摘要：喀斯特地貌被称为岩溶地貌，喀斯特地区地质条件复杂，地下水丰富，溶洞穴发育时，给桥梁桩基的施工带来了很大的困难。该地区桩基施工必须采用可靠的施工技术和质量控制措施。根据高铁桥梁钻孔灌注桩的施工经验，在岩溶洞地区不同地质条件下，采用岩溶灌浆、护筒跟进、回填石料、回填混凝土等常规施工方案，结合钻孔、回填钢筋混凝土等，克服了多层岩溶桩基础的施工问题。
关键词：斜岩；岩溶；桩基；冲击钻进
地貌植被稀少，地形十分复杂，在岩溶地貌上修建桥梁是非常困难的。如果不能严格控制钻孔灌注桩的施工质量，掌握斜向多层喀斯特桩基础施工技术，则会降低桥梁的承载能力，降低使用寿命，造成大面积坍塌，严重影响施工进度，甚至造成重大建筑事故。
1 施工准备
1.1施工预案
岩溶层中岩面和各层溶洞的顶盖和底板不均匀，差异很大。溶洞有填充过的，也存在空洞，施工中常出现泥浆损失、坍塌、钻孔、局部钻孔等严重损失。例如，在钻进过程中很难打桩，为了保证钻孔中孔洞的顺利通过，必须根据桩柱的地质位置，经过分析，通过岩溶洞的桩基、洞顶的厚度、洞窟的大小、范围和性质，洞窟的解决方案事先准备好。操作人员和现场管理人员应清楚了解情况，进一步了解地质情况，随时修改技术措施。
1.2钻具选择
岩溶开发区石灰岩较厚，因此选用冲击钻机。在钻孔时，冲能控制在2-6 t?m。因为冲能过小对孔壁裂隙和孔壁周边的溶洞槽挤压能力小，孔壁不够密实易于渗漏，同时破碎能力小，进尺慢但冲能过大通过顶板速度快，易于卡钻，同时所成孔径较设计大得多。
1.3钻孔顺序
由于岩溶地貌复杂，溶沟、溶槽和岩溶洞穴相互连接，桥墩的开孔顺序十分讲究，根据岩溶裂缝的方向、岩溶洞窟的大小、岩石的大小、岩石的表面等情况，先模拟围棋投子的方法，然后在桩与桩之间逐渐地进行施工。
1.4超前地质钻孔
为探明地质条件，勘察单位应将钻孔灌注桩打入整个桥梁墩台，绘制整个场地的工程地质剖面图，判断洞室方向和裂缝的发育情况，掌握准确的部位。同时，每个孔都要钻到设计标高以下5米处，这样才能保证底板的厚度。
2 施工技术措施
2.1高度小于I m发育面积小的溶洞
这种溶洞处理非常方便，在开钻前准备20 m3左右的粘土袋及部分小于250 mm的片石。在钻孔距溶洞顶板1 m后利用0.5m左右的冲程钻进且制备20 m3左右比重为1.3-1.4 g/cm2的泥浆，可一边补浆一边投掷粘土袋及片石，然后钻机小冲程冲击，直至不再漏浆为止。
2.2高度在1-4 m巨发育较大的溶洞
这种溶洞处理较为麻烦，因为在溶洞击穿后，泥浆突然下降可达10 m之多，所以在此类桩基施钻前，护筒埋深必须超过易坍塌地层1 m以上。在距溶洞顶板1 m左右时，要制备大量比重为1.4g/m2的泥浆、粘土袋、150--250 mm片石、两台以上的泥浆泵、挖机、翻斗车等，且要有随时制造泥浆的能力，在击穿溶洞后，立即补浆及投掷片石加粘回填反复冲击直到形成泥石护壁，不再漏浆为止。但机具及人员不得离开，待顺利穿过溶洞后再调走。
2.3高度大于4 m的溶洞
对于地质资料显示存在溶洞或土洞的桩位以及经分析可能存在溶洞的桩孔，特别是半填充或无填充物的溶洞，采用小钻头进行正循环超前钻，钻穿溶洞、土洞顶板直至终孔标高，补充优质泥浆以及用锯末和粘塑土加水拌成软塑状的混合物，使其填满溶洞，观察24 h后，如情况正常，再正式开始钻孔或冲孔。
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2.4穿越洞高较大且填充物为流塑状溶洞
由于溶洞较高，且泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，如果采用单一的回填片石和砾石等或回填片石后下钢护筒的方法，回填物可能随流塑状填充物涌向桩孔，抛填数量难以估计，清孔困难，在施工硅灌注桩时存在质量隐患，且大量泥浆涌人桩孔或硷大量流失极易造成断桩。因此，在穿越填充物为流塑状的大尺寸溶洞时，钻孔至溶洞底板后，不用清孔，即向孔内灌注水下硅到溶洞顶0.5 m左右，待硅达到7 d强度后，重新钻进。灌注的硅会在桩孔周围形成一个圆形或半圆形围护，有效防止溶洞内流塑状填充物涌人或硅流失引起断桩。
2.5裂隙漏浆处理
在桥址区，不但岩溶大量存在，而且裂隙也非常发育，所以分清裂隙及溶洞非常重要。裂隙的判断，桩基施工由于隐蔽性，情况不是很明了，当发生漏浆时，只有根据经验和反应在地表的某些现象判断。一般来说，有裂隙的孔底是硬底，而溶洞则是软底或空底，可根据落锤的感觉及进尺的快慢来判断，落锤有回弹感、进尺慢为裂隙，反之为溶洞。其次可从漏浆的速度和进程来分析，一般溶洞的漏浆有突发性、漏浆量大，而且停止较快。裂缝的漏浆也有漏浆巨大的，但裂隙的漏浆一般停止较为缓慢。
3 重大工程技术问题探讨
3.1泥浆造壁问题
对一般性隐形小溶洞应侧重于加强泥浆造壁护壁功能。在一般地层进行钻孔桩施工，泥浆护壁的效果好坏是成孔的关键。但在岩溶地区除在施工中加强泥护壁外，还存在一个通过溶洞的造壁问题。这是因为溶洞内填充物种类多且性质复杂，多为塑性或流塑性。因此，在配制优质泥浆护壁的基础上，对不同溶洞内土的不同性质，按一定的比例分别加入水泥、木屑、草袋、碎石等混合材料。这些加入的材料经钻头的冲击捣动作用，将挤入溶洞周边和岩溶裂缝中，这就既可以达到溶洞孔壁封闭环的形成，又能增强泥浆护壁的效果。
3.2岩溶区斜面或遇孤石施工方案
由于岩面倾斜，岩质软硬不均，造成钻头刃脚受力偏心，以至产生偏孔、斜孔、弯孔故障。岩面倾斜判断：一是根据设计提供的地质钻探剖面图；二是在施钻过程中通过观察钻绳的摆动和听冲击声音的变化来判断。
3.3穿越大溶洞顶板时卡钻、掉钻问题
在施钻过程中由于施工不当，在穿越顶板厚度时经常发生卡钻头，或由于严重失浆，孔内失去压力平衡，导致钻头斜卧在溶洞内或塌孔埋钻头等现象。为了避免或者减少这种事故的发生，利用缓冲原理来攻克这个难关。当钻进接近穿越顶板进入溶洞前，在顶板已成孔段内回填混合材料1 m。同时变为小冲程，先放小钻头冲击，然后再用标准钻头扩孔成桩。如孔内水位急剧下降时，应立即向孔内补充水泥浆，保持孔内水头高度，将钻头提起，然后投放赫土、碎石、片石，采用小冲程冲击，每循环进尺50-100 mm，待填充物完全挤入溶洞内后，再加大冲程造孔。
4 施工注意事项
在岩溶地区施工时，应特别准备应急物资和设备。主要内容如下：根据岩溶洞口大小预先准备泥浆池，随时准备2余台泥浆泵、挖掘机和翻斗车。当靠近大洞穴的屋顶时，最好晚上不要工作。当大桥刚开始施工时，是由于夜间施工中泥浆的突然大量流失，调整机械的不便，容易导致坍塌。
注意岩溶区水下混凝土灌注。冲击终孔后，紧接着清孔、下笼、下导管、灌注硅，这一过程的各道工序必须紧扣，尽最大可能缩短时间。硅供量要保证且和易性流动性要好，坍落度严格控制在180-220 mm。部分岩溶桩基在灌注过程中或灌注完毕后都有可能发生硅面突然下沉的现象，所以要特别注意，在灌注完毕后还需观察30 min，待稳定后再拆除导管。
对于有流砂层填充物的大溶洞，在清孔过程中常常发生孔壁周围流沙塌落，此类桩基清孔完毕后，钢筋笼到位，如果出现流沙坍落达1 m左右，就必须重新冲孔，而且有可能反复出现，这类溶洞严重影响工期，建议一开始就采用钢护筒跟进处理，因为此类护壁事先虽然加强了，在冲击和灌注前清孔时都有可能发生流沙塌落现象，采用护筒跟进比较保险。
5 总结
实践证明，采用上述施工方法是可行和有效的，在已经施工的桩基中，经检验成桩合格率达到100%。通过对该桥的岩溶地区桩基础施工和检测的总结，可为岩溶地区桥梁钻孔桩基础施工提供经验。
参考文献
[1]王猛，何华.岩溶地层桥梁钻孔桩基施工技术[J].施工技术，2006（S1）：34-37.
[2]蒋磊林.岩溶地层冲击钻进成孔灌注桩施工[J].西部探矿工程，2003（1）：114-115.
论文作者:吴根军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/1
标签：溶洞论文; 岩溶论文; 钻孔论文; 泥浆论文; 桩基论文; 顶板论文; 裂隙论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;