 充填性注浆通常采用水泥浆单液浆，对有地下水流、溶洞串通、洞室规模大的，采用双液浆可以更好的控制注浆范围，注浆压力宜控制在0.3MPa以内。注意控制压力不要过大，避免造成环境污染。
④确定注浆顺序 采用间隔、多次的方式，沿孔身自下而上逐洞注浆。
⑤注浆 按上述原则，分排逐孔注浆。注浆前对注浆系统进行耐压试验，试验压力1.5～2倍于注浆终压，检查管路是否连接正确，设备是否运转正常，有无漏水漏电情况。耐压试验合格方可开始正式注浆。
图3 冲击钻反复冲击成孔 图4 二次压浆
5 效果评价
预注浆工艺减少了漏浆问题的出现，桩基生产态势良好，经验孔，成孔后桩基的垂直度、孔径、孔底沉渣厚度等各项指标均符合设计规范要求，未出现塌孔、掉钻、卡钻事故；二次压浆工艺简单，适用性强，减少了溶洞对桩端和桩侧的影响，桩基承载力得到了提升。
6 关于偏孔问题
偏孔，多是由于发育不规则的溶洞顶板或底板岩面倾斜，冲击钻在冲击过程中钻锤和钢丝绳摆动幅度过大，致使钻头沿岩石节理面侧向滑移造成的。反复回填与地层岩性相近的片块石粘土块，反复冲砸，或灌注水下片石混凝土，于偏孔位置上方形成一段较坚硬的混合柱体后再开钻冲孔是常用的偏孔纠正处理措施。本项目所有岩溶区桩基均未发生偏孔现象。究其原因，前期逐桩地质钻探形成的钻孔，在接下来的冲击成孔施工中为冲击钻起到了较好导向作用是关键。
7 主要工作和创新点：
（1）厚大粘土层采用湿式旋挖钻成孔，加快了成孔速度，缩短了施工周期，有利于孔壁稳定不坍塌。
（2）针对岩溶发育区地质情况复杂多变，提出了对溶洞进行预处理的方法，通过预处理大大降低了钻孔过程中泥浆流失、塌孔等质量问题发生的频率。
（3）在深桩工程施工中，针对仅依靠孔内土自造泥浆传统工艺的缺点提出了采用膨润土、烧碱、羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺等几种材料的造浆技术，通过试验得出合理配合比。这就是不分散、低固相、高粘度的PHP化学泥浆，很好的克服了自造泥浆浮渣及护壁能力差的缺点。
（4）开发专用钢筋笼加工内支撑杆件系统及钢筋笼下放限位装置，加快了钢筋笼成型效率，保证钢筋笼的垂直度和减少了钢筋笼下放过程中对溶洞区的扰动。
（5）二次压浆，工艺简单，适用性强，提高了桩基承载力。
论文作者:李金志
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/11
标签：溶洞论文; 岩溶论文; 桩基论文; 钻孔论文; 注浆论文; 冲击钻论文; 泥浆论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;