关于钻孔灌注桩溶洞的处理方法探讨

发表时间：2017-01-03T11:28:52.0Z 来源：《基层建设》2016年27期 作者： 王通

[导读] 摘要：在桩基础施工中经常遇到溶洞等地质问题，因此在溶洞地段进行桩基础施工前，应根据地质勘探等有关资料及现场实际情况，对溶洞的分布范围，类型情况等地质问题进行分析，制定相应的措施进行处理。 广州市市政工程机械施工有限公司 广东广州 510060

摘要：在桩基础施工中经常遇到溶洞等地质问题，因此在溶洞地段进行桩基础施工前，应根据地质勘探等有关资料及现场实际情况，对溶洞的分布范围，类型情况等地质问题进行分析，制定相应的措施进行处理。 关键词：钻孔灌注桩、溶洞、处理； 引言

在溶岩发育丰富、覆盖层不稳定的特殊地层进行桩基础施工时，容易遇到溶洞等地质问题，给桩基础施工制造非常大的困难，容易出现掉钻、卡钻、漏浆、塌孔等难题。因此，根据地质勘探等有关资料及现场实际情况，采取针对性的溶洞处理方案，确保桩基础顺利施工，降低施工成本及保证桩基础成桩质量。 1.工程概况

郴州市富士大道西河坪田景观桥桥型为拱桥。桩基部分共有96条桩，桩径φ1500mm，桩长30至50m不等，为端承桩。施工图纸设计要求桩底保证不少于4m的整体岩面，遇溶洞必须穿过，且穿过溶洞后进入不少于3m。

根据《地质勘察报告》场地内自上而下分为：第四系人工填土，第四系冲洪积粉质粘土，石灰系白云质灰岩。其中石灰系白云质灰岩呈灰白色为中风化，隐晶质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，见有方解石细脉呈网状分布，岩溶发育明显，溶洞分布较广。 2.溶洞处理总体方案

在施工前根据地质报告及设计资料，对位于溶洞区域的桩位，采用地质钻于桩中心进行超前钻，必要时增加钻位，根据超前钻的结果，绘画溶洞分布图，准确掌握溶洞的位置、大小、形状以及性质。

根据钻探，桩位处发现了12个溶洞，最大的溶洞约14m。溶洞按其填充状态有完全填充的、半填充的、空的三类；填充物主要是流砂及软土。根据上述地质条件，从经济及技术方面进行比较，制定了前期静压注浆法、回填粘土碎石、全护筒法等施工技术来处理溶洞，取得非常理想的效果。 3.溶洞处理

对于溶洞的施工技术处理，要根据前期地质资料及摸查结果，不同类型溶洞采取针对性手段，选择差别化施工，以提高施工效率，降低施工成本并保证质量和进度。

3.1 小型溶洞、半填充及完全填充溶洞采用前期静压注浆法

普通水泥浆稳定性差，容易出现离析、泌水现象，并且在较大的空隙中注浆容易造成大量浆体流失；若水泥用量加大，浆体流动性、分散性和可灌性又变差，并且成本加大。利用膨润土的粘结密封性、润滑性、增稠性及胶凝性，在水泥浆中加入膨润土可使浆液有足够的稳定性、保水性、有良好的流动性并且粘度适中。

该法针对小型溶洞、半填充及完全填充溶洞。溶洞预处理施工是在桩基施工之前进行注浆目的是为了加固溶洞填充物流砂、软土和填满溶洞空间并达到20mpa强度以上，防止桩基施工时出现泥浆流失、掉钻、坍孔等问题，保障桩基成孔及水下混凝土浇注等一系列施工顺利完成。

对于溶洞中的软土等土体，浆液是通过劈裂和挤密作用加固土体；针对半填充溶洞，浆液是通过填充满溶洞；对于溶洞中的砂、砾，浆液通过渗透板结砂和砾。这样，通过浆液不断的加固，一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙，充填溶洞的空间，提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成挡土墙，防止坍孔；在桩体周围形成防水帷幕，防止流砂和保证护壁泥浆不流失。

（1）布孔：在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔。钻孔：孔径80mm，孔深要求达到最深溶洞的底部。 （2）材料：普硅425＃水泥、水、膨润土。

（3）工艺：水灰比0.5，膨润土与浆液比例3%~4%。采用双液灌浆系统进行全孔灌浆，要求少量多次、反复灌浆。 （4）主要施工机械设备：bw250泥浆泵，bw150泥浆泵，100型钻机，泥浆搅拌机和贮浆槽，高压灌浆管及其配件。 3.2 无填充物溶洞的处理

（1）对于封闭的较小及中等无填充物溶洞，采取先填充碎石、干砂，然后回填粘土充实桩孔形成泥壁，如若还漏浆和塌孔等，就采取注浆措施，按前期静压注浆法处理。

（2）溶洞内无填充物需向洞内填充砂子的，选择一个合适的孔位，放入并固定钢套管，将注砂管与钢套管相连接，在注浆前灌砂。用压风机将干砂压入，为防止洞内高压阻止灌砂，利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积，压力稳定，即可停止。

（3）对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时可采取投放片石、粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。

3.3大型无填充溶洞的处理

溶洞较大，洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跟进法施工。并根据超前钻的结果，确定护筒打入深度。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，达到隔断溶洞内流塑充填物或水活动的目的。

钢护筒跟进有两种施工方法。一是冲击钻成孔钢护筒跟进法。还有一种情况就是桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。 全护筒工艺投入高成本，因此在对中小型和有充填的大型溶洞尽量不选用此方法。

（1）护筒跟进施工工艺。首先要选定地点填满钢护筒，然后进行钻孔作业、安放辅助护筒，通过振动护筒穿越溶洞并进入至溶洞的底部密封土层，通过护筒注入泥浆，完成钻孔。对不同结构的溶洞需要采取不同的护筒施工方式，对于单层溶洞采用一层钢护筒处理；对于多层和不规则的溶洞，采用2-3层的护筒。具体施工工艺：在第一层护筒完成后，对护筒的底部进行封闭，防止注浆时因为外力出现漏

浆。第二层护筒施工时要在护筒外侧焊耳筋固定护筒，严格控制护筒的长度，护筒的长度不能超过第一层护筒底部的深度。

（2）内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理。使用护筒跟进施工，需要利用泥浆对两层护筒进行加固保障其具有抗击力的目的，具体的施工方法是在内护筒底部及顶部100cm 范围内回填砂、碎石，中部回填中砂，然后用高压喷射灌浆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，固结强度要求达到30MPa。灌浆处理达到要求后，重新钻孔施工。 （3）护筒跟进施工控制。对于特大型溶洞的处理，在护筒跟进作业时需要及时观察溶洞前面的实际情况，掌握溶洞情况是安全施工的重要环节。位于特大型溶洞地层中的钻孔桩，容易发生大面积坍塌和掉钻等意外情况。因此在钻孔施工前一定要掌握溶洞的形状和特征，为护筒跟进作好充分准备，根据溶洞的埋深、产状、发育层数等确定护筒跟进深度、跟进层数。护筒跟进法在钻孔作业过程中，应该做好应急预案制度，时刻具有处理危险事故的意识。

（4）为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为8 ~ 10mm为宜。在护筒跟进很困难时，可采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3 ~ 5cm，保证冲击店在护筒内顺利提升或下冲为度。可以先下在大护筒后下小护筒，然后割掉在大护筒下缘以上的内护筒，以保证桩砼与外护筒的连接。

护筒跟进施工是为了避免溶洞施工上体不发生坍塌事故，但是在实际的施工过程中，当护筒跟进施工到某一位置时，就有可能受到作用力的原因，采用振动外向锤很难一次性成功，通常施工经常采用边钻孔边跟进的工艺。尤其是当出现斜体地质结构时，采取护筒跟进作业，就会存在一定安全隐患，因为护筒是对某一个方向进行外力支撑，使得斜体另一端的地质缺失保护，尤其是溶洞出现漏水现象时造成漏浆而发生意外。因此，在护筒跟进施工前，必须采用超前钻进行钻探，充分了解溶洞具体情况，保证护筒施工安全。 4 结束语

由于溶洞的地质、大小、形状及填充度不同，因此在施工的过程中要根据不同的溶洞采取不同的施工工艺，保障钻孔施工顺利开展，通过针对性施工可以提高施工的效率，降低施工成本并保证成桩质量。 参考文献

[1]王钧利.桥梁施工技术及质量控制[M].水利水电出版社，2006.01.01. [2]宁伟钊.岩溶区钻孔桩溶洞处理技术浅析[J].中国房地产业，2011(8). [3]城市桥梁工程施工与质量验收规范 [CJJ2-2008 ].