中铁二十四局集团上海铁建公司 200070
摘要：在岩溶发育及其丰富的地区进行桩基施工难度是非常大的，本文结合合福铁路安徽段站前四标工程钟鸣特大桥岩溶区钻孔桩施工的特点及处理方法进行分析，对岩溶钻孔桩岩溶处理方法的选取进行深一步探讨，并简介一些施工中应注意事项。
关键词：岩溶处理；钻孔桩
1 工程概况
钟鸣特大桥位于铜陵县钟鸣镇内，施工里程DK141+681.045～DK149+144.735，共有桩基础2153根，桩径分为1m、1.25m、1.5m、2m四种，桩长为6-97m不等。岩溶钻孔桩底部岩层（泥质灰岩）强度δ0=600kPa至800kPa不等地质坚硬。桩长较长，且地层坚硬，故选取冲击式钻孔桩机进行施工，同时相较其它桩基施工方法，岩溶桩基施工采用冲击式钻孔桩机能大幅降低卡钻发生的概率，且在发生卡钻的情况时便于处理。
根据地质勘探资料统计，归纳出钟鸣特大桥岩溶发育的特点：
（1）溶洞高度大，钻探孔所示单个溶洞最大高度在20米以上。
（2）溶洞层数多，单根桩施工最多需穿过上下共超过七层溶洞。
（3）溶洞埋深浅，一些溶洞顶板距地表仅有十余米。
（4）岩溶发育深，下层溶洞往往埋深较深，最深可达地面以下近100米的深度，超长桩长。
（5）岩溶发育集中，多数溶洞为成片发育，溶洞相互串联。
（6）岩溶周边情况复杂，例如，69#、70#墩紧邻既有线芜铜铁路两侧，85#墩距钟鸣自来水地下取水源不足100米，109#～133#地表土为粘性极小的砂土。
2 岩溶钻孔桩施工的前置工作
2.1岩溶处理方法的备选
本工程采取了片石粘土回填、袋装水泥回填、素混凝土回填、钢护筒跟进、注浆等方法作为岩溶处理的备选方法，根据每根桩的不同情况选取一种或数种岩溶处理方法，后文将具体介绍每种方法的选用原则。
在确定了岩溶处理方法后应当积极备料，以满足岩溶处理的需求。
2.2其它岩溶区钻孔桩施工的准备工作
（1）安排桩机施工顺序，一个承台内首先施工桩长最长的桩，相隔一日再施工与之相邻的桩。
（2）熟悉掌握地质柱状图，将溶洞可能所在的位置的标高换算成孔深，对桩机作业人员进行交底，在钻进至地质柱状图所揭示的溶洞顶板以上1米处应当减小锤头的冲程。
（3）测量放样后，应设置4根坚实的护桩，在钻孔施工过程中作为参照。
3片石粘土/混凝土/其它回填物回填
3.1片石粘土回填
片石粘土回填是进行岩溶处理是最为简便与经济的一种方法。将片石粘土以一定比例混合（片石：粘土=3：1～4：1，片石直径10～50cm）后回填至钻孔桩岩溶区，再经钻锤的反复冲锤挤入溶洞内，在溶洞口形成质密的人造泥结石孔壁。
一般片石粘土回填工序为：片石粘土拌和、回填、补浆、再钻进。
此种方法，可大致将其分为两大类：
（1）漏浆，被动回填
由于冲击式钻孔桩采取泥浆护壁，当冲击入溶洞内时，或已处理的溶洞内发生人造孔壁坍塌，均会导致孔内泥浆流失，即漏浆。发生漏浆时，应需及时使用片石粘土回填的方法将漏浆口堵住，并制造新的人工孔壁。现场施工时，岩溶处理大多数回填均属于此种情况。
（2）进尺异常，主动加强
岩溶施工中，采取片石粘土回填的方法往往会产生一个误区，即不漏浆就不需要回填。很多时候即使暂未漏浆，也需采用片石粘土回填的方法对孔位进行处理。在岩层中钻进时，如遇进尺突然加快，说明该桩钻孔已进入岩溶区，未漏浆只是该溶洞内含有砂土、砾石等填充物。但此类溶洞内的填充物粘性极差，仅可维持一段时间的稳定。故应在遇到此类状况，应主动使用片石粘土回填，后反复压实，重新钻孔。实践证明，此类情况采取主动回填，要比待发生漏浆在进行回填的效果要好上数倍。
图1左图为主动回填，在溶洞底板打穿之前进行回填，再钻进时，由于溶洞底板的限制，回填的片石粘土只能被迫压缩和向溶洞内挤入，形成较厚且质地较密的人造孔壁。右图被动回填，当溶洞内有较为松软的填充物时，刚打穿溶洞时未发生漏浆，但在继续向下进行钻进过程中，由于震动，及泥浆的循环，造成上层溶洞漏浆，再进行片石粘土回填如图1右图。此时需要回填的片石粘土较多，且不易控制具体的回填米数。其次，回填米数较多，再次钻孔时，溶洞底板至孔底段的回填物被不停的压缩，不能提供足够的支撑力使更多的回填物挤入溶洞内，故此时形成的溶洞内人工造壁十分薄弱，很容易在钻孔中被震塌。
图1
3.2混凝土回填
一些孔位处于溶洞与岩层的交界处，或溶洞底部倾角过大时，经回填片石处理达不到明显效果，可采用混凝土回填的方法，一些溶洞高度过大的溶洞也可采用此种方法。
混凝土回填工艺与水下灌注桩基本相同，不再赘述，回填至溶洞顶口以上1m处左右即可，砼标号采用水下C30，回填后应当待混凝土强度达到70%以上时再恢复钻进。
3.3 其它回填物回填
袋装水泥适用于底下暗河处理，一些孔位出入地下暗河之上，回填物极易被水流冲走，此时采用袋装水泥回填能起到很好的效果。应当严格确定地下暗河标高，溶槽高度，根据溶槽口高度及桩径来控制投放袋装水泥的数量。投放时，可使用草绳或麻神等将数袋袋装水泥捆绑为一个整体，以加强袋装水泥的抗水流冲击作用。回填后以锤头压实，待强度达到后再次钻进。如此可在地下暗河的河道内形成一个袋装水泥的“坝体”，将钻孔桩的孔位与地下暗河隔离。
水泥拌土适用于岩溶裂隙，此种孔位大多表现为缓慢漏浆。选择粘性较好的粘土，但水分不宜过大，水泥采用普通硅酸盐水泥，以每方土100kg～200kg水泥的比例，使用挖机进行充分拌合。将拌制好的水泥拌土回填入待处理的孔内，每回填1至2米，应使用锤头进行压实，如此回填至溶洞上口1～2米左右即可。回填后，应间隔24小时以上才能恢复钻进。
4 钢护筒跟进
钢护筒跟进是岩溶处理的重要方法之一，它可以有效地防止钻孔桩孔内坍塌、地面下陷，对于漏砼也有一定的作用。但由于钢护筒跟进成本较大，故仅在岩溶发育丰富处、桩长超长、土层粘度极低、或溶洞埋深较浅等情形下使用。
4.1 钢护筒跟进参数选取
钢护筒跟进参数原则：起到稳定作用、满足工艺要求、经济。根据钟鸣特大桥岩溶钻孔桩施工选出钢护筒跟进的参数有：
（1）钢护筒几何结构参数：每节高1.5m、直径较桩径大20-40cm，直径小于1.5m时壁厚8mm，直径大于或等于1.5m时采用12mm。
（2）跟进参数：单层钢护筒跟进至坚硬的岩层顶口或第一层溶洞底口，多层溶洞可采取多层钢护筒跟进的方法，先外层，后内层，每加一层钢护筒，则护筒底口至下一层溶洞底口。内层钢护筒直径比外层钢护筒直径小5-15cm，同时要保证最内层护筒直径比桩径大15-25cm，防止卡钻，一般情况下钢护筒层数不超过三层。如图2
图2
4.2 钢护筒跟进工艺简要及注意事项
钢护筒跟进现场工艺流程为：钢护筒制作加工、扫孔、钢护筒逐根或数根吊装入孔焊接跟进。
注意事项：扫孔是必做准备工作，确保钢护筒顺利跟进及垂直度；溶洞区间钢护筒应采取满焊；当钢护筒遇阻时，应在护筒顶口上盖跑道板，再使用钻锤轻压；钢护筒跟进并非在孔内溶洞为空洞时进行，钢护筒所穿过的溶洞内应首先使用粘土回填后冲孔才可。
5 注浆
岩溶钻孔桩先导管法注浆，是利用钻孔，将浆液注入溶洞或裂隙中，通过置换、充填、挤压等方式以改善其物理力学性质的方法。
岩溶注浆的工艺与一般其它注浆工艺基本相同，不再过多叙述。
钟鸣特大桥共有三处使用了此法，分别是：
（1）跨芜铜铁路路基安全注浆；其原因为通过对既有线路基监测，发现临近既有线岩溶钻孔桩施工对其路基沉降影响较大，故在岩溶钻孔桩与路基间进行注浆，防止路基加速沉降。
（2）69#、70#墩钻孔桩超前注浆；该处桩径2m，桩长48-77.5m，桩径大、桩长长，且底下溶洞发育非常丰富，溶洞最大高度20余米，溶洞层数最多超过7层溶洞。采取注浆可大大缩短施工工期，同时保证桩基施工质量。
（3）85#墩钻孔桩超前注浆；该处在施工数根桩基后，发现此处距离钟鸣镇地下水取水源仅100m，长期的桩基施工造成水质轻微污染，故选取注浆方法，加快施工进度，且取消水玻璃等对水源有污染的添加剂。
6 混凝土灌注注意事项
混凝土灌注是岩溶钻孔桩施工最为关键的一步，在进行混凝土灌注时注意以下几点：
（1）混凝土坍落度不可过大，取160-180mm；
（2）除首封混凝土外，其余混凝土应缓慢进行灌注；
（3）加大导管埋深应，一般钻孔桩导管埋深取6-8m，岩溶钻孔桩加大到8-10m；
（4）导管拆卸应尽量避开溶洞处；
（5）勤测量，时刻掌握混凝土面的上升情况；
（6）当发生漏砼现象时，及时跟进导管，保证导管底口始终处于混凝土面以下且加速混凝土灌注速度；
（7）灌注完毕后，将导管留置数节于混凝土面以下观察，且每隔5-8分钟抖管一次，避免堵管，半小时液面稳定不下降，则可拔出导管，结束灌注。
7 结束语
岩溶钻孔桩施工，最为关键的是根据地质情况、周边情况以及工期状况选取合适的岩溶处理方法，在保证工期以及施工质量的前提下，尽量选取总体成本较低的施工方法。目前钟鸣特大桥桩基施工已经完毕，从桩基检测结果看分析，所选取的岩溶处理方法正确，满足了质量、工期、成本要求。
论文作者:姚健东
论文发表刊物:《基层建设》2015年9期
论文发表时间:2016/9/7
标签：溶洞论文; 岩溶论文; 钻孔论文; 粘土论文; 方法论文; 混凝土论文; 桩基论文; 《基层建设》2015年9期论文;