巖溶地區橋梁鉆孔樁溶洞處理技術淺析

摘要：文章以貴廣客運專線七標第三項目部管段內位于巖溶極度發育的五座大橋鉆孔樁施工為實例，主要闡述巖溶地區鉆孔灌注樁的溶洞處理的工藝原理、方案的選擇，針對不同類型及大小的溶洞所采用的各種不同的處理方法等，通過該工程試驗及實踐，使得巖溶發育地區橋梁鉆孔樁基礎的施工工藝及技術得到了成功驗證和發展，取得了較為成熟的經驗。

關鍵詞：巖溶地區；橋梁鉆孔樁；溶洞處理；巖溶地區

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）03-0095-03

一、工程簡介

貴廣鐵路巖溶樁基集中在廣西壯族自治區桂林市恭城縣境內，第三項目部地處典型的喀斯特地貌，據地質資料揭示，峻山坪雙線大橋、黃皮沖水庫雙線特大橋、松樹嶺雙線特大橋、廖洞苦竹河雙線特大橋、廟背苦竹河雙線特大橋都位于溶巖極度發育地區，橋位覆蓋層較厚，上覆層以砂礫石或松軟土為主，下伏可溶性灰巖，裂隙發育，或有大、小不等的溶洞，最大溶洞高度達29.1m，溶洞串最多個數達6層。橋梁基礎采用樁基、承臺結構，設計為嵌巖樁或摩擦樁，共1539根，孔徑為φ1.00m、φ1.25m、φ1.5m，最長樁長75.5m。

二、溶洞處理方法

（一）拋填法

該方法在目前的樁基施工中均有運用，工藝比較成熟，效果較好；適用范圍也比較廣，主要適用在：

1．溶洞的范圍小，溶洞高度小于1m，則往樁孔中拋填片石、粘土（比例1﹕1），高于溶洞2～3m，先用小沖程（60～80cm）沖擊，使溶洞范圍形成護壁后，再繼續施工。

2．溶洞高度在1.0～3.0m之間，且溶洞為充填或半充填的，先向孔內拋填片（碎）石、砂混和料和注水泥漿，用小沖程沖擊片石擠壓到溶洞邊形成泥漿碎石護壁，水泥砂漿將片石空隙初步堵塞后，停止沖擊24h后，待水泥漿護壁強度達到要求后，再繼續沖擊，能順利通過溶洞。

3．對于裂隙比較發育的巖溶地質，一般同一墩（臺）位處的幾個樁基具有較強的連通性，采用回填少量片石、大量黏土（摻少許水泥）的方法進行處理。

松樹嶺雙線特大橋0號臺處巖溶裂隙極為發育，并且可從地質剖面圖可看出巖溶連通性較強。0～8#樁基首先施工，鉆孔到達灰巖裂隙發育處時，漏漿量較大，首先回填少量小片石和大量黏土，再補充漿液，加大泥漿比重重新鉆進，鉆孔—回填—鉆孔反復作業，多達7次，共使用片石38m3，黏土336m3，最終使片石及泥漿充滿該位置裂隙，得以成孔。成樁后，在以后0號臺其它樁基鉆孔作業中基本無大范圍的漏漿現象出現。

（二）灌注低標號混凝土填充法

溶洞的高度在1.0～3.0m之間，且為空洞的；分為兩種方式處理：

1．先利用超前鉆孔（φ110）向孔內灌注混凝土干料，填滿溶洞，在固結體達到一定強度后（2.5MPa）即可進行沖孔施工。混凝土干料采用42.5R普通硅酸鹽水泥拌制，如溶洞空間容積大、導水性強，則在混凝土干料中添加一定量水玻璃；

2．在沖擊溶洞過程中用拋填法無法解決漏漿病害的，可采用水下灌注低標號砼（C15），砼面高出溶洞頂板1m以上，停鉆24h待砼強度達到沖擊要求后，再進行沖孔施工。

廖洞苦竹河雙線特大橋11-8#樁基根據圖紙標示在距樁底4～7米位置有3m左右的溶洞，且無填充物，在沖孔過程中多次回填大量片石、黃土、水泥進行處理，但由于該處地下水位太高，潛水流動性較大（可能存在地下暗河），沖擊過程中漏漿嚴重，泥漿無法堵住，造成孔口坍塌，因此采用水下灌注低標號砼（C15），以斷絕地下暗河，砼面高于溶洞頂板以上1m，待砼強度達到2.5MPa后，再進行沖擊，成孔過程基本順利，而且在水下灌注中砼超方問題得到基本解決。同時對周邊樁位的成樁也相當有利，11號墩后續成孔的樁，水下灌樁砼，雖仍有超方但基本不存在灌注困難，后施工樁位要比先施工樁位灌注過程順利。

（三）鋼護筒跟進

使用該工藝較復雜，技術要求高，需配置大噸位吊機、振動錘（W60）等大型設備，造價偏高，但也是

巖溶極度發育地區，橋樁施工中關鍵工序的施工技術。

1．溶洞高在3.0

圖 1溶洞高3m

廖洞苦竹河雙線特大橋12-4#樁在沖孔過程中未下鋼護筒時，成孔非常困難，經常出現坍孔，并且在灌注過程中，在溶洞部位導管下放困難，灌注過程異常艱難，且超方嚴重，設計樁長16m，設計砼用量30m3，樁身消耗砼共計72m3，超出設計140%，而12-3#樁設計樁長38m，通過改變施工方法，全程單層鋼護筒跟進，至溶洞底，雖然地表覆蓋層厚達24m，但成孔過程基本順利，灌注過程正常。

2．溶洞高大于5.0m(多層)，且溶洞間距較大時，采用套內護筒法施工，首先用振動錘下沉比設計樁徑大20cm的外護筒到基巖面，其次當鉆穿頂板后暫停鉆孔，將孔徑大于樁徑5cm，的內護筒沉入巖溶層，隨鉆孔跟進至穩定巖面以下0.5m，再按正常鉆進。

3．外護筒間空隙及內護筒與溶洞底部間空隙的處理。

（1）在內護筒底部及頂部100cm范圍內回填砂、碎石，中部回填中砂。

（2）用高壓噴射灌漿法（施噴法）對回填體進行灌漿處理。灌漿后，內護筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結，固結強度灌漿處理后，即可重新沖孔。

（3）在內護筒頂部及底部100cm范圍內回填小碎石素水泥混凝土，內護筒中部回填砂，同樣能起到堵塞空隙的目的。?

（4）對于需要處理多層溶洞的樁基，一般仍采用上述灌漿法填充固結空隙進行施工。目的是為了增加溶洞底部（同時有可能是下層溶洞的頂部）附近填充物的密度和強度，并且增加內、外護筒間的膠合力。廖洞苦竹河雙線特大橋14號墩、15號墩、16號墩由于緊鄰苦竹河，溶洞、暗河上下分層，縱橫交錯，地下水流量較大，上覆層又松散易塌，施工過程中按照常規回填片石、灌注低標號砼、跟進單層鋼護筒的方法均已失效。如15-1#設計樁長46m，累計鉆進31m，在沖進過程中大量回填片石黃土，及時跟進鋼護筒30m，仍然出現塌孔埋錘、地表塌陷，被迫停止施工，鉆機移位到15-4#樁，重新開孔鉆進，采用W60振動錘下內、外護筒，內外護筒用砂漿固結，順利成樁。

（四）高壓注漿

對于溶蝕破碎帶處的樁基，可采用高壓注漿固結的方法。

圖 2高壓注漿位置圖

峻山坪雙線大橋1～5#樁基165.67～184.57m處于溶蝕破碎帶。采用衡探100型地質勘探鉆機，灰漿機，CZJB型液壓雙液注漿泵。用衡探100型地質鉆機進行鉆孔，開孔直徑127mm，終孔直徑91mm，每根樁補充4個鉆孔，并補充詳勘地質資料，用高壓注漿，注漿壓力1.12MPa，水泥漿液配合比為水泥：水：外加劑=1413﹕537﹕7.065，注漿量124m3。注漿3天后進行鉆孔，鉆孔過程中未出現漏漿現象。

三、巖溶地區溶洞處理注意事項

樁孔附近要備足回填材料和挖掘機、鏟車、水泵等機械，接近巖溶時主繩放長量控制為1～2cm，防止擊穿溶洞頂板時造成掉鉆、卡鉆現象發生，鉆穿溶洞頂板時一旦漏漿，及時投放粘土塊、片石并補水補漿，保持孔內水位高度。漏水嚴重時，可填充稻草和水泥等混合物，每次填滿后補漿補水，再重新沖擊鉆進，擠壓填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最終至不漏漿為止。通過溶洞層后，繼續鉆孔，直至設計深度。灌注混凝土灌注中導管提升時，要根據溶洞情況確定導管埋深，避免灌注過程中擠破溶洞混凝土面突然下降，造成斷樁事故發生。

四、結語

在貴廣鐵路七標第三項目部管段內5座橋梁鉆孔灌注樁的溶洞處理方面針對不同類型及大小的溶洞所采用的各種不同的處理方法等，所有樁基成功的通過溶洞，保證了工期和質量，通過本工程試驗及實踐，使得我項目部在巖溶發育地區橋梁鉆孔樁基礎的施工工藝及技術得到了成功驗證和發展，取得了較為成熟的經驗。

參考文獻

[1]鐵建設[2005]160 號客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準．

[2]TZ213-2005客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南．

作者簡介：陳劍（1977-），男，湖南永州人，中鐵二十三局集團第七工程有限公司工程師，研究方向：工程管理。

（責任編輯：劉晶）