广州市建筑科学研究院新技术开发中心有限公司 广东广州 510440
摘要：结合广州白云国际机场扩建工程噪音区治理白云区治理项目安置区建设工程（标段一）—桩基础工程设计三标段的施工实践，结合超前钻钻孔资料，对桩基础施工中遇到的各类溶洞，通过对溶洞深度、填充类型进行分类，对不同种类的溶洞进行分类处理，既保证了施工质量，缩短工期，也大大提升了经济效益，取得了良好的效果。
关键词：桩基础；溶洞；分类处理；经济效益
Study on classification and treatment technology of karst cave in pile foundation construction
WANG Guang-pu
（1. New Technology Development Centre of Guangzhou Institute of Building Science Co.，Ltd.，Guangzhou 5104402，China）
Abstract：Combined with the construction practice of the three section of the construction project（Section 1）- pile foundation engineering design of the construction project of Baiyun International Airport Extension Project in Guangzhou Baiyun International Airport extension project，combined with the data of the pre drilling drilling，it classifies the cave depth and filling type through the classification of the karst cave depth and filling type in the pile foundation construction. Classification treatment of the same kind of karst caves not only guarantees the construction quality，shortens the construction period，but also greatly improves the economic benefits，and achieves good results
Keywords：Pile foundation；karst cave；classification treatment；economic benefit
1 工程概况
该拟建工程位于广州市白云区人和镇蚌湖新联村，省道S267以西约300m，国道G1501广州绕城高速（北二环高速公路）的南侧约100m处。本场地下伏基岩为灰岩、炭质灰岩，主要不良地质为岩溶。在完成施工的场地中，超前钻305个钻孔中有156个发育有土洞或溶洞，场地岩溶见洞率为54.43%。洞呈无充填、半充填或全充填状态，串珠状溶洞发育，最大洞高达20.0m，其充填物主要为流～软塑状黏性土，局部充填可塑状黏性土及少量砂砾部分钻孔发育有二层以上的溶洞，溶洞见洞隙为54.43%，其中12个钻孔既发育有土洞又发育有溶洞场地岩溶发育程度等级为岩溶强发育。溶洞分布详细统计如下表：
表 1溶洞分布发育一览表
本场地串珠状溶洞发育，存在有较厚砂层，孔内溶（土）洞为空洞、半充填、全充填状态，灌注桩施工时容易发生塌孔、埋钻等工程事故。因此，溶洞处理是本项目施工中的重点和难点，也是影响本项目工期的关键因素。因此，施工前需制定相应的溶洞处理专项方案，对溶洞进行分类处理，保证施工安全和工期。
2 溶洞处理原则
（1）鉴于场地内岩溶强发育，在岩溶区分布区域内必要时进一步查明地下岩溶（土洞、溶洞）的规模和空间分布发育情况，提供详细的资料，对岩溶特别发育的位置，建议增加超前钻钻孔数量，以提高对溶洞处理的有效性。
（2）在入岩后要有专人观测护筒内泥浆面的变化，根据钻孔的进尺情况，如果进尺由慢突然变快，或泥浆面突然下降，这时说明击穿了未知溶洞，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水。应迅速补水和改变冲程以防止斜孔和卡锤。
（3）场地及周边范围内应禁止大量抽取地下水，以免引发地面塌陷和地面沉降等次生地质灾害的发生。
3 溶洞分类处理方案
（1）小型溶洞（高度小于1m）或多层溶洞，可采用注浆加固的方法，通过对照地质柱状图，对桩穿过的溶洞进行填充和加固。为防止浆液流失太远造成浪费，应先注入浆液与沙子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。注浆完成后，应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。
（2）较小溶洞（溶洞高度小于3m），可采用片石回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。
（3）中、小溶洞，可采用素混凝土回填的方法。桩基施工时，采用正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜岩面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。重新成孔前应在桩基范围取芯检验填充效果，待溶洞完全填充且强度达到要求后方可进行桩基施工。
（4）对于较大溶洞、连通溶洞需要夯实回填，处理后的承载力不小于周边地层承载力。施工方应根据地质资料，结合现场超前勘探情况，编制桩基溶洞处理专项施工方案，并报建设单位批准后方可实施。
（5）如果遇到多层溶洞，先对溶洞大小和是否为串珠状溶洞进行判定，如为串珠状溶洞，且漏水，则直接采用钢护筒通过，其施工方法见“过串珠状溶洞施工”，如不存在这种情况，则采取向溶洞内直接充填片石和粘土，泥浆护壁通过。
（6）对于遇到特大型溶洞或半充填的溶洞，且溶洞上方有较厚的沙层时，先向孔内回灌浓泥浆，同时抛填块石和粘土球，采用小冲程冲砸固壁，直至漏浆现象消失。
如果出现一下冲破溶洞、土洞顶板，泥浆突然间流失，引起整个孔坍塌严重，则迅速提起冲锤，要求人员马上离开钻机，待不再坍塌后，对整个孔进行回填处理，先进行预处理后，重新成孔。片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，以增大孔壁的自稳能力。如果以上方法效果不佳，可采用素混凝土回填凝固后重新成孔的方法。采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时或遇到倾斜颜面时填入低标号混凝土，间隔一定时间后采用冲击钻成孔。
4 过串珠状溶洞应急处理措施
根据现场成孔深度和超前地质钻孔的资料相对比，以及结合钻杆钻进速度判断出孔桩接近溶洞顶部岩层时，提起冲锤、钻杆，移开回转钻机，采用冲击钻机钻孔。用冲击钻钻孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过50cm。所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检查，其它施工工艺及注意事项与常规相同。当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的。
在施工现场准备足够的粘土和块石，同时制备大量的泥浆。根据超前钻探得的串珠状溶洞顶标高反算出地面至第一个溶洞顶的深度，根据此溶洞与钻进深度相比较可知是否到达溶洞顶部，装载机和小推车就位，密切注意泥浆面变化，一旦穿通溶洞后，提起冲锤，向孔内回灌泥浆，向孔内回填片石和粘土，如果不发生塌陷，则用冲锤冲击孔洞内孤石和突石，对洞底部斜岩面进行冲平，以保证钢护筒顺利下放。
过第二个溶洞按过第一个溶洞的方法进行。注意事项：
（1）、过每层溶洞顶薄岩层时要采用小冲程锤击，防止一下把岩层击穿后引起钢护筒脱落下沉，严重时引起地面塌陷。
（2）、冲破岩层后，要及时提起冲锤，防止塌孔引起卡锤。
（3）、在溶洞内采用小冲程冲击，以防止卡锤，同时清理洞内的突石，锤平洞底部斜岩面，以保证钢护筒在下放时不会较大的产生偏斜。
5 溶洞处理质量保证措施
溶洞地质同一般地质相比较，其特点表现在它的非均质性和非密实性，反映在钻孔施工中的形式为：A．空隙漏浆造成塌孔；B．难以形成符合设计桩径的标准圆孔；C．水下砼灌注流失无法估量，容易造成断桩。
（1）漏浆、坍孔的技术对策。要求司钻人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度、泥浆稠度和钻头负荷是否正常，长护筒跟进，进行散抛填，将坚硬片石、粘土及水泥作成混合物，视漏浆程度反复抛填冲击。
（2）偏孔的技术对策。沟、溶槽、岩面起伏不平。在钻孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时，钻孔速度会明显降低，主绳摆动大，遇此情况应马上提出钻头，抛入坚硬片石、碎石和块状黄土，以小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛入相同配备的混合物以大冲程冲击，反复进行，直到不偏孔为止。溶洞侧壁侵入孔径。以加入大块片石为主，并适当降低泥浆比重，回填后以小冲程钻进，钻头平稳后再加大冲程造孔。
（3）卡钻的技术对策。司钻人员随时观察钻机负荷和主绳摆动情况，发现卡钻征兆及时提起钻头进行抛填处理。在距溶洞顶板以上30-50cm处改变钻孔冲程和冲击次数，采用慢打轻击，进入溶洞后反复抛填片石、黄土及水泥。改变钻头形式。在原十字形钻头上焊圈，把十字形连接起来，使之减慢钻进速度，一次成孔并圆顺。
（4）掉钻的技术对策。钻头龙门与钻体区段间加工成圆弧过渡，防止断面尺寸突变，形成薄弱部位引起应力集中而断裂。在钻孔过程中要经常检查钻具、钢丝绳、钻头直径磨损程度，发现超限应及时更换。
6 结论
本项目针对溶洞分布规律和溶洞大小分类，制定专项的溶洞处理方案，针对不同大小的溶洞和不同的充填形式，对溶洞进行分类处理。既保证了施工的安全，又节省了浇灌混凝土的流失，减少了施工中因溶洞产生的质量问题，缩短工期。结果证明上述处理方案是有效的，应大力推广。
参考文献：
[1] 刘雪峰.岩溶地区桥梁桩基设计与施工[J].山西建筑，2006.
[2] 交通世界.2004年第5期《岩溶地区地基处理及桩基施工技术》
[3] 赵占利，熊强，李锋.溶洞区桩基施工.施工技术，2008.
论文作者:王光谱
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：溶洞论文; 钻孔论文; 岩溶论文; 桩基论文; 钻头论文; 冲程论文; 泥浆论文; 《基层建设》2018年第21期论文;