探讨高速铁路岩溶地区桩基础施工技术要点

探讨高速铁路岩溶地区桩基础施工技术要点

王万权

广西南崇铁路有限责任公司， 广西 崇左 530000

摘要：由于我国幅员辽阔，地域跨度较大，因此在高速铁路的修建中，经常会遇到岩溶地基。在岩溶地区的施工建设中，就需要采用桩基础施工技术，并且进行深入勘察、合理设计、高效监管，才能保障施工质量与安全，降低施工成本，缩短施工时间，保障高速铁路工程的整体质量。本文针对高速铁路岩溶地区桩基础施工的常见问题与解决措施，展开了详细深入的分析；并且具体阐述了桩基础施工技术要点，希望为后续的施工建设，提供有力的参考依据。

关键词：高速铁路；岩溶地区；桩基础施工技术；要点

引言

高速铁路岩溶地区的桩基础施工，经常会出现卡钻埋钻，以及漏浆、塌陷与断柱问题，为施工质量与安全，带来了很大的挑战。因此在后续施工中，就要针对这些问题，展开详细深入的分析，然后提出切实可行的解决措施。

一、高速铁路岩溶地区桩基础施工的基本内容

（一）常见问题

近些年来，我国社会经济在高速发展的同时，交通运输事业也获得了飞速发展，铁路运输网线也在不断完善。高速铁路，相比于传统的铁路运输，速度较快，稳定便捷，受到了很多人们的青睐。高速铁路在施工建设时，其跨度较大，会经过很多岩溶地区。该地区的地质情况复杂，地下水丰富，因此就需要采用桩基础施工，才能保障高速铁路的安全平稳运行[1]。然而在高速铁路岩溶地区的桩基础施工中，经常会出现各种各样的问题，其主要表现在：第一，卡锤问题。形成卡锤的原因：1、在基岩段成孔时由于桩锤磨损未及时修补；2、在冲击时发生掉物、掉石；3、钢丝绳冲放过多，致桩锤倾倒顶住孔壁；4、溶洞底板倾斜或遇到半边溶洞。第二，掉锤问题。形成掉锤的原因：1、锤体质量有问题，造成锤体断裂；2、钢丝绳断裂；3、进尺时遇到大溶洞，且填充物为软塑性土质或空洞时，因为控制进尺，冲锤一下进尺数米，引起掉锤。第三，塌孔埋钻问题。形成塌孔埋钻的原因：施工时由于碰到溶洞或与桩位外溶洞相通的裂隙，引起突然间大量泥浆漏失。第四，斜岩问题。形成斜岩问题原因：因岩溶地质原因，造成斜岩。第五，地面下沉问题。形成地面下沉问题原因：因钻孔桩施工，将溶腔内的水和填充物抽出，从而引起桩基附近成砂漏斗型下沉、开裂。第六，地下水污染问题。形成地下水污染问题原因：1、岩溶注浆，使地下水体受到污染；2、钻孔桩施工，泥浆漏渗、回填水泥、低标号混凝土，使地下水体受到污染。

（二）处理措施

针对卡锤问题，其预防处理措施为：第一，慢试法：钻头卡在中间任何部位时，应将主绳徐放—收紧—徐放—收紧，反复进行使钻头旋转从原位槽道提出。第二，冲击法：将主绳放松3-5m，用钻头副绳吊一重物向下冲击钻头，使之产生松动，主绳重复慢试法。第三，辅助提升法：用吊机、千斤顶或钻机副绳穿滑车组加力提升。 [2]。针对掉锤问题，其预防、处理措施为：第一，选用打捞钩、冲抓锥等合适的打捞工具将锤体捞起。第二，采用潜水员下孔内进行打捞。第三，认真按照设计地质柱桩图进行施工，在快击穿顶板时，应低冲程快打，防止进尺大而掉锤。第四，确实无法捞起时，请设计单位提出桩基修改方案。针对塌孔埋钻问题，其预防、处理措施为：第一，发生漏浆时要及时补浆补水，维持孔内水头，防止孔内外产生过大的水头差，并迅速堵漏。第二，采用钢护筒跟进、填粘土片石混合物将溶洞填充，防止漏浆塌孔。针对斜岩问题，其预防、处理措施为抛填片石、混凝土或钢筋等，填补斜岩的另一侧，使钻头受力均匀。针对地面下沉问题，其预防、处理措施为：钻孔桩施工时，溶洞采用多填粘土片石和钢护筒跟进的方法。针对地下水污染问题，其预防、处理措施为：岩溶及裂隙与地下水连通时，岩溶处理尽量不采用注浆，尽量不回填水泥、混凝土。

二、高速铁路岩溶地区桩基础施工技术要点

桩基础施工技术，是高速铁路岩溶地区的施工常用的方法与技术，能够保障工程项目的质量与安全，满足后续的施工要求。其具体的施工技术要点为：

（一）展开地质勘探

由于岩溶地区的地质情况比较复杂，因此在施工前，需要先展开详细深入的地质勘探，才能保障高速铁路后续施工的可靠稳定。第一，需要对溶洞的孔壁情况、大小、位置等，展开具体的调研勘察，防止后期出现卡钻、埋钻问题。第二，详细调研溶洞的连通情况，以及内外水头的详细信息，从而获取精准的数据资料。第三，调研溶洞的走向，并且以详细、直观的资料，明确溶洞的地质分布状况，从而为后续施工，提供有力的参考依据。在整个地质勘探中，可以采用钻探与物探相结合的方法，有效提高工作效率，降低成本费用，保障勘探工作的方便快捷。

（二）进行方案设计

在地质勘探结束后，就需要进行方案的设计，并做好相关参数的计算。第一，在方案设计时，需要考虑到桩基负摩擦力的影响，防止地基软弱层出现下沉。第二，需要结合高速铁路工程施工现场的实际情况，采用适当的桩基形式和计算方法。如果为溶洞桩基施工，需要采用钻孔桩施工技术；如果为裂缝，需要采用灌注桩施工技术。并且进行桩长的精准计算，才能展开有序施工。第三，在方案设计时，还需要正确估算持力层的厚度，需要严格根据溶洞顶板的自重、覆盖土层的荷载、抗压强度、弯矩等进行精准计算，从而保障施工的安全高效。

（三）展开施工监管

岩溶地区的桩基础施工，具有施工周期长、孔壁强度与稳定性较差、容易出现坍塌等，为施工质量与安全，带来了很大的挑战。因此就需要展开施工监管，并且做好全面与详细。第一，必须展开详细深入的地质勘探，获取及时、精准的地质资料。并且根据以往的经验，进行施工方案的拟定[3]。第二，根据不同的地质条件，采用不同的处理方法。1、抛填黏土夹碎石混合物法：钻（冲）成孔法施工在穿越溶洞前，应根据地质资料显示的溶洞大小，准备好黏土、片石及充足泥浆以便发现漏浆时能及时有效地处理。当冲孔到溶洞位置时，一旦发现孔内泥浆液面下降，立即用大片石和黏土回填桩孔，并从储浆池向孔内补浆，直到孔内泥浆面稳定后再继续冲孔，溶洞位置要反复回填，反复冲孔，以使黏土、片石能封堵溶洞，防止漏浆及浇注混凝土时混凝土流失。若溶洞规模较大，可采用C20混凝土或水泥砂浆封堵(加速凝剂)。封堵时向导管灌注混凝土到溶洞顶板以上1.Om处，上部回填粘土并注入冲洗液至孔口，待混凝土初凝后继续钻进。在岩溶地层中钻进时，冲击钻头操作要平稳，尽可能少碰撞孔壁。选用圆形钻头钻进，冲程宜小不宜大，加大钻头重量，悬距不宜过大。遇裂隙漏失时，可投入粘土，冲击数次后，再边投粘土边冲击，直至穿过裂隙。遇溶洞时，应减小冲程和悬距，慢慢穿过，必要时可边冲边向孔内投放小片石或碎石，以冲挤到溶洞充填物中作骨架，稳定充填物。遇无充填物的小溶洞时，如果施工需要，可投入粘土加石块，形成人造孔壁。在冲孔的过程中，发现泥浆冒气泡或者浑水，泥浆面缓慢下降，可判断桩底遇到了一般的溶槽、溶沟、小裂隙或者是小溶洞。遇起伏不平的岩面和溶洞底板时，不可盲目采用大冲程穿过。需投入粘土石块，将孔底填平，用十字形钻头小冲程反复冲捣，慢慢穿过，待穿过该层后逐渐增大冲程和冲击频率，形成一定深度的桩孔后，再进行正常冲击。溶洞内施工易卡钻、掉钻，同时溶洞内护困难，易造成混凝土流失；板岩硬度大，嵌岩施工以及穿透溶洞顶板石较困难;钻进施工中钻孔易沿溶沟、溶槽的基岩面倾斜。对于冲孔灌注桩成孔工艺，因冲击能力大，穿透力强，较易穿过溶洞顶板，不受地下水影响，桩长、桩径灵活性较大等优点，成为岩溶地区桥梁桩基施工一种较理想的成桩形式。2、钢护筒跟进法：（1）护筒跟进法适用于发育规模大，层数多、溶洞内填充物性能差、存在暗河等特大型溶洞。施工前应仔细核对地质资料，确定辅助护筒的深度和层数，并根据护筒的层数确定每层钢护筒的直径。每层钢护筒的直径应以最后一层辅助筒为基准，最后一层辅助护筒的直径宜比设计桩径大5cm-10cm，顺次每增加一层辅助护筒，其内径宜比相邻内层护筒外径增大10cm-20cm。（3）辅助护筒的刚度应通过设计简算，满足辅助护筒在内外压力差和振动下沉条件不变形的要求。（4）护筒与岩层交界处的间隙必要时可浇筑适量混凝土使护筒与周边岩层之间的孔隙密实。（5）穿越溶洞过程中，若孔内发生漏水，泥浆不能正常循环时，可采用掏渣筒辅助，反复冲孔，反复掏渣。（6）若溶洞内地下水是流动水，在溶洞击穿后可预先灌入C20混凝土，通过反复冲击提高溶洞内填充物的强度。（7）当溶洞内为串珠状布置或溶洞高度过大时可采用多层钢护筒，直接使用钢护筒穿过下层溶洞。

3、超前注浆填充法：（1）工艺流程：原地面处理-测量放样-钻机就位-钻孔-清孔-设备安装-注浆-封孔（2）注浆孔可采用地质钻机钻孔，注浆孔布置数量应根据溶洞填充情况及高压注浆泵压力通过计算确定。（3）利用注浆孔进一步探明地质情况，当岩溶的范围和深度与设计不符时，应及时反馈给设计单位。（4）溶洞注浆宜采用钢化管注浆工艺。地质钻机钻孔后插入直径3cm注浆管，注浆管孔底应封闭，管壁应钻6mm的出浆孔，出浆孔间距宜20cm，呈梅花形布置。（5）注浆材料、浆液强度符合设计要求。（6）注浆顺序应从外向内进行。（7）加压注浆前应进行必要的封孔措施，封孔可采用水泥砂浆，封孔深度不宜小于3m。（8）正式压浆前进行注水、压水试验，确认设备状况良好。（9）注浆过程中出现下列情况之一，应采用间歇反复注浆：①注浆孔揭露较大的空溶洞，自流注浆2m³后，孔底没有明显抬升。②浆液漏失严重，一次性连续注浆2m³后，孔底速率不减或压力不升高。③注浆压力突然降低（含突然为零）或速率突然升高。④当流量较大时，液面可以上升至孔口，但停止注浆液面又迅速下降且下降速率较大，反复注浆几次浆面没有抬升。⑤注浆环境发现异常情况。（10）采用间歇循环注浆方式时注浆材料宜采用水玻璃-水泥双浆液（水玻璃渗入量宜为水泥浆质量的8%~10%），间歇循环注浆时间应不小于6h，使先注入的浆液初步达到胶结后再注浆。（11）多层溶洞应从下层向上层进行注浆，注浆压力宜较注浆孔底水压力大0.1MPa~0.2MPa，在注浆过程中可根据具体情况适应调整。注浆速度宜为8L/min~10L/min，渗透最小半径应大于桩半径1m。（12）注浆速度和结束时间可通过注浆泵上的PQ仪分析确定，压入量Q根据渗透半径、固结体积来计算。注浆施工应按注浆量和注浆压力进行双控。（13）注浆完成后，应待注浆体达到设计强度80%后可进行钻孔。

结语：综上所述，高速铁路岩溶地区的桩基础施工技术，不仅周期较长，难度较大；而且影响因素较多，容易出现各种安全事故。因此在实际施工中，就需要对其施工技术要点，展开详细深入的分析，从而保障施工质量与安全。在后续的桩基础施工中，可以从展开地质勘探、进行方案设计、进行施工监督三个角度，有序展开高速铁路工程的施工建设。

参考文献：

[1]薛涛.岩溶地区旋挖钻孔灌注桩基础施工技术要点[J].工程技术研究,2021,6(3):50-51.

[2]何海.岩溶地区桥梁桩基勘察与施工处理技术要点[J].建筑工程技术与设计,2019(33):545.

[3]雷林.论岩溶地区桥梁冲孔灌注桩施工技术要点[J].中外建筑,2019(8):228-230.