韶关市交通投资建设有限公司
摘要：现代桥梁的建设工程已经十分普遍，桥梁桩基施工技术也在工程的建设实践中得到了很大的提高，对于桥梁的桩基的设计、施工工艺、关键技术等都有了许多进步，但是在岩溶地区的施工，面对的极为复杂的地质情况，在该地区进行的桥梁桩基施工与一般地区有所区别，也会面对很多问题。本文简单阐述了粤北山区岩溶地区的桥梁桩基施工技术及注意事项等，为施工人员提供一定的参考。
关键词：岩溶地区；桥梁桩基；施工技术
引言
随着我国经济的发展，国家对公共事业的发展十分关注，对其的投入也逐年增加，使得公共建设的发展也十分迅速。公共事业的快速发展，交通网络的覆盖率不断提升，在施工建设中需要面对的地质地形等自然环境也十分复杂多样，许多不良地形给施工造成了一定的困难与阻碍，如岩溶地区。岩溶地区的地质根据发育程度不同，可以分为四个等级，即微弱发育、弱发育、中等发育、强烈发育，各个发育等级的地质特点有较大差异，粤北山区溶洞、土洞发育强烈，地下岩溶的构造千奇百怪，没有任何规律，其产状、大小变化十分复杂，即使在一个很小的范围内，溶洞的大小变化也十分明显，钻孔桩施工时，经常发生同一桥墩下不同桩位处岩溶发育明显不同的情况，桥梁桩基施工极易出现塌孔、偏孔、埋钻等施工事故，上述各项因素都是直接影响到施工方案的设计以及施工质量，各个管理层的人员应对其进行仔细分析，做到全面把握，科学施工。
一、施工注意事项
1、开钻前，有关技术人员和操作手都要熟悉该桩位的地质情况及溶洞的位置、规模、发育情况，对施工中可能出现的问题要掌握采取的措施和操作要领。
2、钻进过程中，有关技术人员要跟班检查孔位偏斜，监督捞渣取样，判明土层，并与地质柱状图进行对比，注意地层变化，认真分析采取有效措施。
3、岩溶地区钻孔桩在钻孔过程中遇到斜岩偏孔要及时纠偏，防止因纠偏不及时而造成成孔周期长，而且造成扩孔严重，使砼超方严重，加大成本。
4、由于溶洞桩基的施工具有不可预见性，复杂性，危险性等诸多特点，因此在溶洞处理过程中随时观察发生的异常情况，准备要充分，处理要果断，应全天候安排多名专职技术人员观察泥浆中的浮渣及水头变化，并充分准备泥浆，片石、黏土、水泥等应急物质，吊车、铲车、导管处于待命状态，及时解决临场出现的各类异常问题，确保工程质量和施工安全。
5、成孔后及时灌注混凝土，不能搁置时间过长，以免造成孔壁坍塌，下钢筋笼及导管时要注意尽量避免巨力碰撞孔壁，钢筋笼在1―1.5h完成，下导管前必须检查导管的密封性，防止漏水或漏浆，混凝土在3―4h完成。
6、优化混凝土混凝土配合比，掺入适量的粉煤灰和减水剂，使混凝土有较好的和易性，塌落度控制在18～22cm，可加入一定量的缓凝剂，保证初凝时间不小于8小时。
7、灌注过程中加大导管埋深，防止断桩夹泥，一般控制导管埋入深度不小于3m，混凝土浇注时，派专人观察混凝土面的上升情况和出浆量变化.混凝土面的上升高度和出浆量与混凝土的灌入量成正比，若有异常，应分析原因，并采用相应对策。若混凝土灌入量增加，说明部分混凝土进入溶洞。若溶洞灌入量减少，说明孔壁坍塌或缩径，应果断重新浇注，切忌抱有侥幸心理。
二、桩基施工溶洞处理方案
1、常规成孔方案：当溶洞有填充物，是全填充软塑粉质黏土、灰岩岩块和砂粒，且溶洞不漏水，可以不考虑溶洞的存在，而按正常地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞施工。
2、片石回填法：主要适用范围及优势：适用于较小溶洞（溶洞高度小于1米），无填充物或半填冲，施工方法简单，造价较低。
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。在溶洞范围桩的钢筋笼在溶洞上下各1 m 的范围内的定位钢筋上焊接厚4 mm 的钢板圆筒，保证成桩混凝土的质量。
1）掺加比例：为有效利用片石，片石与粘土的比例为3：7，掺加水泥时，掺加比例为每米2包，掺加锯末时，掺加比例为粘土的10%。
2）掺加方法：片石采用强度≥30MPa石灰岩，石块粒径以15～50cm为宜。
掺加粘土是采用水泥袋包装后投放效果更佳。水泥投放方法为以整袋投放为佳。掺加方法为：片石、粘土袋（可选择添加水泥、锯末，也可不添加）分层间隔掺加，回填高度为溶洞顶板以上1米处。
3）施工注意事项：密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生，发生漏浆现象，立即处理。
根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，冲击岩层的响声，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层。
接近岩溶时主绳松绳量应为1～2cm，防止穿岩壳时卡钻。钻穿岩溶地层上壳时，一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，以保持孔内水位高度。
3、素混凝土回填法：要适用范围及优势：适用于中、小溶洞（溶洞高度小于3米），有无填充物均可采用此方案。施工方法简单，造价相对较高。
采取正常成孔方法施工，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。
混凝土标号及配合比混凝土可采用C20（C15、C10也可）素混凝土，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定早强剂，提高素混凝土的早期强度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2）掺加方法：对于倾斜岩面，为校正孔位，回填素混凝土应与斜岩面顶面平齐，对于溶洞处，回填顶面高于溶洞顶板50cm。
3）施工注意事项：回填48H后回填混凝土强度达到70%，待溶洞完全填充且强度达到后方可进行桩基施工。
4、钢护筒跟进加固法
主要适用范围及优势：适用于特大溶洞（溶洞高度大于3米以上）、无填充溶洞、半填冲溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时。
采用钢护筒跳进法：一面冲孔，一面接钢护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。
1）钢护筒的选择：内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=（h+H）m（h为超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30厘米的高度）；单层护筒内径大于桩直径10cm，多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接顺直，用卷扬机成型。钢护筒要有一定的刚度，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。
2）内护筒的沉放：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，说明顶部已成孔并且圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机（或桩机自生重量）把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。
用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于刚护筒外径3～5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。
如果冲击钻在坚硬岩石中的扩孔系数较小，不能满足钢护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔竖直，无歪斜、缩颈。
三、岩溶地区桥梁桩基施工技术分析
由于岩溶地区的地质水文环境相对复杂多变，进行桥梁建设桩基施工时应根在科学地质勘测基础上优化设计施工方案，严格施工工艺流程进行施工：
1、桩基施工准备：针对桥梁工程现场进行平整钻孔施工场地，合理设置泥浆储备池与供水设施，根据桥梁墩位桩基的地质岩溶节理裂隙走向、岩面高低、溶洞分布等环境实况，进一步优化桩基施工方案和钻孔顺序，针对特大型溶洞或地质复杂的墩位溶洞，要严格制定施工质量和安全保障措施，充分备足施工材料。
2、安装桩孔钻机：根据工程施工要求将相关适合于岩溶地区岩层施工的钻孔打桩机械就位安装，严格调试钻孔机械的钻头、钻杆以及其他工作性能。
3、埋设钻孔护筒：由于岩溶地质土层结构通常是由透水性的可溶性岩层组成，桥梁墩位桩基施工时应针对桩基钻孔部位进行护筒埋设，埋设后护筒外缘要及时采用黏土进行回填密实，对地质较差区域，可在开孔时添加泥块和片石加固护筒刃角，对于河沟边护筒埋设必须穿透河床。
4、桩位钻孔施工：根据岩溶地质特征及桥梁桩基质量要求，先采用具有导向功能的小冲程钻机钻头进行钻孔，待钻孔深度是以后方可正常冲击，钻孔时要保障钻头垂直度，适当调节钻进速度，适应匀速连续钻进，防止钻孔坍塌，保障桩基成孔的竖直圆顺性能。由于岩溶地区地层构造复杂多变，桩位钻孔时应对不同地层采用不同冲击方法进行施工，以保证钻孔质量和钻孔进程。
钻孔施工遇到砂层或淤泥层时，应投放适量黏土并掺加小片石，采用小冲程冲击加固孔壁；遇有卵石层或流砂现象时应调整或增大泥浆比重，提高孔内压力并加强护壁防止渗漏；当钻孔施工遇到溶洞工况时，由于溶洞结构的顶板和底板犬牙交错、高低不平，桩孔钻进溶洞后存在斜面开孔问题，必须根据地质勘测资料及施工方案进行科学钻进，岩溶空洞钻进时要分层回填黏土石块并进行反复冲砸形成坚实泥壁，堵塞原洞内填充物活动通道，防止孔壁坍塌和泥浆流失，为防止钻头在溶洞内冲击岩面时发生卡钻或斜孔事故，应及时进行纠偏。对于特大型岩溶空洞或半充填式溶洞，应采用内套护筒隔离上部松软地层的方法进行处理。
5、桩位清孔施工：在岩溶地区进行钻孔施工，由于岩溶地质土层具有一定的透水性，钻孔是产生的粉屑土末往往会随水渗入孔内形成沉淀，影响成孔质量，施工时必须随钻进随取样，及时进行清孔处理，并要及时检查钻孔的孔位深度、孔径形状、倾斜顺直度，避免或尽量减少孔内废物沉淀，清孔时要根据钻孔深度及岩层结构进行合理施工，避免碰撞孔壁造成孔壁塌陷影响成孔质量。
6、安装钢筋笼架：钢筋笼架是桩基工程的重要材料，对于增强桩基竖向承载力有着至关重要的支撑作用，因此要严格控制钢筋笼材料的加工、接头和安装质量，应采用单面搭接法焊接主筋接头并控制截面接头数量，加强箍筋与主笳的焊接牢固性，在钻孔内吊装钢筋笼时要避免碰撞孔壁，并在孔口固定钢筋笼，以免在灌浆过程中发生浮笼现象。
7、灌注混凝土浆：混凝土浆液的灌注是桩基础形成的重要环节，岩溶地区的桩基施工，在混凝土浆液灌注时应合理控制灌注速度和压力，防止浆液从岩溶缝隙结构处流出造成桩基跑浆现象，同时也要控制混凝土坍落度，岩溶地区桩基施工的钻孔注浆应连续灌注，孔内混凝土量必须埋住导管底部，灌注中要根据灌注速度提升和控制导管深度。灌注面应高出桩顶设计标高以便清除浮浆。
8、桩基形成检测：岩溶地区进行桥梁桩基施工，必须针对所有钻孔桩基的桩身混凝土质量进行质量检测，通常根据设计需求采用超声波检测技术在钻孔内安装钢筋笼时预先埋设相关声测装置，灌注成桩后钻取桩身混凝土进行超声波检测，以便于保障岩溶地区的桥梁桩基承载强度和安全稳固性。
结束语
面对岩溶地区复杂的地质状况，应根据溶洞体积、容积、地表覆盖层厚度、软土的位置等实际情况及时调整施工方案。岩溶地区的地质较为复杂，施工环节较多，工程量大，在施工的过程中会遇到很多的实际问题，相关人员应在做好地质勘探工作，充分掌握该地区的地质分布状态、发育程度，进行整体分析，全面把握。施工的全过程都应严格按照一定的规范进行，管理者也应做好现场控制，从各个方面做好工程的质量控制。
参考文献
[1]袁龙星.岩溶地区桥梁钻孔桩施工技术.中小企业管理与科技（下旬刊）.2015.10.
[2]李刚，杨峰.浅谈厚覆砂层岩溶地区桥梁钻孔桩基础施工工艺.中国西部科技.20114.02.
[3]李自锋.岩溶地区钻孔桩溶洞处理施工技术总结.中小企业管理与科技.2015.12.
[4]强俊涛，马保松，吴浪辉.岩溶地区桥梁桩基施工技术浅议.科技资讯.2015.09.
[5]林洲.岩溶地区桩基础施工技术控制.中国新技术新产品.2013.07.
论文作者:张志明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/4
标签：溶洞论文; 岩溶论文; 桩基论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 地区论文; 地质论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;