中国铁建港航局集团路桥公司 广西省南宁市 530000
摘要：本文以贵广客运专线七标第三项目部管段内位于岩溶极度发育的五座大桥钻孔桩施工为实例，主要阐述岩溶地区钻孔灌注桩的溶洞处理的工艺原理、方案的选择、针对不同类型及大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等，通过本工程试验及实践，使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术得到了成功验证和发展，取得了较为成熟的经验。
关键词：贵广客专；岩溶地区；钻孔桩基础；溶洞处理
1、工程简介
（1）新建贵广铁路设计行车速度300km/h，双线线间距为4.8m，设计荷载为ZK活载，桥面铺设双块式无砟轨道。（2）贵广铁路岩溶桩基集中在广西壮族自治区桂林市恭城县境内，第三项目部地处典型的喀斯特地貌，据地质资料揭示，峻山坪双线大桥、黄皮冲水库双线特大桥、松树岭双线特大桥、廖洞苦竹河双线特大桥、庙背苦竹河双线特大桥都位于溶岩极度发育地区，桥位覆盖层较厚，上覆层以砂砾石或松软土为主，下伏可溶性灰岩，裂隙发育，或有大、小不等的溶洞，最大溶洞高度达29.1m，溶洞串最多个数达6层。桥梁基础采用桩基、承台结构，设计为嵌岩桩或摩擦桩，共1539根，孔径为φ1.00m、φ1.25m、φ1.5m，最长桩长75.5m。（3）桂林地区4～9月份为雨季，地表水十分充足，其它月份为旱季，桥位地下水位较高。
2 溶洞的分类
根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，溶洞可分为以下几种类型：
2.1 按溶洞腔体高度大小分
（1）大溶洞：溶洞高度＞3m；（2）小溶洞：溶洞高度＜3m。
2.2 按溶洞填充状态分
（1）全填充溶洞：洞内充填满水、稀泥、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状；（2）半填充溶洞：洞内约一半有填充物，顶部为空腔；（3）无填充溶洞：洞内无填充物即空洞。
2.3 按是否漏水分
（1）全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；（2）半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；（3）不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。
2.4 按溶洞垂向个数分
（1）单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；（2）多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。
3 溶洞处理方法
3.1 抛填法
该方法在目前的桩基施工中均有运用，工艺比较成熟，效果较好；适用范围也比较广，主要适用在：（1）溶洞的范围小，溶洞高度小于1m，则往桩孔中抛填片石、粘土（比例1：1），高于溶洞2-3m，先用小冲程（60-80cm）冲击，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工，如图1所示。
（3）对于裂隙比较发育的岩溶地质，一般同一墩（台）位处的几个桩基具有较强的连通性，采用回填少量片石、大量黏土（掺少许水泥）的方法进行处理。
松树岭双线特大桥0号台处岩溶裂隙极为发育，并且可从地质剖面图可看出岩溶连通性较强。0-8#桩基首先施工，钻孔到达灰岩裂隙发育处时，漏浆量较大，首先回填少量小片石和大量黏土，再补充浆液，加大泥浆比重重新钻进，钻孔-回填-钻孔反复作业，多达7次，共使用片石38m3，黏土336m3，最终使片石及泥浆充满该位置裂隙，得以成孔。成桩后，在以后0号台其它桩基钻孔作业中基本无大范围的漏浆现象出现。
3.2 灌注低标号混凝土填充法
溶洞的高度在1.0m～3.0m之间，且为空洞的分为两种方式处理：（1）先利用超前钻孔（φ110）向孔内灌注混凝土干料，填满溶洞，在固结体达到一定强度后（2.5MPa）即可进行冲孔施工。混凝土干料采用42.5R普通硅酸盐水泥拌制，如溶洞空间容积大、导水性强，则在混凝土干料中添加一定量水玻璃；（2）在冲击溶洞过程中用抛填法无法解决漏浆病害的，可采用水下灌注低标号砼（C15），砼面高出溶洞顶板1m以上，停钻24h待砼强度达到冲击要求后，再进行冲孔施工。
廖洞苦竹河双线特大桥11号墩8号桩基根据图纸标示在距桩底4～7m位置有3m左右的溶洞，且无填充物，在冲孔过程中多次回填大量片石、黄土、水泥进行处理，但由于该处地下水位太高，潜水流动性较大（可能存在地下暗河），冲击过程中漏浆严重，泥浆无法堵住，造成孔口坍塌，因此采用水下灌注低标号砼（C15），以断绝地下暗河，砼面高于溶洞顶板以上1m，待砼强度达到2.5MPa后，再进行冲击，成孔过程基本顺利，而且在水下灌注中砼超方问题得到基本解决。同时对周边桩位的成桩也相当有利，11号墩后续成孔的桩，水下灌桩砼，虽仍有超方但基本不存在灌注困难，后施工桩位要比先施工桩位灌注过程顺利。
3.3 钢护筒跟进
使用该工艺较复杂，技术要求高，需配置大吨位吊机、振动锤（W60）等大型设备，造价偏高，但也是岩溶极度发育地区，桥桩施工中关键工序的施工技术。
（1）溶洞高在3.0<h<5.0m，对于多层溶洞间距较小的采用单层钢护筒穿越处理，先用冲击锤进行冲孔、扩孔处理，然后采用振动锤将钢护筒（厚10mm、钢护筒连接采用满焊）振动下沉至溶洞底部完整岩0.5m以下，同时为保证钢护筒的强度和刚度，每隔2m，设置加强钢板箍，如图3所示。
廖洞大桥12-4#桩在冲孔过程中未下钢护筒时，成孔非常困难，经常出现坍孔，并且在灌注过程中，在溶洞部位导管下放困难，灌注过程异常艰难，且超方严重，设计桩长16m，设计砼用量30 m3，桩身消耗砼共计72m3，超出设计140%，而12-3#桩设计桩长38m，全程单层钢护筒跟进，至溶洞底，虽然地表覆盖层厚达24m，但成孔过程基本顺利，灌注过程正常。
（2）溶洞高大于5.0m（多层），且溶洞间距较大时，采用套内护筒法施工，首先用振动锤下沉比设计桩径大20cm的外护筒到基岩面，其次当钻穿顶板后暂停钻孔，将孔径大于桩径5cm的内护筒沉入岩溶层，随钻孔跟进至稳定岩面以下0.5m，再按正常钻进，如图4所示。
（3）外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理：①在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。②用高压喷射灌浆法（施喷法）对回填体进行灌浆处理。灌浆后，内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度灌浆处理后，即可重新冲孔。③在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。④对于需要处理多层溶洞的桩基，一般仍采用上述灌浆法填充固结空隙进行施工。目的是为了增加溶洞底部（同时有可能是下层溶洞的顶部）附近填充物的密度和强度，并且增加内、外护筒间的胶合力。
廖洞苦竹河双线特大桥14号墩、15号墩、16号墩由于紧邻苦竹河，溶洞、暗河上下分层，纵横交错，地下水流量较大，上覆层又松散易塌，施工过程中按照常规回填片石、灌注低标号砼、跟进单层钢护筒的方法均已失效。如15-1#设计桩长46m，累计钻进31m，在冲进过程中大量回填片石黄土，及时跟进钢护筒30m，仍然出现塌孔埋锤、地表塌陷，被迫停止施工，钻机移位到15-4桩，重新开孔钻进，采用W60振动锤下内、外护筒，内外护筒用砂浆固结，顺利成桩。
3.4 高压注浆
对于溶蚀破碎带处的桩基，可采用高压注浆固结的方法，如图5所示。
峻山坪双线大桥1—5桩基165.67m～184.57m处于溶蚀破碎带。采用衡探100型地质勘探钻机，灰浆机，CZJB型液压双液注浆泵。用衡探100型地质钻机进行钻孔，开孔直径127mm，终孔直径91mm，每根桩补充4个钻孔，并补充详勘地质资料，用高压注浆，注浆压力1.12MPa，水泥浆液配合比为水泥：水：外加剂=1413：537：7.065，注浆量124m3。注浆3天后进行钻孔，钻孔过程中未出现漏浆现象。
4 岩溶地区溶洞处理注意事项
岩溶地区桩基钻孔施工前应做好前期准备工作，地质钻孔资料务必详尽，力求准确。并且在工期允许的前提下，施工尽量避开雨季施工，做好防洪及暗河流速大的防洪措施；同时各桥各墩根据先易后难、隔孔钻孔的原则，对每根桩利用技术交底的形式把各桩的地质状况（画图列表）、处理溶洞的方案及注意事项，详细告知司钻人员，使操作手有序施工。
将溶洞处理方法编制成作业指导书，下发到每个施工作业班组，施工前进行培训。各工序施工前对工人进行技术交底，制定岗位责任制，各负其责。桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械，接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生，钻穿溶洞顶板时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水补浆，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补浆补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最终至不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。灌注混凝土灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。
结束语
岩溶地区的桥梁钻孔桩基施工可根据图纸、地勘资料，根据经济性原则优先选抛填法及灌注低标号混凝土填充法，其次采用钢护筒跟进或高压注浆。
参考文献：
[1] 中铁三局集团有限责任公司.铁建设[2010]241号 高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2010：57-60.
论文作者:涂维俊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/10
标签：溶洞论文; 钻孔论文; 岩溶论文; 桩基论文; 冲孔论文; 大桥论文; 裂隙论文; 《基层建设》2017年第36期论文;