溶洞桩技术论文

浅谈大旺大桥溶洞桩基施工技术

摘要： 在岩溶地区，因地下岩溶裂缝、不同大小溶洞给桥梁桩基成桩施工带来较大困难，严重影响施工进度。文章结合工作实例，分析了岩溶地质条件下桥梁桩基施工技术，并对溶洞处理措施进行了深入探讨。 1 前言

随着生活水平的不断提高，节奏的加快，人们对快速、舒适出行 的要求也愈来愈高，因此公路建设需要加快发展，公路里程急需增加公路里程的增加，路网密度也越来越大，公路建设过程中经过岩溶等不良地质区域无法回避。由于岩溶区工程地质情况错综复杂，不同的岩溶地质，其处治方法各异，一旦处理不好，将直接影响到工程的质量、安全及公路的使用品质，轻则造成经济损失，延误工期，重则在施工及运营过程中造成重大的人员伤亡。故岩溶地区溶洞处理问题就一直困挠着工程界。这也激励着从事工程建设的人们对这个问题进行不懈的研究。

我国公路路基施工技术规范对岩溶溶洞处理的方法中，强夯法因 为经济易行、效果显著、设备简单、施工便捷、节省材料、质量容易控制、施工周期短、施工简单等优点，加之岩溶溶洞在工程中遇到的问题越来越多，得到了深入研究。该方法具有十分广阔的应用和推广前景，研究意义非常重大。 2 工程概况

大旺大桥起止里程为K5+417.48~K6+413.03，桥梁全长995.5m。

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基础为钻孔灌注桩基础，共158根，其中存在溶洞的桩基共21根。根据设计地质勘察报告，大旺大桥岩溶地质桩基溶洞形式分单洞和串珠洞形式，洞高在11m至21m，溶洞内部大多数存在粘性土填充，但强度低。特别是17#-4，20#-2,20#-4三处桩基底部溶洞高度较大，溶洞顶板厚度小，易引发覆盖层坍塌造成施工安全事故， 在桩基成孔施工前必须进行溶洞预处理施工。

根据设计图纸要求及已审批的《大旺大桥岩溶区一般溶洞桩基施工方案》，针对17#-4，20#-2,20#-4三处桩底溶洞情况，对于此三处桩底溶洞须在桩基成孔施工前对桩底溶洞进行旋喷处理。 3 溶洞分类

溶洞的类型多种多样, 主要分为以下几类：

（1）按所处位置的深浅分为浅层溶洞(离地表不足6 m),深层溶洞(深度大于6 m)；

（2）按空间大小分为大型溶洞( 空间尺寸大于4 m),小型溶洞； （3）按冲填状态分为空溶洞、半填充溶洞、完全填充溶洞； （4）按填充物质分为软塑状态淤泥质土、黏性土、灰岩碎块、砂砾、碎石、卵石等；

（5）按同一竖直断面上存在的溶洞个数,分为单层溶洞和多层溶洞。 2", 溶洞处理的原则

（1）每根桩必须用地质钻机钻探,详细记录地质状况，溶洞深度、高度、填充物类型,画图列表,为制定相应施工方案提供翔实依据。 （2) 对填充物进行土工试验,分析其物理力学特性,检测容重、含水

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量、孔隙率等, 为注浆参数计算提供依据。

（3) 根据地质钻探资料和填充物情况,对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。

（4）对每种处理方案,都要进行仔细的计算, 施工前在桥位处进行溶洞注浆及钻孔试桩试验,取得经验数据,完善施工方案, 指导施工。 （5）遇到大溶洞时,采用注浆法施工，但必须请监理工程师和设计单位核查,明确处理方案,并报监理批准后实施。 3 溶洞处理一般方法

1) 对于溶洞较小的, 或仅存在岩溶裂隙的区域,可根据地质柱状图待钻机冲孔至溶洞位置时,按照比例回填强风化片石和粘土、碎石夹粘土、水泥、等重复冲孔, 避免塌孔, 使钻孔通过岩溶区。对于较大溶洞可以将回填材料事先装入编织袋, 整袋回填。

2) 对于溶洞较为发育,溶洞规模较大的区域, 在桩基未开孔前,先对桩基溶洞进行处理。

a. 往溶洞内回填砂子或碎石。溶洞内无填充物或填充物较少可向洞内填充砂。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。根据成桩直径、维护体积的最小直径及堆积体形成规律, 计算填砂量。用压风机将干砂压入, 为防止洞内高压阻止灌浆, 利用其他孔作为减压孔。待达到计算的填充体积, 压力稳定时, 即可停止。对溶洞内填充物较多时, 可以灌入碎石。灌入碎石的钻孔直径不小于30 cm, 放入钢管并固定, 钢管上置碎石料斗, 碎石粒径不大于2cm,投料时振动钢管,以防止堵塞,填充量控制

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与填砂控制方法相同。

b. 对溶洞填完砂(碎石)后,往孔内注浆。首先沿桩基周边钻4 孔, 并打入8cm的钢套管,使钢套管伸入最下层溶洞,然后从钢套管内伸入5cm的压浆管。用注浆泵注浆,注浆压力不宜太大, 控制在0. 5 MPa~ 1. 0 MPa 范围,具体压力值由现场试验确定。分阶段对溶洞压注M30 水泥砂浆,水泥砂浆采用配合比为水??泥??= 11",0. 8 为宜, 根据具体情况做适当调整。在开始压注水泥砂浆前先压水清空溶洞的淤泥。在压注过程中,边注浆边缓慢上提压浆管,提管速度不宜太快,根据注浆速度确定,直至桩基底部以上4 m 位置全部压满水泥砂浆,增强桩基的承载力。压浆完成后,通过桩基周围钻取的地质芯样, 判定该墩号桩基底部的溶洞群已被水泥浆充填且与岩层粘结较好。 4 大旺大桥溶洞桩施工方法 4.1 施工准备工作

Ⅰ、详细阅读地质补堪资料，掌握溶洞出现的位置，范围大小。 Ⅱ、对不同的溶洞进行分析研究，制定适当的施工方案和施工技术保障措施。

Ⅲ、每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案、

Ⅳ、备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业。

Ⅴ、要有处理施工故障的备用机具设备，如打捞、急救以及不同性能的其他钻机、钻具等。

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Ⅵ、钻孔前先对场地进行平整，清除杂物，再进行桩基定位放样。 4.2 成孔

采用冲击钻机成孔工艺。钻机支撑点远离桩位，支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算，严禁将钻机直接支撑在孔口，同时钻机应用“八”字揽风绳栓拉。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。

Ⅰ、当钻至溶洞顶0.5m左右时，首先准备足够的小片石（直径10-20cm），粘土、工人、片石运输机械、足够多的泥浆及注浆机械，粘土要做成泥球（15-20cm），对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源，其次在0.5-1m范围内缩小冲程，逐渐将洞顶击穿，以防卡钻。

Ⅱ、根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水，击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱黏性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲砸固壁，当为砂层，卵石层时还应提高泥浆的粘度的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复钻孔顺利穿过溶洞，并使溶洞四周产生足够强度的”石壁“以便钻孔桩的混凝土浇注。

Ⅲ、对小型或多层溶洞，为防止其不与相邻孔窜孔或成孔后有孔型有葫芦状，必要时可灌注低标号砼进行填充，等强度合格后再钻井。

Ⅳ、钻孔达到设计标高并清孔后，对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合，孔底泥浆沉淀厚度等进行检查，经监理工程师检查合格后，进行清孔。

③、溶洞预处理（高压旋喷水泥浆处理）

根据设计钻探资料，17-4，20-2,20-4三处桩基底部溶洞高度较

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大，溶洞顶板厚度小，上层为不稳定的中风化灰岩，在成孔过程中容易引发覆盖层坍塌造成施工安全事故，因此，应对溶洞选择采用高压旋喷水泥浆进行处理填充溶洞空洞，并加固洞内填充物。

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