岩溶地区钻孔桩溶洞处理方法浅析

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　　摘要:本文主要介绍了在岩溶发育区几种溶洞处理的简单可行的方法，现场容易操作，而且施工成本较小，速度又快，为相应类型的溶洞处理提供借鉴。
　　关键词:岩溶,钻孔桩,溶洞,处理
　　前言
　　钻孔桩基础是目前桥梁设计中主要采用的基础形式，钻孔桩施工工艺也是目前比较成熟的施工工艺，施工质量也能保证，所以在施工过程中经常采用。但是在岩溶地区钻孔桩施工，由于地质条件不明，钻孔桩孔位经常有溶洞、斜岩出现，施工过程中如处理不好会出现偏孔、塌孔等现象，对桩基质量有着严重的影响。
　　下面就广梧高速公路施工当中钻孔桩溶洞处理的几种简单可行的处理方法予以介绍。
　　一、工程概况
　　广梧高速公路河口至双风第九合同段,大小桥梁共计6座,均为钻孔桩基础，桩长在11-57米，孔径为130cm、150cm、200cm，全桥共有桩基190根。
　　地质情况：各种地层发育，自老而新依次有寒武系、至留系、中～上泥盆统、白垩系和第四系；其岩性多变，包括片岩、千板岩、板岩、炭质板岩、和砾岩、砂岩、粉和岩、页岩、泥岩及灰花岗岩、白云质灰岩、泥灰岩等。灰岩溶蚀明显，对工程影响较大的岩以主要为中泥盆统白云质灰岩，下石炭统灰岩和煤系、部分上三叠统的泥岩和炭质页岩，以及较厚的第四系残积土。
　　桩基逐桩地质钻孔资料及管波探测资料基本齐全，根据地质钻孔资料显示的基桩地质情况，有63根桩基桩身范围都有溶洞,根据溶洞分布情况，可大致分为四种：
　　1、溶洞较小（高度在1-3m），有充填、半充填、或无充填；
　　2、溶洞较大（高度在3米以上），埋置较浅（一般在15m以内），有充填、半充填或无充填。
　　3、溶洞较大（高度在3米以上），埋置较深（一般在15m以上），有充填、半充填或无充填。
　　4、在同一个桥墩或桥台均有溶洞，根据其标高推算，标高基本一致，并且有可能互相连通。
　　二、处理方法
　　1、溶洞较小（高度在1-3m），有充填、半充填、或无充填；
　　此种溶洞表现为漏浆量少，护筒内水头下降速度慢，不会对孔壁造成坍塌，可采用抛小片石、砖块、粘土块、抛入成袋水泥等方法，从而造成结块，填堵溶洞。重新开钻时，用加入水泥的方法加大泥浆比重，一般每立方泥浆中水泥掺量为30-50kg,继续往下钻即可成孔。
　　另外，若钻孔过程中遇到小而不漏浆的溶洞，此时操作人员亦能感觉到地层的变化。这种情况如不漏浆可采用膨润土护壁，适当加大泥浆比重成孔。
　　2、溶洞较大（高度在3米以上），埋置较浅（一般在15m以内），有充填、半充填或无充填。
　　这种情况如采用钻孔施工工艺，遇到溶洞时会出现水头下降过快，导致孔壁坍塌，对周围地基产生不良影响。由于溶洞埋置较浅，可采用先挖后钻的施工工艺。首先采用挖孔施工，穿过溶洞区2-3m，溶洞区域上下1米的护壁采用厚30cm钢筋砼护壁，并且挖孔段落桩基直径要比原设计桩径大20cm，以保证在重新钻孔过程中冲锤上下冲孔的时候损坏护壁,发生孔壁坍塌事故。这种方法只适合于嵌岩桩，对摩擦桩不适用。
　　挖孔时由于溶洞较大，挖孔桩人员的安全尤重要，施工过程中要做好以下安全防护措施，确保施工人员安全：
　　1)认真做好施工准备工作，对钻孔地质资料详细进行研究，撑握溶洞出现的位置，并推断其范围大小，对有溶洞的位置地质、水文地质情况进行分析研究，制定适当的施工方案和安全保障措施，并对每一个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给操作人员，让具体操作人员都知道溶洞的位置、大小、充填以及应采取的施工方案。
　　2）孔口和孔壁防护措施
　　为保证施工安全，根据挖孔桩安全有关规定,孔口第一节护壁要比原地面高出30cm，并且采用钢筋护壁，厚度30cm，如桩基水位过高，有流砂层或软弱地质，为防止孔口塌陷，可采用在孔口采取硬化处理，提升设备可放置在硬化过的地基上，以防地基下沉造成提升设备倾倒而造成事故发生。
　　以下孔壁采用钢筋砼护壁，厚度15cm，其结构形式为内外齿形，φ6钢筋靠内径放置，每一米一节。
　　3）孔口开挖
　　挖掘时，要使孔壁稍有凸凹不平，以增加桩的摩阻力。挖掘方法视土层性质而定。根据地质勘测资料，地质情况由上至下主要分别为耕填土、含砾石卵石粉质粘土、强风化白云质灰岩、弱风化白云质灰岩、和微风化结晶灰岩。粘土为不透水层，适合挖孔作业，采用短柄铁锹进行开挖，每挖掘1m深时就及时用钢筋砼护壁。含砾石卵石粉质粘土具有一定的渗水性，在此段地层作业要浅进尺，即每挖深0.5米~1.0米左右，就快速支护，以防塌孔。进入到砂层时,沿上层护壁外围每20cm打入φ20的钢钎,然后钢钎上绑扎草袋作为防护，抽完水后浇注护壁,每节最大高度0.5m。
　　当挖孔进尺到溶洞顶面1m时，挖孔作业人员必须系安全带,安全带要与井口上的爬梯或安全绳牢固联系，然后用风钻钻一个φ100mm的孔，查看溶洞内是否有承压水，若有，人员则应迅速撤到地面等其自然排除，水位稳定后再进行抽水，然后继续开挖。挖穿溶洞顶盖后，首先用水泵抽掉洞内的稀浆或水，然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中，呆30分钟，若正常，方可将作业人员用钢吊笼放入空溶洞中。随后用砖砌外圈，且其要有足够的壁厚、刚度，以防止灌注砼时护壁被挤垮，然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后，继续向下挖进。
　　若溶洞内无承压水，在挖穿顶盖前，作业人员身上的安全带必须与孔顶上的安全绳或钢爬梯相连接，以确保溶洞挖穿时作业人员的安全。下洞前将鸽子或活鸡放入溶洞中，呆30分钟，若正常，方可进行洞内作业。进入溶洞后，要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施：
　　①若为空溶洞，首先将积水抽干，用砖砌外围，然后立模浇注钢筋混凝土。
　　②溶洞内有填充物，则根据填充物的种类分别采取不同的措施
　　a.填充物是中粗砂、粉细砂时，挖进时应浅进尺，强支护，沿上层护壁外围每20cm打入φ20mm的钢钎,然后钢钎上绑扎草袋作为防护,每节最大高度0.5米。
　　b.填充物为软塑状粘土、含碎石粉质粘土时，采用短柄铁锹进行开挖，每挖深1m左右就及时护壁。