摘要：本文针对沪昆客专江西段HKJX-7标岩溶特别发育地区，桥梁钻孔桩在不同类型岩溶地质情况下，出现漏浆、卡钻、塌孔、斜孔等情况，通过现场施工研究、总结形成了一套比较成熟的桥梁桩基岩溶处理措施和方法。
关键词：桥梁桩基；岩溶处理；措施
引言：岩溶地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀所形成的地表或地下形态的总称，其中影响桥梁桩基成孔的岩溶结构主要有溶洞、溶沟、裂隙等。文中提供沪昆客专江西段HKJX-7标项目桥梁桩基施工成孔的实例具体分析在不同岩溶地址条件下桩基成孔措施，以便给类似工程提供参考依据。
1.工程概况
沪昆客专江西段HKJX-7标段内桥梁桩基嵌岩桩11760根，有溶洞的8567根，见溶率达72.8%。其中存在0-2米高溶洞的2729根占23.2%，2-5米高溶洞的2985根占25.4%、5-10米高溶洞的1648根占14%、10米以上溶洞的1205根占10.2%，存在串珠状溶洞的1705根占16.5%。岩溶异常发育，以无填充或半填充溶洞为主，施工难度极大。
根据溶洞的发育规模而在钻孔时采取相应的应对措施，需对溶洞做判断和分类，按照溶洞的大小及有无充填物情况，溶洞大致可分为小型溶洞、一般溶洞、大型溶洞、特大型溶洞等。
2.岩溶地质常遇到的现象
1）岩溶地质钻孔过程中，击穿溶洞顶板岩石后，孔内护壁泥浆会迅速涌入溶洞内，在粘土层内已经成孔部位因没有泥浆护壁马上会出塌孔。
2）部分桩基处于岩溶斜面上，钻孔过程中会出现空中一边已经进入岩层，而另外一边还在粘土层或是在溶洞，在钻孔过程中会出现钻头在钻进冲击时向软弱土层或是溶洞内摆动，出现成孔不垂直，从而影响下道工序的施工，必须进行校正。
3）在施工过程中会遇到珠串状的溶洞，这种地质主要是溶洞高度不是很大，但是溶洞层数很多，最多达十几层以上，溶洞体积庞大，极易塌孔、卡钻，过程中每遇到一层溶洞都要进行及时的处理，成孔非常缓慢。
3.处理措施
采用有效的桩基溶洞处理方式，保证桩基施工质量，同时也大大提高了桩基成桩效率，从而满足桥梁施工工期，最终为项目节约成本投入起到不可估量的效用。
3.1超前预注浆
3.1.1施工准备
研究设计图纸的钻探地质资料，判断是否需采取注浆措施，确定注浆孔网布置，注浆孔深度。
3.1.2岩溶施工顺序
a施工准备：进行场地平整、压实，保证钻机在施工过程不发生倾斜。由技术人员放样出孔位，对作业人员进行高程及地质柱状图交底。对原材料进行检测试验，确定施工配合比，并张贴于施工作业现场。施工用水在使用前，必须经过检测部门检测，合格后方可以施工。在施工现场备足够的水泥、中粗砂和施工用水。
b钻机就位：钻机进行拼装组合，用吊车将钻机就位，钻机下必须用方木支垫，调整钻机的垂直度，确保桩位准确、钻杆垂直，进行开钻。施工顺序先施工溶洞大、无填充物、多层溶洞，先四周再中间。
c钻孔：钻孔直径采用100mm，在桩基中心位置布设。在钻孔过程中，做好钻孔记录，留存好岩芯，与设计柱状图进行对比，如地质情况与设计不符，应及时通知技术人员与设计单位进行联系，现场核查，确定后方可成孔。如溶洞无填充物则钻穿至最底层溶洞顶板即可成孔；如溶洞内有填充物，则钻至最底层溶洞底板以上50cm即可。
d浆液制作：单液为水泥浆，水泥浆液，水灰比为0.8：1～1：1，双液为水泥浆和水玻璃，水玻璃参数为38～43°Be，模数为2.4～3.0，单液注浆主要针对无充填物溶洞进行注浆填充处理，双液注浆主要是针对溶洞内有充填物，具有整体固结充填物作用。
e注浆：注浆管直径不小于50mm，当孔深达到要求后，下注浆导管，导管下至钻孔孔底，注浆孔口采用C15混凝土封堵，注浆部位为溶洞，注浆压力一般为0.1-0.3MPa。注浆结束标准为：注浆压力维持0.2MPa不变，注浆段的进浆量小于0.6升/min，进浆量明显减少，维持时间不少于30min。根据溶洞的发育情况进行间歇式注浆。如遇岩溶通道、较大溶洞和裂隙，视具体情况而定，先灌注中粗砂或稀的水泥浆对溶隙腔体进行填充，再采用水泥浆或双液注浆，全填充的溶洞一般采用单液注浆。
f移位：钻机移位，施工下一个孔位。
g成品保护：在注浆完成10天左右，方可进行钻孔桩施工。同一承台范围内不允许注浆和钻孔桩同时作业施工。
3.2反复回填复钻
3.2.1使用范围
回填主要适用于小型溶洞和一般溶洞桩基处理措施，以及大型和特大型溶洞的岩溶桩基处理辅助措施，但该方法需配备大量施工机械配合，相对钢护筒跟进处理施工周期较长。
3.2.2施工准备
根据溶洞大小备足水、粘土、片石等必备材料，确保在孔内泥浆突然流失时，及时补充孔内水头，不致发生塌孔。片石粒径易选取10～25cm，粘土选用潮湿的块状粘土，在钻孔场地旁要开挖一个泥浆池能够储存120m3左右的泥浆。
3.2.3施工过程
在开钻前准备一定数量的粘土块及小于25cm的片石。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在施工中，钻孔进入岩溶地层时，投入大量潮湿的粘土块和片石并立即补水，利用钻头冲击粘土块和片石挤入溶洞及其裂缝中，堵住溶洞和岩溶裂隙，形成一个封闭的环形壁，完成钻孔桩施工成桩，处理方法为：
a钻至离溶洞顶部1米左右时，准备足够的小片石（粒径为10～20cm）和粘土，粘土做成泥球（15～20cm大小），对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。
b钻至离溶洞顶部1m左右时，在1～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。
c对于空溶洞或半充填的溶洞，在击穿洞顶之前，应有专人密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，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，进行冲砸堵漏，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。
d对于溶洞内填充物为软弱粘性土或淤泥的溶洞，进入溶洞后也应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲砸固壁。
e钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况，以便判断是否歪钻。若歪钻应按1：1的比例回填粘土和片石至溶洞顶板0.5m以上，重新冲砸。
回填材料主要采用直径10～25cm的片石掺优质粘土按7：3～5：5比例混合后采用挖掘机回填至孔内。因片石粘土混合料不具备流动性，回填高度根据溶洞规模确定。对于大型溶洞往往要进行多次回填复钻才能成孔，第一次可尽量多回填，且回填的片石直径要大、所占比例要高，使回填料在溶腔内部尽快形成堆积体，利用钻头反复冲压使混合料扩散以充填溶洞形成土石护壁。后续回填的高度可逐步降低，但不低于溶洞顶板4m以上，混合料中要增加粘土掺量，缩小片石直径，必要时还可混填袋装水泥提高造壁效率，缩短施工周期。
3.2.4施工中遇到的问题及处理方法
在溶洞中钻进，由于孔桩进入溶洞范围内，溶洞不是整齐的，顶板和底板犬牙交错，高低不平，钻进溶洞顶板及底板都存在一个斜面开孔问题，因此必须采取相应措施。根据地质柱状图掌握钻进标高或冲击声判断，钻进接近顶板0.3～0.5m时应控制冲程在1.0m以内，空洞内钻进须分层回填粘土和片石块（边长10～15cm），经反复冲砸以形成泥壁，堵塞原洞内填充物的活动通道，防止孔壁坍塌和泥浆流失。钻头在洞内冲击高低不平的岩面时，或一面有岩，一面悬空时，容易造成卡钻或斜孔事故。纠偏方法仍然是抛填片石和粘土，用低冲程打密，反复循环多次，保证冲孔质量。如遇到以上问题，经过多次回填仍无明显效果时，可采取以下两种方法进行处理：
a如果遇到探头石，可在探头石一侧打眼放炮，将探头石炸掉，然后继续冲孔。
b灌注低标号砼至不均匀岩面以上1.0m左右，待3天后混凝土基本凝固后再继续冲孔。
3.3钢护筒跟进
3.3.1施工准备
根据桩基地质展示图，推算处需要钢护筒需求量，按照孔径准备一定数量的钢护筒，根据施工作业面的规模准备好相关施工机械，吊车、平板车、振动锤、挖机等，保证材料顺利的吊装运输至施工现场，随时可以开始钢护筒跟进施工。
对于穿越串珠状溶洞或溶洞高度2～5m时采用单层钢护筒跟进，起到导向、保护孔口避免塌孔的作用。对于桩长较长、地质较复杂等施工周期较长的桩采用钢护筒跟进，否则一旦出现塌孔甚至引起体表塌陷，还可能造成埋钻，将耗费数倍的人力、物力、财力和时间来处理。
在钻孔达到一定的深度时及时跟进钢护筒，保证能顺利跟进且护筒外壁与孔壁形成密贴，防止护筒下沉或漏浆，如钢护筒标准长度12米，则钻孔深度在11米左右时就要跟进护筒，深度太浅护筒可能无法完全跟进，太深则护筒外围可能脱空影响护筒护壁效果，因此钢护筒跟进在地质情况较好地段钻进至11m左右进行钢护筒跟进，地质状况较差地段一般在钻孔6～8m左右进行钢护筒接长跟进。钢护筒跟进的桩位钻孔直径及护筒直径要比设计桩径大，护筒直径宜比桩径大15～25cm，钻孔直径宜比钢护筒直径小5～10cm，施工中严格控制钻孔和钢护筒跟进的垂直度，从而保证钻孔桩的垂直度。
钢护筒跟进处理后，桩基在钻进过程中不会再出现塌孔、卡锤等现象，提高了成桩质量和成桩效率。对于覆盖层较厚，护筒跟进长度较大的钢护筒壁厚应适当加厚，否则钢护筒会被挤压变形无法成孔。如黄梅塘特大桥155-2#桩桩长31米，溶洞高2.3米，采用钢护筒跟进处理岩溶，自2011年5月17日开钻，5月20日成桩，是共用时4天，效果显著。
3.4双层或多层钢护筒跟进
规模非常大或串珠状的溶洞，采用上述方法仍不能有效封闭溶洞，则采取双层或多层钢护筒跟进。双层钢护筒跟进法的护筒直径、壁厚根据溶洞规模、埋深及预定的跟进深度选定。开孔时采用比设计桩径大一级别的钻头引孔跟进外层钢护筒，达到预定深度后跟进内层钢护筒，再采用设计桩径的钻头钻孔，内层钢护筒跟进深度根据现场实际情况确定。
该方法成本较高，相互配合机具多，对钻机功率要求高，须同时配备两枚钻头，内外层钢护筒跟进接长麻烦，接长、跟进控制精度要求高，工序复杂。该方法适用于施工难度极大的桩位。
3.5素砼充填
当遇到斜孔或是溶洞顶板突然被击穿漏浆的现象时，应提出钻头及时补浆，立即下放导管，组织砼到位灌注，灌注高度控制在溶洞顶板顶1～1.5m即可，拆管后可用钻头挤压砼使其充分封闭通道，待砼达到设计强度80%以后再进行钻孔即可。对于溶洞为半填充、无填充或地下水丰富且具有流动性的，采用素砼回填填充封闭溶洞溶槽效果显著，方法简便，尤其是对小型空洞通道畅通的采用此方法能快速有效封闭溶洞。但该方法较回填片石粘土混合料成本高，对全填充型溶洞处理效果不佳。
4.结语
鉴于地下岩溶的不可控性，在施工过程中，岩溶处理难度巨大，钻孔桩施工潜存的塌孔、掉钻头，隧道掉块、坍塌等风险机率非常高。施工中，钻孔桩施工我们只能通过超前预处理（预注浆、钢护筒等）、钻进中反复充填（片石、粘土、混凝土等）等措施保证桩基实体质量和成桩效率。针对不同类型的岩溶地质采取不同的处理措施，加快了施工进度，降低了施工成本，确保了施工质量和工期要求，对类似岩溶桩基施工有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]《高速铁路岩溶地质条件下钻孔转施工工艺试验研究》（作者：胡蓉 文献编号：天津300222）.
[2]《浅谈岩溶地段隧道处理措施》（作者：陈大军 隧道建设，2001，21（4）：8-12.
[3]《高速铁路路基工程施工质量验收标准》TB10751-2010 J1147-2011.
论文作者:周振刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/17
标签：溶洞论文; 钻孔论文; 岩溶论文; 桩基论文; 粘土论文; 注浆论文; 钻头论文; 《基层建设》2018年第6期论文;