摘要：我国幅员辽阔，地质情况复杂多样，在西南、华南地区，岩溶现象普遍存在，这给桥梁基础施工带来了较大的困难。对于岩溶发育地区的桩基，如何准确确定桩基持力层高程，如何在桩基设计、施工过程中确保桩基工程质量，如何采用安全、经济、合理的桩基施工技术及溶洞处理方案，是桩基施工人员普遍关注的问题。本文首先分析了岩溶地区地质情况和桩基础施工的特点，然后探讨了基础施工中的溶洞处理方法及水下混凝土灌注的技术，最后对施工中可能出现的事故问题提出了相应的预防措施。
关键词：岩溶,桩基础,溶洞,内注浆,漏浆
一、岩溶地区地质情况分析及桩基础施工的特点
(一)岩溶地区的地质情况
1、基岩顶面起伏不平
由于受气温的影响，石灰岩表面主要是在地表水以及地下水的强烈侵蚀作用之下，普遍出现参差不平、犬牙交错的形态。起伏不平的基岩面，其高差一般为1m～5m，局部地段高差可达20余米，给桩基施工带来了困难。
2、浅层溶洞
基岩面下2m～15m范围内出现的溶洞称浅层溶洞。浅层溶洞内一般有充填物，充填物一般呈软塑—流塑状态。溶洞发育形态非常复杂，这类浅层溶洞直接影响到基岩上桩基的安全。
3、软土及地下水
在石灰岩溶洞地区的基岩表面，普遍分布一层厚薄不一的软土层，软土层一般呈软塑—流塑状态。其天然含水量大、承载力低、工程地质条件差，是引起上部结构不均匀沉降的主要因素;且其性质对地下水位的变化非常敏感，当地下水下降时，浮托力消减，土层固结变形，工程地质条件发生改变。
(二)岩溶地区桩基础的施工特点
岩溶地区桩基础施工主要有以下特点：
1、基岩面虽浅但是溶洞分布广，而且多为串珠状，在钻进过程中会出现多次反复漏浆。
2、岩溶中裂隙水有流动性，在钻进过程中一旦漏浆会出现投入孔中大量片石及粘土，但泥浆面上升不明显的现象。
3、溶洞不是整齐的，顶板和底板犬牙交错，高低不平，钻进溶洞顶板及底板都存在偏孔甚至于卡锤的情况。
4、混凝土超方量较大。
5、桩基混凝土浇注完后混凝土面出现沉降。
6、回填片石会导致原岩层渣样与回填片石渣样混在一起，影响对地质情况的判断。
二、基础施工中的溶洞处理方法
(一)小型溶洞——钻孔处理
对于高度小于5米的小型溶洞，可以采用抛填片石法进行处理。在钻孔进入溶洞区时，首先可从孔内泥浆的变化来判断溶洞是否存在地下水流。如孔内泥浆突然下沉，反复加浆能保持孔内泥浆和水位稳定，说明此处溶洞没有地下水流。如孔内泥浆无法灌满，且泥浆稠度不断变化，说明此处溶洞有地下水流。
1、无地下水流溶洞的处理
对无地下水流的小溶洞，当钻至离溶洞顶部0.5m时，冲击钻由高冲程施工转向低冲程施工，逐渐将洞顶击穿。一旦发现泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按1：1的比例回填粘土和片石，仍采用小冲程轻砸，让粘土和片石充分挤入溶洞内壁。这样反复抛填片石冲挤，使片石往桩孔四周的溶洞区内排挤，直至桩孔外溶洞区内挤满片石，形成护壁。抛填片石时可适当掺入适量的碎石土，以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度。
2、有地下水流溶洞的处理
对于有地下水流的小型溶洞，如果地下水流较缓，孔内水位比较稳定，则仍可采用抛填片石进行处理，且抛填时可掺入适量的碎石土及絮状物，仍至整袋水泥，以增强溶洞区内桩孔四周挤填片石的密实度和强度，减小地下水流速度或阻隔地下水流。如果反复漏浆，则可考虑参照中型溶洞处理措施处理。
(二)中型溶洞的施工处理——抛填片石
高度在5～10m的中型溶洞，如果仅采用抛填片石的方法，通常会出现反复漏浆的现象，无法有效治理，因为片石护壁在自重及振动的作用下容易垮塌，一般采用钢护筒跟进的方法进行处理。当冲击穿过溶洞顶部后，用钢丝绳活扣绑住护筒，用吊机(或钻机自吊)把护筒放至孔底。注意在沉入护筒前，应采用检孔器检查钻孔的大小及倾斜度，保证护筒能顺利沉入溶洞区内。护筒长度一般宜比超前钻所确定的溶洞高度值长3米。在内护筒底部100cm范围内导管灌填小碎石素水泥混凝土，待固结后即可重新冲孔至终孔标高。但钢护筒长度太长也会给施工及后续施工带来一定困难。
(三)大型溶洞的施工处理——溶洞内注浆
大型溶洞、串珠状溶洞及特殊地段岩溶桩基的施工处理，溶洞内注浆是溶洞预处理的重要方法，其目的是为了加固溶洞填充物和填满空洞。防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。其在跨越既有线桩基础施工及大型溶洞区桩基础施工时，效果明显。注浆施工的技术要点如下：
1、用注浆泵注浆，压力控制在0.5～1.0MPa范围，速度为15～20L/min，渗透直径不小于3m，水泥浆配合比为水∶水泥=0.8:1.0。
2、采用间歇注浆，使先注入的浆液与砂或碎石初凝后再注浆，防止浆液流失。
3、为防止浆液流失，应及时向孔内投放黏土、水泥和片石，加大泥浆密度，采用优质泥浆或在泥浆中掺入适量的水泥、烧碱，以提高泥浆胶体率和悬浮能力。
4、采用抽碴法(换浆法)清孔。
三、水下混凝土灌注的施工技术
水下混凝土的施工条件、灌注方法都不同于水上施工的混凝土。水下混凝土除了要保证有足够的强度，同时还要有良好的和易性和适宜的初凝时间，这也是保证灌注过程连续顺畅的关键。为此在施工中我们在混凝土的配比中加入了2%的JUV—1型缓凝剂，延长混凝土初凝时间，避免了由于混凝土的过早初凝造成堵管现象。
混凝土灌注速度控制：灌注桩基混凝土的过程中，仔细核对灌注混凝土的数量，认真量测混凝土的顶面标高。在灌注混凝土标高达到溶洞位置时要放慢灌注速度，导管埋深尽量缩短，以减少混凝土对侧壁的压力，避免造成混凝土将溶洞处孔壁冲开的现象。
四、施工中易出现的事故及防治措施
(一)漏浆
漏浆是溶洞地区钻孔施工常见的问题之一。钻孔前应准备充足的水源和水泵、粘土、片石、草袋。穿透溶洞时，应密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降漏浆，应立即提出钻头，向孔内补浆或补水，保持住孔内水头压力并投入粘土和片石混合物，然后查明原因进行处理。
当钢护筒底发生漏浆时，采取复打下压钢护筒，用粘土加固封闭护筒周围缝隙，防止地表水渗入桩内，并往孔内填粘土和小片石至高出钢筒底1m左右，用小冲程反复冲砸，加固钢护筒底部孔壁，达到堵漏的目的。
当漏浆发生在透水性强或岩溶裂缝部位时，应加大泥浆比重，改善泥浆性能和控制钻进速度等措施进行处理。通过松散地层发生漏浆时，将泥浆比重增加，并使用加强型泥浆。
当钻头击穿枯板进入溶洞时，要提前准备足够的袋装粘土、水泥、片石等堵漏混合材料。此时，若能保持孔内水压力，就继续投入堵漏混合料直到高出顶板底一定高度，然后以小冲程反复冲砸，形成新造孔壁。若保持不了水压力，表明空洞较大或空洞与其他处连通，此时应先撤离钻孔即进内护筒，投放堵漏混合物，按护筒底发生漏浆时方法处理。
(二)卡钻
当冲击钻进时冲坏孔壁、孔壁不圆，或形成了梅花孔;外头磨损未及时补焊，钻孔直径逐渐变小;新钻头或补焊后钻头直径过大;以及由于其它原因停钻后再次开钻时，冲程过大，一下砸穿顶板，使钻头旋转不能提钻均可导致卡钻。预防的方法是:
1、应及时补焊钻头或更换新钻头，并回填片石，以小冲程钻进一段时间，逐渐加大到正常冲程，转入正常钻孔。
2、在即将击穿溶洞时改用小冲程钻进，并注意旋转钻头。
(三)埋钻
漏浆塌孔是造成埋钻原因之一。埋钻的另一个可能原因是穿越顶板较薄、埋深不深的溶洞时，冲程过大，砸跨溶洞顶板造成溶洞坍塌，地表下陷，掩埋钻头。预防的方法是:
1、发现漏浆时应及时提钻头，向孔内补水补浆，保持水压力，采取相应措施，堵住漏浆。
2、穿越溶洞时应改用小冲程钻进，防止砸跨溶洞顶板，并准备好拖拉设施，系好滑车钢丝绳，做好钻机撤离准备。
(四)漏混凝土
灌注混凝土时出现漏混凝土的原因通常是由于混凝土的比重大于泥浆的比重，灌注水下混凝土时孔壁压力增大，冲破已形成的片石粘土孔壁封闭环而产生混凝土泄漏。预防的方法是：
1、对高度比较小的溶洞，在按照上述方法形成孔壁封闭环后，再次抛入粘土和片石混合物，并超过溶洞顶板底一定的高度，重新成孔以增加孔壁的厚度和强度。
2、对高度大无充填物的溶洞，应采用钢护筒，对应于设计桩径的钢护筒要下至溶洞底，更换对应于设计桩径的钻头继续钻孔至设计标高，灌注水下混凝土。
(五)钻孔偏斜
因岩溶地区基岩面起伏变化较大、溶沟、溶槽、溶洞、裂隙等岩溶形态较为明显，岩土并存现象较为普遍，钻机钻孔时产生位移、局部下沉或倾斜,或在倾斜的岩面上钻孔、岩质软硬不均时容易造成斜孔和偏孔。处理的措施是:
1、在入岩部位、溶洞处理部位要时刻观察钢绳在冲击过程中的摆动情况，校正钢绳与桩孔中心的偏差。
2、如遇到探头石引起，可用小型钻机对探头石打眼爆破，或将钻架略移向探头石一侧，用冲击锤高锤猛击，斩断探头石。
3、当发生孔斜时，应立即进行修孔。对于高度小于lm的斜孔段，用小冲程修孔，在倾斜的岩面上冲击出一个台阶，再采用较大冲程冲击。对于斜孔段高度在1m以上时，应采取向孔内反复回填片石，反复修孔的措施。
结语
综上，岩溶地区因特殊的地质条件，桩基施工条件非常复杂。在岩溶地区进行桩基施工必须充分了解各种复杂地质条件对施工的影响，根据地质的不同情况和溶洞的不同类型，合理地选择施工处理方法。对施工全过程加强监控，切实执行设计和规范要求，不因桩基施工场地发育有溶洞难以施工而降低规范标准;切实加强施工组织管理，制定相应的安全质量保证措施，并做好应急处理预案。以此确保桥梁质量的合格和施工的安全。
参考文献：
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