浅谈溶洞地区桥梁钻孔灌注桩施工质量控制措施

浅谈溶洞地区桥梁钻孔灌注桩施工质量控制措施

姬涛刘佩鑫

姬涛刘佩鑫（平顶山市公路交通勘察设计院河南平顶山467000）中图分类号：U445.55+1文献标识码：A

摘要：近年来，随着公路桥梁工程规模和基建地区的扩大，已经陆续遇上了复杂的岩溶问题。本文依据笔者工作经验，简要阐述了我国溶洞地区桥梁钻孔灌注桩基础施工时常见的技术难题，并提出了预防出现事故并提高施工质量的各项施工措施。

关键词：溶洞地区；钻孔灌注桩；措施

我国幅员辽阔，地质情况复杂多变，各地广泛分布着岩溶地貌，在此种地质条件下修建公路桥梁，增加了施工难度。桥梁荷载是通过桩基传递到地层中，桩基承载能力是桩周土的摩阻力和桩端支承力之和。在岩溶地区，由于溶洞的存在，对桩基的承载能力会产生重大影响，例如桩周的溶洞可能影响桩周土与桩基的摩阻力；如果溶洞位于桩基的底部，会因溶洞顶板厚度不够，在桥梁荷载作用下，压碎顶板，使桩基承载能力降低，而引起桥梁结构的破坏。而钻孔灌注桩具有可以穿越各种复杂土质或软硬变化较大的土层，其对承载力的适应范围广，对相邻构筑物影响小等优点，被广泛应用于岩溶地区桥梁桩基建设中。虽然目前穿越溶洞地层的钻孔灌注桩的施工技术发展迅速,但溶洞地层的钻孔灌注桩施工一直是工程关注的重点，所以在施工中必须熟悉各工点的具体情况，选择合适的施工方法，才能保证施工质量、安全和顺利进行。

一、施工中常见的施工难点

（一）卡钻

在遇到落石、岩溶层的溶沟、溶槽或击穿溶洞顶板时，钻头突然进入溶洞，造成孔形不圆或掉入大空洞中而卡钻。

卡钻时应仔细分析原因，不可妄动，以免出现掉钻现象。可用小钻头冲击，砸碎卡钻物体，提出钻头。

（二）钻进过程中漏浆

当钻穿溶洞顶板遇到无充填物或少量充填物的大空洞时，孔壁失去孔内压力，孔内水头急剧下降，外部地下水渗透水压过高而产生水压力，引起孔壁坍塌，造成泥浆严重流失。

防止钻进过程中出现漏浆情况，可在孔口附近备足优质黏土、片石，当出现漏浆现象时，立即用挖掘机向孔内回填黏土，必要时向孔内投入整袋水泥进行堵漏。

（三）塌孔

塌孔主要是由于遇到大体积溶洞或溶洞之间有连通现象，漏浆严重，在短时间内补浆而未能使浆面恢复到一定高度造成的。

出现塌孔时及时补足泥浆，保持孔内水头高度，同时加粘土、片石混合料，采用小冲程冲孔固壁，防止塌孔扩大。

（四）清孔难度大

当大直径桩成孔后，怎样清孔，使沉渣厚度及泥浆性能同时符合规范要求，是非常关键的环节。

（五）断桩

当混凝土灌注通过溶洞段时，由于混凝土压力过大引起孔壁坍塌造成混凝土流失或断桩。

防止出现断桩事故，必须在施工过程中精确计算、精心组织，控制好混凝土坍落度，并严密监测混凝土面上升速度，减少对下部混凝土的扰动。

二、保证施工质量措施

（一）钻机的选择

溶洞地质情况下选择何种类型的钻机是至关重要的。通常情况下，岩溶地区灌注桩采用冲击钻孔或挖孔施工工艺成孔。

在黏性土，砂类土，含少量砂砾石的土层可选用旋转钻机，常用的回旋钻机成孔速度快、清孔快，护壁效果好。而在淤泥、腐殖土、密实黏性土、砂类土、砂砾石层可采用冲抓钻。冲击钻由于钻头提起快，纠偏孔容易，适合于所有岩层，但是穿过溶洞时容易卡钻，过黏土层容易糊钻。在破除溶洞顶板时采用回旋钻机较为适宜。

（二）泥浆的选择

泥浆一方面可起到护壁，防止钻孔垮塌的作用，另一方面，起到浮渣作用。泥浆一般应选用塑性指数Ip＞10的黏性土或膨润土，含砂率不大于6％；胶体率不小于90％等，对泥浆性能指标的控制程度会影响钻孔的速度和桩质量，控制好泥浆性能指标是桩基工程质量的关键环节。

（三）护筒埋设

一般桩位，护筒长度达到2.0m即可，河沟边护筒须穿过河沟床。对塌孔全回填后重新开孔桩，护筒根据实际情况适当加长到3.0m—6.0m，埋设时护筒外缘采用黏土回填密实。在下放钢护筒时一般应在内护筒内用工字钢焊导向架，以保证护筒的垂直度。同时钢护筒一般下放至岩面，在吊放过程中用100t振动锤配合。因岩面可能凹凸不平，在钻进时要抛填片石，防孔斜并减少与岩面接触空隙。

（四）对溶洞的处理

根据溶洞大小及填充情况等，选定经济可行的处理方案。

1.对于6—10m无填充溶洞，可采用灌砂压浆法

先灌砂填塞溶洞空间，后采用压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实的混和体，这样可预防在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。

2.对于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞，采用填充粘土和片石法钻孔至溶洞层时，可采用一定比例的片石加粘土回填。回填一层就用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土达到密实，直至回填至溶洞顶部1—2m。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。

3.对于半填充或无填充的较大溶洞多采用灌低标号混凝土法

对此类溶洞可先填粘土块和片石，等溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶端，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。

4.埋藏较深、地下水丰富、洞内无填充或有流塑充填物，可打入全程钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工。

（五）清空

当钻孔距设计标高10cm时必须开始清孔，第一次清孔时要清理干净岩样，待下完钢筋笼后要再次清孔。对多次坍孔的情况，以孔底干净为主，对孔较深难以清干净时采用加双泵或加压的措施。

（六）钢筋笼安装完后，要及时灌注混凝土

首盘混凝土数量应能满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要，混凝土应连续灌注，中间不得停顿。在灌注中，根据灌注速度提升导管，要根据溶洞情况确定导管埋深，但导管埋入混凝土的深度，不得小于2m，并不宜大于6m，避免灌注过程中挤破溶洞导致混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。灌注时应勤于测量混凝土面的高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断。对漏浆严重或多次漏浆的个别孔，在灌注时要使混凝土灌注高度超过设计高程1.5m-2.0m，以便清除浮浆，避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成短桩。灌注完成后观察30分钟左右，如果混凝土面没有变化才可拔出导管。

（七）成桩后检测

桩基完成后要及时进行检测，以防出现安全事故。对桩基砼的质量的检测可采用无破损法，这种方法效率高、操作简便、成本低。对检测桩基底基岩的状况可采用钻芯检测法，宜钻至桩底4-5m以下，以探明桩底岩基情况。

三、结语

综上所述，在溶洞地区用于修建桥梁桩基的钻孔灌注桩，由于溶洞作为一种不良地质现象，地质条件的复杂性和施工中不可预见的因素太多，对桩基的承载能力产生重大影响，给桥梁桩基设计、施工带来了不少困难，处理不当将威胁桥梁在使用过程中的稳定和安全。所以在施工前务必认真勘察地质状况，研究分析溶洞的发育、基本形态、洞穴规模和分布规律。施工中精心组织设计与施工，并加强检测，确保桥梁安全，为我国快速发展的交通运输经济作出贡献。

参考文献：

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