浅谈岩溶地区桥梁基础施工技术
[摘要]本文对岩溶地区桥梁基础施工遇到的常见问题进行分析，并就桩基施工的技术处理方案和保证质量的控制措施谈一些看法。
[关键词]岩溶地区,桥梁,基础,施工技术
一、前言
我国幅员辽阔，地质情况复杂多变，在西南、中南地区，岩溶现象普遍存在，给桥梁基础施工带来了较大的困难。岩溶根据其发育强度，可分为强烈发育，中等发育，弱发育，微弱发育4种，在岩溶强烈发育区，主要表现为大型暗河，廊道及较大规模的溶洞。对于这种岩溶地质，在地质勘探时容易发现，并会引起勘探人员及设计人员的高度重视，工程中将尽可能避免或采取其它特殊措施处理。其他三种发育强度的岩溶区存在更为普遍，多表现为溶蚀、溶沟、溶槽、中小型串球状洞穴或单个小型洞穴，裂隙较为发育等形态，而对于这种发育程度的岩溶区域，由于岩溶表现形式的多样性及规律性不强的特点，给桥梁基础施工带来很大的不确定因素。
二、岩溶地区桥梁基础施工问题
桥梁基础施工一般采用桩基成孔，桩基成孔目前常用方法有人工挖孔，旋转钻机成孔，冲击钻进成孔，冲抓钻进成孔。人工挖孔，无需钻孔设备，造价低，灵活方便，但局限性大，只适合于无水或地下水量不大，孔深较浅，岩溶发育强度较弱的情况下采用；旋转钻机成孔（又可分为正循环旋转钻机成孔和反循环旋转钻机成孔）适用于黏性土，砂类土，含少量砂砾石的土（砂砾石含量少于20%，粒径小于钻杆直径的2/3），孔径为80-250cm，孔深30-100m；冲击钻成孔适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石，孔径80-200cm，孔深小于50m；冲抓钻适用于淤泥、腐殖土、密实黏性土、砂类土、砂砾石，孔径100-200cm，孔深适宜20m以下。
岩溶地区梁桩基础施工施工时，由于地质情况复杂，溶洞多，岩石强度较高，一般采用大型冲击钻。由于桩位下伏岩溶发育，基岩形态复杂，溶洞众多且连通性好。因此，桩基础在施工的过程中有可能遇到上面松散砂层塌崩、岩面的突变及溶洞漏浆、漏水等现象。在岩溶地区进行桩基施工时，一般要求逐桩探明溶洞情况，再进行钻孔。钻孔过程一般都会遇到坍孔问题。这是由于：
1、桩位处的溶洞体积较大，部分溶洞甚至贯通，且地下水均发育，当钻孔至溶洞处，由于孔内泥浆急剧跌流入溶洞内，出现孔内水位骤然下降，导致泥浆护壁失稳，砂层或软弱土层溜坍，最终造成孔口坍陷。
2、钻孔遇到溶洞，如果能够在短时间内稳定水位并使水位上升，就不至于坍孔；如果遇到那些不能在短时间内稳定水位并使水位上升的溶洞，或遇到溶洞时采取措施不当，使护筒下软弱地层或砂层在长时间内无泥浆固壁，而容易造成坍孔。
三、岩溶地区钻孔处理技术
岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键程序在做好相应厚砂层的钻孔处理和大溶洞的处理。为此，施工钻孔之前必须实施一桩一孔的地质超前钻探，注意最小超钻深度应不少于6米，必要时增加钻位，以查明桩底以上的岩溶发育情况和桩底以下的地质情况，确定合理安全的桩底标高。一般采用钢护筒支护法、片石粘土抛填护壁法、套内护筒跟进法等技术措施来处理砂层和溶洞的钻孔施工。
1、岩溶地区钻孔处理方案的原则
（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详实依据。
（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，施工前在桥位外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，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。
2、岩溶地区钻孔处理技术方案
（1）砂层的钻孔处理
对砂层或软弱地层，采用钢护筒支护法进行施工处理。钢护筒应比钻孔桩设计桩径大20～40cm，壁厚8-10mm，随钻孔渐次下至砂层，并穿过砂层至少1.5米以上，有溶洞的桩位，钢护筒沉至风化岩层顶面上。通过钢护筒的支护作用，从而避免因溶洞漏浆、孔内水位骤跌造成砂层溜坍。钢护筒的沉入施工可利用钻机进行，在钻机的钻杆上附加压架，利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量，使钢护筒随钻头的钻进而下沉。
（2）无地下水流溶洞的钻孔处理
在钻孔进入溶洞区时，可从孔内泥浆的变化来判断溶洞是否存在地下水流。如孔内泥浆突然下沉，反复加浆能保持孔内泥浆和水位稳定，说明此处溶洞没有地下水流。如孔内泥浆无法灌满，且泥浆稠度不断变化，说明此处溶洞有地下水流。对无地下水流的溶洞，采用抛填片石法进行施工处理。当钻至离溶洞顶部附近时，冲击钻由高冲程施工转向低冲程施工，逐渐将洞顶击穿。一旦发现泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石，仍采用小冲程轻砸，让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。这样反复抛填片石冲挤，使片石往桩孔四周的溶洞区内排挤，直至桩孔外溶洞区内挤满片石。遇到较大的溶洞，抛填片石时可适当掺入适量的碎石土，以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度，同时控制好泥浆的比重，使抛填片石孔壁四周形成泥浆护壁膜，利于水下混凝土的灌注施工。
（3）有地下水流溶洞的施工处理
有地下水流的溶洞施工处理，如出现的溶洞体积较小，地下水流较缓，孔内水位比较稳定，则仍可采用抛填片石进行施工，且抛填时可掺入适量的碎石土及絮状物，仍至整袋水泥，以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度和强度，减小地下水流速度，阻隔地下水流。
遇到体积较大、有地下水流的溶洞，如地下水流较急，孔内水位不稳定，则采用在溶洞区内下沉内层钢护筒的方法进行施工。当冲击穿过溶洞顶部后，用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机(或冲机自吊)把内护筒放入外护筒内至孔底。注意在沉入内护筒前，应采用检孔器检查钻孔的大小及倾斜度，保证内护筒能顺利沉入溶洞区内。内护筒长度一般宜比超前钻所确定的溶洞高度值长3米。在内护筒底部100cm范围内导管灌填小碎石素水泥混凝土，待固结后即可重新冲孔至终孔标高。
终孔后，经成孔检查和清孔验收合格，吊装钢筋笼，采用导管法灌注水下混凝土。
四、其它施工技术问题的处理
在岩溶地区进行桩基施工可能会遇到的其它一些技术问题包括：
1、穿透岩溶顶板比较困难；
2、溶沟、溶槽内施工时易卡钻，溶洞施工易掉钻，同时冲孔易沿溶沟、溶槽的基岩面倾斜；
3、岩溶内护壁困难，易造成混凝土流失，导致断桩或短桩。
对此，可采取以下相应的处理措施：
1、岩溶上的地层可采用钻孔钻，但钻至岩面时，改用冲孔法成孔。
2、在溶洞、溶槽、溶沟中钻孔施工时，采用边抛片石、碎石夹粘土，边冲击，保证冲击作业基面强度均匀，以防孔斜和卡钻。在接近溶洞地段，宜采取小冲程冲击，以防掉钻。卡钻后不宜强提，可用小锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提起。
3、对水下混凝土灌注流失及成桩质量问题，措施一是加大混凝土生产和运输能力，采用混凝土集中拌和站，确保灌注过程的连续；二是要加大首盘混凝土初存量，防止首盘混凝土数量不够造成导管埋深不足而断桩；三是要在灌注过程中适当加大导管埋深，灌注时要勤于测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断，防止混凝土面突然下降造成导管悬空而断桩；四是在灌注时应适当加大混凝土灌注高度，一般考虑要超过设计高程1.5～2.0米，避免在灌注完成后混凝土面下降造成短桩。
五、成桩质量检测
成品桩的常规质量检测方法包括小应变动测法、预埋声测管超声波检测法和抽芯检测法等，通常同一根桩只采用动测法或声检法进行检测，抽芯检测只作为桩基随机抽检或对有质量缺陷怀疑桩作抽芯复验。鉴于岩溶地质的复杂性，对嵌岩桩，不管桩基是否已采用声测法检测，仍建议炭溶地区的嵌岩桩应全部进行小应变检测，理由是动测法不仅可以检测桩身的质量和完整性，同时也可在一定程度上反映出桩底持力层的完整情况，更好地保证桩基质量的可靠性。
六、结语
综上所述，在岩溶地区进行桩基施工必须充分了解各种复杂地质条件对施工的影响，根据地质的不同情况和溶洞的不同类型，合理地选择钢护筒支护法、抛填片石法、套内护筒法等施工处理方法，能基本上顺利地解决岩溶地区桩基的施工技术难题。
参考文献：
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[3]刘雪峰.岩溶地区桥梁桩基设计与施工[J].山西建筑，2006（03）