摘要：广州至清远高速公路狮岭高架桥位于岩溶发育区，裂隙发育，溶沟、溶槽、溶洞众多。斜岩面钻孔施工时采取回填片石及混凝土的处理措施；溶洞地质钻孔施工时根据岩溶具体情况可采取预注浆、抛填黄泥片石、跟进钢护筒的处理措施。针对施工中常出现的桩孔漏浆、偏孔、塌孔、扩径及卡钻问题，采取有效的预防处理措施保证了施工安全及基桩质量。
关键词：桩基施工；溶洞处理；技术
1、工程概况
广清高速公路扩建工程A06合同段（K31+200～K35+400），位于广州市花都区狮岭镇，主要工程包括新建狮岭高架特大桥1座，全长4020m，共34联，桥面宽度为2×20.5m，双向八车道；上部结构形式为预应力混凝土（后张）简支小箱梁，桥面连续。全桥基桩共计587根。桥址位于岩溶发育区，主要形式有溶蚀、溶沟、溶槽和裂隙，且部分地段呈串珠状发育，溶洞层数最多达8层，溶洞最大高度达16.5m。溶洞主要填充物为软-流塑状粉质黏土及少量角砾，局部半充填及空洞。部分桩位处基岩面上土洞发育，土洞高度1~6.4m，土洞主要填充物为软-流塑状粉质黏土及少量角砾，局部半充填及无充填物。
溶洞对基桩的受力状态会产生较大的不利影响，而且冲孔桩钻进过程中，遇到溶洞或裂隙发育的位置时，泥浆会向溶洞或裂隙处泄漏，泥浆泄漏迅速来不及补给，造成泥浆水头下降，破坏孔内外水压平衡，从而导致塌孔、扩孔、埋钻，严重的会导致地面下沉、桩机倾覆，威胁施工人员安全和延误工期，溶洞处理施工技术是溶洞桩基施工的难点，也是确保大桥结构安全的重点。
2、基桩施工流程
根据前期试验桩溶洞压浆基桩成孔工艺试验成果，确定基桩施工流程如下。
（1）填筑施工平台：墩位处筑岛填筑后平整压实作为施工平台，并设置散水坡。
（2）桩位放样：采用全站仪将设计桩位标定在实地，设置明显稳固的标志。并在桩的前后左右距中心约5m处分别设置护桩，施工时应注意保护护桩。
（3）修建泥浆池：泥浆池设置在两桥墩施工平台之间的征地红线范围内。
（4）钻机就位：安装时机座应垫平牢固，不得产生位移和沉降；安装后钻机机架顶端应用缆风绳对称拉紧，确保机架稳定安全。钻机就位后用水准仪核正。
（5）埋设钢护筒：钢护筒长度要求不小于3m，厚度10~12mm，直径比桩径大20~40cm。
（6）冲击成孔：采用冲击钻机冲击成孔，在护筒底脚下2m段反复回填片石、粘土2或3次，加强造壁，使孔壁圆顺、稳定、坚固。冲进过程中检查孔位、孔型、孔径、孔深、孔位倾斜情况以及泥浆性能指标。冲进至计算孔深后转入下道工序。
（7）清孔：采用换浆法清孔，若泥渣较多，可配合捞渣桶清孔。清孔后应满足：手摸泥浆无2~3mm颗粒，含砂率不大于2%，粘度17~20s，沉渣厚度不大于5cm。
3、施工关键技术
3.1斜岩面施工
当钻孔遇到斜岩面时，由于钻头沿着岩层倾斜面下滑而造成偏孔（斜孔），可采取以下处理措施。
（1）回填片石：提钻后向孔内投入片石2~3m，先以较小的冲程反复冲砸，使孔底形成一个平台，直至冲击时不再发生偏孔为止。若一次不成则可反复数次。
（2）回填混凝土：当回填片石不能纠偏或纠偏不甚理想时，可采用此方法进行。即提钻清孔后，向孔内灌入C30水下混凝土3~4m，待混凝土强度达到70%设计强度以上再冲击成孔。
3.2溶洞施工
（1）预注浆：适用于溶洞裂隙发育，溶洞连通性较好且充填或半充填的溶洞。根据设计勘探资料，在桩孔施工前有选择性地对这些溶洞、裂隙发育的桩孔先进行预处理。具体方法是在桩位周边钻3-6个灌浆孔，灌浆通过渗透、劈裂、挤密加固土块或直接填充溶洞空隙，并在桩的四周形成防水帷幕。注浆法就是采用水泥净浆与水玻璃混合液从下至上旋喷注浆，使空洞紧密充填高强度的水泥浆固结体。
采用双液注浆的目的是，按一定比例掺入水玻璃，缩短水泥浆的凝固时间，降低水泥浆液在空洞内的流动速度，使水泥浆能在可控制的范围内高效固结，利于溶洞的充填，极大的提高了溶洞的处理效率。
在采用双液注浆前，先对溶洞内有充填物的部分进行高压旋喷注水泥浆的处理，待水泥浆强度达到要求以后，再对溶洞内无填充物的空间部分进行双液高压旋喷注浆。6孔注浆以“3+3形式”，首先3个孔进行注浆，另3个孔作为检查孔，若检查发现第一次注浆效果不理想，则检查孔再次注浆。
双液旋喷注浆加固处理主要施工工序如下图所示。
双液旋喷压浆孔布置图
实践证明，采用此方法对防止漏浆和塌孔起到了较好的效果，加快了施工进度，改变了施工现场大量堆放溶洞处理用的片石、粘土而造成的脏、乱、差现象。
（2）抛填法：适应于全充填或半充填的溶洞。钻孔至接近溶洞顶以前，应根据地质勘探资料所揭示的溶洞大小、充填情况，准备足够的小片石和粘土、袋装水泥。同时要备有足够的供水设备（如水泵、泥浆泵等）、水或泥浆。钻孔至距溶洞顶部1米左右时，减小冲程，将冲程控制在1米至1.5米范围内，采用短冲程快频率冲击的方法逐渐将溶洞击穿。在此过程中，防止因冲程过长导致卡钻。在击穿洞顶前，须有专人负责观察护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，迅速补充水或泥浆，同时及时提钻，以防塌孔埋钻。然后根据溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石（必要时投入整包的水泥），进行冲砸堵漏。只有当泥浆面稳定后方可转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。
对于不漏水的溶洞，在击穿溶洞后，也应如此反复处理，以便形成坚固密实的孔壁。对于洞内充填物为软弱粘土、亚砂土的溶洞，进入溶洞后，也应向孔内投入粘土、块石混合物（比例为1：1）或整包的水泥，然后进行冲砸固壁。
（3）跟进钢护筒护孔：适用于覆盖厚度大、易坍塌且规模较大、未充填的溶洞或土洞。埋设导护筒后，采用加大口径至钢护筒直径的钻头冲进成孔，钻进至稳定的粉质黏土层或岩面时，采用锤击或振动锤振动沉放内护筒直至孔底或岩面。当护筒下至粉质黏土层时，底脚应嵌入粉质黏土层不小于0.5m，防止护筒刃脚冒水。当下沉至岩面且岩面为斜岩面，护筒刃脚可能只有1点或几点接触岩面，其余部分悬空时，施工时可依据斜岩面施工处理措施进行处理。然后更换钻头冲进，漏浆时采用挤石造壁的方法。
4、施工中常见问题及预防处理措施
（1）桩孔漏浆。钻孔通过溶洞，岩溶裂隙时，由于溶洞和岩溶裂隙具有透水性强的特征，孔内泥浆具有一定的水头高度便会向外产生渗流和渗漏，导致孔内泥浆下降；孔外水压高于孔内压力，造成孔口和孔壁坍塌甚至出现塌孔事故。预防处理措施有：a、加固孔口护筒；b、及时向孔内补浆、补水；c、向孔内漏浆段回填粘土、泥块和小片石，适时投入少量袋装水泥，采用挤压造壁进行堵漏；d、回填混凝土或灌注砂浆进行堵漏；e、采用预注浆进行预防处理。
（2）桩孔偏孔（斜孔）。
当钻孔遇到较大的孤石、探头石、斜岩面或土层软硬不均时，冲击钻头沿着软的一侧或基岩倾斜面下滑而导致偏孔；当钻机基底发生沉降或基座和机架加固不稳，导致钻机发生倾斜或者产生水平位移都会造成斜孔发生。预防处理措施有：a、低锤密冲破除孤石、探头石，或将孤石、探头石挤入孔壁；b、回填1~3m厚片石以小冲程纠孔；c、灌入适量水下混凝土重新开钻；d、坚持每钻进1~2m检查桩孔垂直度，随时掌握桩孔倾斜情况；e、经常检查钻机机座和机架的水平位移和垂直度。
（3）桩孔塌孔。主要原因有：a、孔内漏浆；b、土层钻进速度过快，造壁时间不足；c、护筒埋设深度不够，底部不坚固，漏水；d、泥浆性能不符合要求，特别是未根据不同地层调整泥浆性能等。其预防处理措施有：a、加强泥浆性能管理，每日应对泥浆各项性能进行试验检测，并根据不同地层调整泥浆性能参数；b、对孔内漏浆段反复回填粘土、片石、水泥等1~3m，并采用小冲程冲击进行堵漏；c、要求护筒长度不小于4.5m，冲进过程中，对护筒刃脚以下2m段内加强造壁；d、在桩孔塌孔段回填粘土、片石及水泥混合料，并采用小冲程重新开始。
（4）卡钻（埋钻）。主要原因有：a、冲击过程中遇到半边石、孤石等；b、孔壁掉块或坍塌物落在钻头与孔壁之间；c、纠偏和堵漏过程中，司钻人员操作失误；d、不规则斜岩石、溶槽、溶沟挤钻等。预防处理措施有：a、加强施工管理，认真施工；b、开钻前向司钻人员详细交代施工地质情况和施工注意事项；c、在快钻进至溶洞时和在溶洞中时，采用小冲程钻进；d、遇到卡钻（埋钻）时，严禁强拉硬拽，可用小型钢轨焊成T字形钩，将钻头一侧拉紧后再吊起钻头，也可用其他小冲锤冲打钻头几下，使钻头脱离卡点后再提起。
5、结语
狮岭高架桥地处岩溶地区，地质构造复杂多变，开钻前详细分析研究了地质资料，审慎选择开孔顺序，制定了详细的溶洞技术处理措施和安全质量保证措施。经过前期的试验桩施工，总结了施工经验，制定了基桩施工工艺，由于施工方法得当，处理措施及时，扭转了前期基桩施工进度落后的不利局面，收到了较好效果。经第三方检测单位检测，桩基合格率达100%。
参考文献
[1]史佩栋. 实用桩基工程手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1999.
[2]周昱、李勇.岩溶地区钻孔灌注桩施工特点及技术措施[J].山西建筑，2008，34（11）：155-156.
[3]柴旭伟.钻孔灌注桩常见工程问题及处理措施[J].山西建筑，2006，32（20）：128-129.
论文作者:陈彩金
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/13
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