1、2023.04 科学技术创新岩溶地区桩基施工技术及异常情况的处理黄杰（重庆巨能建设集团路桥工程有限公司，重庆）前言岩溶地貌在我国很多地区都有分布，而不少工程项目尤其是公路、桥梁项目都会建设在岩溶地区。考虑岩溶地质本身的复杂性，工程结构设计和施工难度较大，而且经常会遇到一些异常情况，如溶洞、卡钻、断桩以及地面塌陷等，影响工程的施工和施工安全。对此，施工单位需要做好地质勘察，确定好最佳的施工技术方案，加强对于异常情况的防范和处理，以此来保障工程基础结构的稳定和安全。1工程概况汾水河大桥组合梁上跨汾水河，平面处于R1240m+直线+R2500 曲线上，为了能够更好地适应山区公路桥梁“化整为零、集零为
2、整”的建设条件，在组合梁方面采用了“窄幅钢箱+组合桥面板”结构。桥梁设计行车速度为 80 km/h，设计使用年限为主体结构 100 年，支座、伸缩装置等不低于 15 年。桥梁采用的双向四车道设计，跨径组合为 60 m+90 m+60 m，基础采用了墩柱基础。桥梁主要技术指标见表 1。2施工技术2.1施工准备前期准备工作对于工程的施工非常关键，结合该工程的具体情况分析，在特殊的地质环境中，最为重要同时难度最大的项目是桩基施工。在本项目中，工程施工地质类型主要有浅层溶洞以及软土，浅层溶洞分布在基岩面下 28 m 的深度范围内，多数溶洞内部存在有填充物，呈软塑状或者流塑状。工程桩基分布于河岸两侧，属
3、于灰岩、白云岩、角砾岩和第四系黏土层，含有大量的不良地质，而且对于地下溶洞的变化及其敏感，不良地质的分布和发展不同，溶洞也会随之改变，从小型的裂隙到空腔溶洞，甚至出现管状、串联、大型溶腔和地下暗河等1。以水泥为例，选择不低于 42.5 级的硅酸盐水泥，比表面积不超过 360 m2/kg，碱含量不超过 0.6%，氯离子含量不超过 0.03%。混凝土最小水泥用量为 350 kg/m3，胶凝材料总量不超过500 kg/m3。2.2护筒埋设工程中采用的是钻孔桩的形式，桩位护筒长度控作者简介：黄杰（1990-），男，本科，助理工程师，研究方向：桥梁施工技术。摘要：岩溶地区的地质条件复杂，溶洞、石牙等广泛
4、分布，岩面变化大，在进行工程项目施工时，要求施工人员切实做好现场地质条件勘察工作，明确区域地质特征，选择恰当的施工方法来保障施工的有效性。结合具体工程案例，对岩溶地区桩基施工技术进行了分析，并就施工中遇到的一些异常情况，提出了有效的处理措施。关键词：岩溶地区；桩基；施工技术；异常处理中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：2096-4390（2023）04-0113-04表 1桥梁主要技术指标桥幅 左幅 右幅 桥面宽度(m)12.25 12.25 行车道数量 2 2 跨径组合(m)60+90+60 60+90+60 曲线半径 直线+R2500 直线+R2500 主梁片数 2 2 梁间距(
5、m)净5.1 净5.1 钢主梁高(m)3.0 3.0 组合梁高(m)3.4 3.4 113-科学技术创新 2023.04制在 2.0 m 即可，保护桩基施工过程中孔口土层的稳定性。对于存在的塌孔，需要在开孔前做好回填工作，该区域护筒的长度需要适当加长至 3.0-6.0 m。在进行护筒埋设作业时，使用十字定位线确定位置见图 1。使用黏土对外缘进行填充并压实，若护筒埋设区域的地质条件差，在进行开孔时，可以适当加入一些碎石、泥块等，做好冲击加固2。图 1护筒埋设定位示意图2.3桩基成孔岩溶地区桥梁桩基施工采用的是冲击钻机钻孔配合混凝土灌注成桩的方式，具体来讲又可以分为传统冲击钻和泵吸式反循环冲击钻钻
6、进，钻进方法不同，需要关注的侧重点也会有所不同，开孔选择的是30 cm 的小冲程冲击钻孔模式，采用间断冲击的方式，钻进速度控制在（6080）cm/h。岩溶地区的地质状况复杂，在对汾水河大桥桩基进行施工时，需要对每一根桩所处位置的地质条件进行检查，每钻进 2 m，对土样和碴样进行取样检测，保障钻进施工的安全性。钻机就位前，需要设置 4 根或者 6 根 14 m 长的型钢作为支垫，避免冲击钻孔过程中出现钻机倾斜的问题3。桩基成孔见图 2。钻机在岩溶区域钻进时，应该将泥浆浓度控制在1.151.20 之间，做好泥浆的合理配置，考虑岩溶区域的岩溶水偏弱酸性，可以依照具体的检验结果，依照一定比例，在钻孔内
7、加入木屑、烧碱等材料，以此来对泥浆护壁的效果进行强化。进入到溶洞中后，通过钻孔向溶洞中填入块石或者片石，填充高度应该超过溶洞深度 0.5 m1.5 m，以小冲程冲锤进行冲击，确保其能够进入到裂隙溶洞内。如果溶洞容积较大，无法使用片石进行填堵，则可以使用 C15 素混凝土进行灌注和填塞，当混凝土达到设计强度后，再进行冲击钻孔。整个钻孔过程中，必须做好孔内泥浆面变化情况的跟踪管理，如果发现有漏浆问题，需要及时进行补浆4。2.4溶洞穿越面对不同的溶洞，在钻孔穿越时需要采用不同的技术和方法：（1）溶洞较小，不存在流动水，内部充满填充物，可以依照常规方法进行钻进施工，适当加大泥浆比重 1.31.4。若填
8、充物为掺杂有砂石的淤泥，可以分层投放片石及粘土，适当加大泥浆比重，配合小冲程冲击的方式，对孔壁进行稳固，避免出现坍塌的情况。（2）溶洞较小，有流动水存在，没有填充物或者只有少量填充物，可以使用片石、碎石以及袋装水泥进行分层填筑，又或者先利用片石和碎石将溶洞填满，再进行注浆操作，等到浆液凝固后，进行冲击钻孔5。（3）溶洞较大，没有流动水，填充物较多，可以分层投放片石和粘土，适当加大泥浆比重，配合小冲程冲击将填充物挤密，然后进行钻孔作业。（4）溶洞较大，没有流动水和填充物，如果想要将其填满，需要投入大量的材料，成本较高，可以下入钢套管进行溶洞穿越。要求钢套管外径较钢护筒内径小 5 cm，顶部高出溶
9、洞顶板 1.0 m，形成紧贴泥浆护壁的喇叭口，避免出现桩身混凝土在应力作用下断裂的情况。图 2桩基成孔114-2023.04 科学技术创新2.5桩基成桩桩基成孔之后混凝土灌注过程中，为防止桩身混凝土和溶洞内泥浆发生置换现象采取以下措施进行控制：（1）详细做好钻桩记录，增加记录漏浆体积、漏浆位置、漏浆速度等数据；（2）调整水下混凝土配合比，骨料采用一级配（小于 2 cm），避免钢筋笼卡住石子，水泥浆流入溶洞泥浆流入桩内，该部位出现离析的情况；（3）混凝土浇筑至溶洞漏浆位置，减慢混凝土灌注速度。必要时利用混凝土初凝性能进行灌筑（每车留混凝土观察其凝固时间），注意窜动导管防止堵塞（停放期间导管每 1
10、020 min 上下窜动），一般根据天气控制在 1 h2 h 灌注 10 m3。3异常情况处理3.1漏浆岩溶区域桩基钻孔施工中，钻机穿越砂砾层和溶洞时，容易出现漏浆问题，导致钻孔内泥浆面的高度突然下降，甚至可能全部流失。因此，在钻孔施工过程中，应该安排专人对泥浆面的变化情况进行跟踪观察，准备部分泥浆备用，宜为孔内泥浆的 2 倍，以确保在必要时能够做好补浆工作。钻机穿过溶洞顶板时，泥浆会在极短的时间内全部流失，需要使用装载机将提前准备好的粘土、片石等投入，做好堵漏工作的同时，对水和泥浆进行补充，直到泥浆停止流失，见图 36。图 3漏浆问题处理3.2卡钻卡钻问题一般发生在钻头钻破溶洞顶板后，钻头可
11、能会掉入到溶洞中，顶部卡在洞口位置。可以使用撬棍撬动钢丝绳，摇晃钻头，当钻头恢复转动后，缓慢尝试提升。也可以使用钢板卷制成带有喇叭口的套筒，将吊钻钢丝绳套住，沿钢丝绳将其下放到钻头顶部，将钻头起出。如果是孔壁掉落石块引发的卡钻问题，可以通过晃动钻头的方法来尝试晃掉石块，又或者使用钩子来对石块的位子进行确定，将石块松动后提出钻头。若石块较大，无法松动，则可以借助水下松动爆破的方法进行处理。3.3斜孔斜孔或者弯孔形成的原因有很多，如岩层倾角偏大，软硬不均匀，风化程度不一致等。钻头在冲击钻进过程中，会逐渐朝着相对较软或者破碎程度较高的一侧倾斜，引发斜孔弯孔的问题，见图 4。依照桥梁所处区域的地质剖面
12、图，在钻孔底部，接近倾角较大的岩面时，应该在岩面较低的一侧投放粘土以及片石，配合小冲程反复冲击的方式，将岩面垫平，以此来规避斜孔问题。对于已经发生的斜孔或者弯孔现象，可以投入一些强度超过基岩的片石，填筑高度超过斜孔位置至少 1 m，使用钻头冲击的方式将其压密。如果弯斜区域较长，片石的投放应该分段分次进行，每一次投放的长度为 23 m。如果在片石投放并且反复冲击后，依然无法达到理想效果，则可以使用 C35 以上的混凝土进行灌注，放置 34 d 后重新进行钻孔。纠偏工作需要在发现后立即进行，以尽可能缩短纠偏时间，减少材料消耗。纠偏前需要对钻头进行修理，在其四周通过通过焊接的方式，固定 10 mm
13、厚度的梯形齿块，将井壁岩石刮除，以此来为纠偏工作提供便利。3.4断桩如果溶洞之间出现了相互联通的情况，则无法对混凝土的具体灌注量进行准确测算，容易引发混凝土大量流失的问题，从而导致断桩问题；如果导管接头位置密封不严，同样可能引发断桩，见图 5。断桩可以说是桩基施工中影响最大同时处理难度最高的异常情况，一般都是以预防为主，在混凝土灌注前，于漏斗中备足混凝土，对施工过程进行严格把控和全面记录，混凝土的浇筑必须保持连续性。在穿越溶洞时，需要基于之前的条件，对混凝土浇筑的速度和导管埋设深度进行控制。115-科学技术创新 2023.043.5塌陷工程施工中，曾经出现了地面塌陷的问题，塌陷区域是以桩孔为直
14、径约 20 m 的圆形，最大深度为 3m。对塌陷的原因进行分析，主要是桩位下存在有较大的溶洞。在进行岩溶勘察时，采用的是一桩一孔超前钻的方式，受各方面因素的影响，可能出现未能准确探测溶洞的情况。结合后续的强化勘探结果，考虑塌陷桩位置岩溶发育，而其两侧桩位没有溶洞发育，需要对溶洞进行必要的处理。对照工程的实际情况，桩位下方有 3 个溶洞分布，如果以第二个溶洞底部作为桩端持力层，则桩端嵌入岩层的深度为 1 m，下部完整基岩厚度为 4.4 m，并不能很好地满足工程设计施工方案的要求。如果桩端穿越所有溶洞后进入持力层，则其下部完整基岩厚度可以达到 6.8 m，能够满足施工要求。4结论总而言之，在岩溶地
15、区进行桩基施工的过程中，因为地址条件复杂以及溶洞的存在，施工难度较大，需要作业人员做好全面深入的勘察工作，依照勘察结果制定出科学有效的施工方案，切实保障工程技术的可行性和可靠性。另外，应该对施工过程进行全面监控，督促施工人员严格依照操作规范的要求进行管理，完善应急处理措施，以此来保障工程项目施工的效果。参考文献1陈东波.岩溶地区厚覆砂层桩基施工方案比选及实例分析J.建筑结构,2022(17):139-144.2罗素君.岩溶地区桥梁桩基施工投资控制与造价分析J.建筑监督检测与造价,2022(3):54-59.3张广杰.岩溶地区桩基施工时地面塌陷分析及处理J.建筑技术,2022(2):160-16
16、3.4徐辉.岩溶地区桥梁桩基施工前的地基处理技术J.工程建设,2021(12):44-49.5冯建.岩溶地区桥梁桩基础施工技术探讨J.科学技术创新,2021(32):151-153.6卢光山.岩溶地区桥梁桩基施工中的溶洞处理技术研究J.智能城市,2021(3):139-140.Pile Foundation Construction Technologyin Karst Area and Treatment of AbnormalConditionsHuang Jie(Chongqing Juneng Construction Group Road and Bridge Engineering Co.,Ltd.,Chongqing，China)Abstract:The geological conditions in karst areas are complex,karst caves,stone teeth,etc.are widelydistributed,and the rock surface changes greatly.During the construction o