岩溶桩基施工处理（精选11篇）
岩溶桩基施工处理 篇1
某立交特大桥2457.31m, 孔跨采用24m、32m标准跨。 基础采用桩基、承台和扩大基础, 桩基均采用钻孔灌注桩, 桩基均为柱桩, 入岩深度不小于1.5m。 全桥有溶洞墩台21个, 其中小溶洞12个, 大溶洞11个。 多层溶洞10个, 其中4层溶洞2个成串珠型分布。 部分墩台溶洞相互连通, 墩台群桩施工, 给溶洞处理加大了难度。
1桩基岩溶处理施工工艺及方法
1.1钻孔桩施工措施
(1) 在岩溶地区成桩选用冲击钻机成孔时, 控制的冲能在2.5~5.0t为宜。 冲能过小对孔壁岩隙和孔壁周边的溶洞槽挤压能力小, 孔壁不够密实易于渗漏, 同时冲能小破碎能力小, 钻孔速度进尺慢。 但冲能过大通过顶板速度快, 易于卡钻, 同时造成所成孔径较设计大很多。
小冲程作业的主要目的, 在于利用钻头对钻屑和片石、粘土互层成份的冲击, 来挤密孔壁;由于地层条件的特殊性, 小冲程作业在一定程度上也可减少卡钻、掉钻、斜孔、坍孔等工程事故, 在下列情况时, 宜采用2.0m以下的中低冲程作业:1未明地质条件下成孔; 2在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下2.0~3.0m范围内钻进时; 3在停钻投泥重新开钻时; 4当遇到局部砂层或溶洞时; 5在抛石回填重钻以及在处理特殊情况时;6溶洞上、下壁附近, 及洞身侵入桩孔内部时。 已查明的匀质基岩, 允许采用大冲程作业。
(2) 对一般性隐形小洞应侧重于加强造壁护壁功能, 采用加强型泥浆护壁的方法。 在一般地层进行钻孔桩施工, 泥浆护壁的效果好坏是成孔的关键。 但在岩溶地区除在施工中加强泥浆护壁外, 还存在一个通过溶洞的造壁问题。 因此, 在配制优质泥浆护壁的基础上, 对不同溶洞内土的不同性质, 按一定的比例分别加入烧碱、水泥、木屑、草袋、片石等混合材料, 以提高泥浆胶体率和悬浮能力, 其质量配合比为黄土:水泥:烧碱=1:0.2:0.4, 锯末按黄土体积的10%掺入。 这些加入的材料经钻头的冲击捣动作用, 将挤入溶洞周边和岩溶裂缝中, 这就既可以达到溶洞孔壁封闭环的形成, 又能增强泥浆护壁的效果。
(3) 在进行冲孔时, 因为有溶洞、土洞, 怎样确保成孔的过程中不会出现漏浆的现象是一个亟待解决的问题, 或者是只出现了漏浆的现象还没有出现坍孔, 要对桩孔以及施工人员及冲机的安全做好, 确保桩孔可以顺利的完成。 再进行冲孔施工的时候, 一定要做好预防的相关工作, 避免出现坍塌的问题。 在进行成孔施工的时候, 可以通过以下措施对溶洞及土洞进行处理: 1因为岩溶区域的地质情况十分复杂, 虽逐桩钻探, 亦难以保证全面摸清地质情况, 因此为有效防止塌孔时钻机下沉和倾斜, 每个桩位钻机就位前, 铺设2对共4根各14m长的钢板桩, 对钻机底座进行支垫加固。 2埋设适当深度的护筒, 并与钻机底座支垫加固的钢板桩进行焊接联结。 3对于地质资料显示存在溶洞或土洞的桩位以及经分析可能存在溶洞的桩孔, 特别是半填充或无填充物的溶洞, 通过小钻头开展正循环的超前钻, 钻穿溶洞以及土洞的顶板直到终孔的标高, 用良好的泥浆进行补充, 并且用锯末以及粘塑土, 通过加水拌合成软塑状的混合物, 采用这种混合物对溶洞进行填充, 经过24h之后, 如果效果正常, 然后进行钻孔或者是冲孔的施工。 4冲孔进行到距离溶洞的顶板1m的时候, 要增加泥浆的比重, 选择小冲程的进尺, 慢慢的把岩洞的顶板击穿, 避免出现卡钻的问题。 在未击穿顶板的时候, 设置专门的人员对孔内的泥浆面呈现的变化进行观察, 一旦出现漏浆的现象, 就要立刻提锤、补泥浆, 抛填片石、袋装粘土混合料, 待泥浆面呈现稳定的状态之后, 采用小冲程冲锤轻打挤压形成泥石孔壁成孔。 5冲锤击穿溶洞顶板之后, 无论是否出现漏浆的现象, 也不管溶洞原先是空的还是有填充物的, 在进行岩溶之后, 都要向孔内填充片石或者袋装粘土, 填充物要超过溶洞的顶面, 大概保持2.5~3m的位置。 然后通过小冲程冲锤方法对投下的混合物进行冲击, 使其能够挤入裂隙以及溶洞内, 多次的进行操作, 将溶洞的通道固壁多次进行堵塞, 很大程度上将灌桩时的混凝土扩散流失量降低, 最终很好的改善并降低溶洞的处理费用。 6在冲锤将溶洞冲破的时候, 冲锤很有可能会滑入到溶洞里面, 在提锤的时, 可能会被溶洞顶板岩石卡住导致出现埋锤的现象。 在施工时, 杜绝在溶洞范围内进行打松锤, 要将钢丝绳绷紧, 通过小冲程低打紧击。 一旦有漏浆或者是异常的情况出现, 就要将锤马上提到孔口, 然后再进行其他的处理措施。 在对溶洞穿越时, 要对钢丝绳的状况进行密切的观察, 以便对是否斜孔进行判断, 一旦发现斜孔的现象, 就要及时进行处理, 。 7岩溶水一般呈酸性, 在成孔过程中, 岩溶水一旦进入泥浆, 泥浆呈酸性而导致发生沉淀, 这时应投入小苏打进行中和, 以免孔壁坍塌。 8冲击成孔过程中, 泥浆浓度的检测应随地层的变化而变化, 严格按规范要求施工。
(4) 对于浅表层岩溶发育地段, 冲孔施工时易引起周围地表的塌陷, 施工前可对浅表层的溶洞先行注浆加固, 冲击成孔必须待注浆凝固后才能进行, 一般等待时间为10d左右。
(5) 当钻进进入空洞溶洞且空洞范围不大利用填充压实的措施:1当采用沙石土填料填到空洞口以外1m时, 用钻具下落时, 慢冲程进行冲砸, 将这个工艺进行反复的操作, 直到钻具下落时, 冲砸的声音由弱变强, 或进尺的程度很小时为止。2接高钢护筒, 将泥浆加满护筒以内, 提升泥水的压力。在护筒的顶加上振动锤振沉护筒, 在护筒的侧顶边开孔处的地方开展振动, 同时加泥浆并且进行混合材料的投放。 振动到护筒内的水头为标准。 待其沉压几天之后, 再对其继续进行钻进。
(6) 对串珠状溶洞、空洞或其洞内填充物为软塑或卵石土且溶洞不大时, 可采用单护筒跟进成孔。 对溶洞深度超过4m、 洞内填充物为流塑或空洞状的最好采用内外双护筒跟进成孔。 在桩底以上一段长度内可根据地质的具体情况用以上几个方法综合使用, 这样可加快速度, 降低成本。
(7) 对于邻近既有建筑物或地表易发生塌陷的桥梁桩基础在钻孔桩穿过岩溶时, 当溶洞内为半填充、无填充物或裂隙贯通的溶洞时, 需提前对溶洞采用注浆处理, 并添加适量的早强剂和速凝剂。
(8) 在施钻过程中遇到洞隙洞槽或深度2~4m空洞的溶洞时, 采用其他方法没有效果的话, 可以改用不分散的混凝土水下封闭的方法。 所以, 具有遇水不离析、水泥不会出现流失的特点, 可以在水中直接下落并浇注, 将导管法作业程序减少, 操作十分方便。 施工中就是通过它的粘稠性以及遇水不离析等相关的特点, 将溶洞封闭的效果有效的提升。
1.2岩溶地段桥梁桩基施工的注意事项
1地质资料不详的柱桩, 桩孔在达到设计标高后, 应探明桩底以下不小于3倍桩径深度范围内的岩层情况, 确认没有溶洞后方可终孔。 如发现桩底以下还有溶洞, 应提请设计单位进行变更设计。 2位于岩溶地区扩大基础在施工开挖至基底标高后, 需在基础范围内四角及中心深约5m的范围内探明基础以下是否有溶洞存在, 如有溶洞, 应通知设计单位修改设计。
2岩溶钻孔桩施工过程中常见的问题及预防、处理措施
2.1卡锤
(1) 原因:1在基岩区域成孔的过程中, 因为桩锤的磨损没有立刻修补;2在冲击的时候就出现掉物或者掉石的现象; 3对钢丝绳过多的冲放, 导致由于桩锤倾倒而顶住孔壁。
(2) 预防以及相关的处理措施:1慢试法: 钻头在中间卡住的话, 要把主绳徐放→收紧→徐放→收紧, 多次旋转钻头, 使其从原位的槽道出来;2冲击法:将主绳放松3~5m, 用钻头的副绳吊一重物向下对钻头产生冲击的力量, 使钻头松动, 将主绳多次采用慢试法;3确实没有办法把锤取出来的, 要请相关的设计单位作出对桩基进行修改的方案。
2.2掉锤
(1) 原因:1锤体的质量有问题, 导致锤体出现断裂;2钢丝绳断裂;3进尺时如果遇到大溶洞, 软塑性土质对其填充的话, 由于控制进尺, 冲锤一下进尺几米, 导致掉锤的现象出现。
(2) 预防以及相关的处理措施:1选用打捞钩以及冲抓锥等合适的打捞工具, 把锤体捞起来;2通过潜水员入到孔内对其打捞;3认真的按照设计的地质柱桩图开展施工, 在将要把顶板击穿的时候, 要采用低冲程快打的方式, 避免进尺大而出现掉锤的现象;4确实没有办法将其捞起的情况下, 请相关的设计单位作出对桩基进行修改的方案。
2.3塌孔埋钻
(1) 原因: 进行施工的过程中, 因为碰到溶洞或者是与桩位外溶洞之间连接的裂隙, 引起突然间漏失大部分的泥浆。
(2) 预防以及相关的处理措施:1一旦有漏浆的现象出现时, 就要及时的去补浆, 确保孔内的水头, 避免孔内外的水头差太大, 而且还要及时的进行堵漏;2通过钢护筒跟进以及填粘土片石混合物对溶洞进行填充, 避免出现漏浆以及塌孔的现象。
2.4斜岩
(1) 原因:由于岩溶类的地质导致斜岩现象的出现。
(2) 预防以及相关的处理措施:1对于片石以及混凝土或者是钢筋等进行抛填, 对于斜岩的另一侧进行填补, 确保钻头可以均匀的受力; 2对斜岩的一侧进行钻孔时, 通过水下爆破, 对斜岩侧进行移除。
2.5地面下沉
(1) 相关的原因:1由于岩溶钻孔桩进行施工时, 要通过打机井的方式把地下水抽出来, 使水位出现下降现象, 最终导致地面出现沉陷的问题;2由于使用钻孔桩进行施工, 把溶腔内的水以及填充物抽出来, 使得桩基的附近成砂漏斗型的下沉以及开裂。
(2) 相关的预防及处理措施:1尽可能的不通过抽地下水来当做施工的用水;2进行钻孔桩的施工时, 对于溶洞通过多填粘土片石和钢护筒跟进的方法。
2.6桩基成孔施工的注意事项
1成孔的时候, 要特别注意快到土洞、溶洞洞顶的时候, 要通过低锤进行冲击, 防止卡锤、掉锤的现象。 2遇较大的土洞、溶洞时, 先在孔口的附近准备好充足的填充物。 在将洞顶打穿的时候, 一旦出现漏浆的现象, 那么就要立刻填堵, 防止塌孔。 一般土洞、溶洞洞顶击穿之后, 桩孔中的泥浆很快就会下降, 此时要用铲车及时将准备好的块石、粘土、水泥按适当的比例抛入, 直至孔中的泥浆停止下降, 并慢慢上升, 此时可用冲锤进行适当挤压, 反复抛块石、粘土、水泥, 直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止, 最后补充满泥浆再重新成孔, 溶洞较大的最好等1~2d后再重新冲孔成桩。 3如果遇较大的土洞、空溶洞时, 则先注浆, 后成孔, 这样可防止地面下陷和发生卡锤、掉锤现象, 又能加固地基。 4有土洞、溶洞的地段, 特别是那些土、溶洞覆盖面较大的地方, 包容数根桩基, 施工时要先对比较深的基坑进行施工, 由深至浅, 保证安全。 5针对斜面的岩面, 要进行多次的石块抛掷, 以此来对斜面纠正, 由于打斜岩和打全岩相比需要的时间比较长。 6在成孔之后, 要通过无米以上的钢笼探孔器对其进行探孔, 要彻底的进行清孔换浆, 尤其要确保二次清孔之后的沉渣符合相关的标准。 7混凝土的坍落度最好保持在18~22cm; 确保浇筑的导管十分密闭, 首先要先设置隔水塞, 浇注混凝土必须连续、快速;浇筑混凝土备料充足。
3结束语
近年以来, 由于公路、 桥梁等大型交通项目的规模性建设, 项目过程中桩基础的机械化程度明显提高, 因此, 增强了对工程地质条件的适宜性。 但是, 由于各种复杂地质条件的存在, 桥梁桩基在施工过程中遇到岩溶情况时, 就需要我们使用有效的办法进行处理, 确保施工质量, 提高工效。
摘要：岩溶地区工程地质条件复杂, 地下溶洞发育。如何确定桥梁基础形式, 如何验算桥梁桩基安全稳定性, 如何在设计、施工过程中确保桩基础质量, 确定安全、合理、经济的基础设计及溶洞处理方案, 是桥梁设计和施工人员普遍关注的问题。本文笔者以某立交特大桥为例来说明岩溶区桥梁桩基施工工艺以及注意事项, 仅供参考。
关键词：岩溶区,桥梁,桩基,施工工艺
岩溶桩基施工处理 篇2
桩基础施工诱发岩溶地面塌陷与防治措施
本文对岩溶区桩基施工技术及多种常遇问题的处治进行了探讨,并针对某些特殊情况,提出了若干既能解决工程实际问题,又较经济合理的岩溶区桥梁桩基的处治方法,可供类似工程参考.
作 者：张建祥 作者单位：中国铁建11局集团第一工程有限公司 刊 名：中国勘察设计 英文刊名：CHINA INVESTIGATION & DESIGN 年，卷(期)： “”(8) 分类号： 关键词：桩基础 施工技术 地面塌陷 防治岩溶地区桩基施工探讨 篇3
【关键词】溶洞；处理；桩基施工
一、工程概况
广乐高速第T30合同段位于广州花都区，本工程共计有桥梁桩基998根，桥梁基础均采用钻孔灌注桩，大部分桥址所处地区岩溶较发育，有溶洞、土洞分布，局部以溶蚀沟槽为主，为不良地质现象，对桥梁施工有较大影响。
考虑所处地区为岩溶地区，在进行桩基施工前逐桩进行地质勘探。勘探结果显示本工程地质结构以砂层为主，溶洞见洞率达到40%，地下溶洞高度在0.2米~15.5米之间，并且多处多孔位出现串洞。
二、溶洞处理原则
1、在岩溶地区必须逐桩钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型。
2、对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等。
3、根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。
4、遇到特大（超过8m）溶洞时，必须请监理工程师和设计单位核查，明确处理方案，指导施工。
三、溶洞处理方法
根据溶洞的大小、充填状态、是否漏水及溶洞垂直个数采取相应的处理方法。
（一）施工準备
1、对地质资料中出现溶洞的桩基础，应加大泥浆制备量，以应付随时出现的失浆现象，同时根据需要加大泥浆稠度。
2、钻空口附近作管线探测，对重要管线以及临近建筑物提前做好保护措施。
3、在钻孔口位置储备一定数量的粘土，并用纤维袋装好。同时储备一定数量片石，储备量大小依据溶洞大小而定并确保及时调运。
4、钻机安装时，尽量加大触地面积，安放足够枕木，在桩基后侧用缆绳拉住稳定。
5、在钻孔附近，储备一定数量钢护筒，以应突发事故。
（二）施工方法概述
1、常规成孔法
当溶洞有充填物，是全充填可塑或软塑的粘性土，且溶洞不漏水，则基本上可以不考虑溶洞的存在，而按正常地质情况施工。只是在成孔施工时应注意提高泥浆的性能，加强泥浆护壁的作用，并保持孔内泥浆水头高度。
适用于小溶洞（溶洞高度小于3米）或大溶洞（溶洞高度3~8m），溶洞内全充填粘性土，且在成孔过程中溶洞基本不漏水，不漏浆。
2、片石粘土回填法
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。
施工方法：为有效利用片石，片石与粘土的比例约为1:1；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%。其中片石采用强度30~60MPa花岗岩或石灰岩，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1~2米处。
主要适用范围：
（1）本方法适用范围很广，除可单独适用外，还可以与其它溶洞处理方法结合使用。
（2）特别适用于小溶洞（溶洞高度小于3m），溶洞内全充填中粗砂，钻头穿过溶洞时发生漏浆。
（2）适用于小溶洞，无充填物或半充填。对于溶洞高度1.5m~3m的无充填物的溶洞，采取本方法时要谨慎，要综合考虑溶洞的体积、溶洞顶部岩层和覆盖层的厚度、覆盖层的土质、周边构筑物环境及管线情况。对于存在钻孔冲破溶洞顶板时，泥浆瞬间流失或急剧水位降低而可能造成地面塌陷及影响周边构筑物或管线安全，最好能提前采取一些预防措施。
（3）适用于大溶洞（溶洞高度3~8m），溶洞全充填物，溶洞漏浆情况不严重，上部覆盖层土质较好，一般不会因短时漏浆而造成大的塌孔的情况。
（4）对于大溶洞，半充填或无充填物的情况，要针对每个桩孔认真研究对照，预估溶洞的大小，预估溶洞漏浆对桩孔的破坏程度，需谨慎采用此方法，宜做一些辅助和预防措施。
3、素混凝土灌入法
这种方法是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往孔内灌入低标号混凝土（也按水下砼灌注方法），间隔一定时间后采用冲击钻成孔。
施工方法：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。
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。
灌入48h后，灌入混凝土强度达到70%，且应在桩基范围取芯检验充填效果，待溶洞完全充填后，方可进行桩基施工。
主要适用范围：
（1）适用于无充填或半充填的大、小溶洞。
（2）因造价等原因，实际上直接采用此方法的较少，一般是在采用方案B失败后，才不得于改用此方法。或者是岩层严重倾斜，为调整偏孔而采用此方法。
4、洞内填充预处理法
溶洞预处理的目的是加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度(10MPa以上)，防止钻孔桩施工时发生泥浆流失、流砂及坍孔等，保障成孔及水下混凝土浇筑等一系列施工工序顺利完成。且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后方可进行桩基施工。
洞内填充加固预处理法又可分为灌浆法、灌砂注浆法等等。以灌浆法居多。对于无填充物的较大溶洞，可考虑采用灌砂注浆法(或灌砂浆法)。
施工方法：根据溶洞大小及充填情况，在有溶洞的桩位中间和四周均布1~4个灌浆孔。其中孔径80mm，孔深要求达到最深溶洞的底部。采用单液或双液灌浆系统进行溶洞指定位置的全孔灌浆，要求少量多次，反复灌浆。为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入浆液与沙子（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。注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆压力必须调高，最后封孔。
主要适用范围：多适用于无充填物的小溶洞或多层溶洞（多层串珠状小溶洞），也可用于各种有充填物的溶洞挤密加固。
5、钢护筒保护法
钢护筒保护法分为：钢护筒预先保护法和钢护筒跟进保护法。对于钢护筒跟进保护法，又可分为单层钢护筒跟进保护、双层或多层钢护筒跟进保护。
施工方法：钢护筒分为开孔护筒（或叫普通护筒）和跟进护筒，有时开孔护筒就作为第1级的跟进护筒。开孔护筒在最外层（内径最大），仅跟着是第1级跟进护筒（第2层），依次类推，最后一级护筒在最内层（内径最小，比设计桩径D大10cm）。钢护筒采用优质钢板制成，厚度为12~14mm，钻进时每钻进2m焊接一节外护筒，至溶洞后再焊接4m长护洞，钢护筒顶固定槽钢，用振动锤打人，打入时严格控制中心位置及垂直度。内护筒分节焊接，自由下落至孔底。两层护筒之间填砂状物使两层护筒同时受力。
主要适用范围：
（1）适用于特大溶洞(溶洞高度大于8米)
（2）适用于大溶洞(溶洞高度3~8米)的无充填（或半充填）溶洞，并且溶洞上方的覆盖层为易塌孔的中粗砂层。
（3）采用其它方案处理溶洞不成功，经常漏浆塌孔，成孔异常困难时，可改采用本方法。
四、钻孔施工注意事项
1．根据《工程地质勘察报告》资料随时检查孔内水头高度和泥浆稠度、钻头负荷是否正常，排碴时及时往孔内补水并认真分析渣样，看渣样是否与地质资料相符，昕钻头冲击岩层的响声，判断是否接近岩溶地层。准确测量数据，做好详细的钻孔记录，发现问题及时处理。
2．在松软地层采用中小冲程钻进；在较硬岩层部分采用大冲程钻进，但要注意岩缝裂隙的存在防止卡钻。当钻到溶洞顶板上lm时减小冲程，采用小冲程钻进，由于顶板地层软硬不均，防止出现斜孔，或由于泥浆流失塌孔埋钻；在溶洞内钻进时小冲程造浆固壁，加大泥浆稠度，确保固壁良好。
3．基岩面的裂隙、溶槽往往与溶洞串通，地下水通过溶洞内的透水充填物形成暗流。在钻孔过程中，孔内泥浆比重较大，当其压力大于暗流水压时就会发生漏浆。当钻头穿透溶洞顶板时，孔内泥浆就会下泻造成孔内压力骤然下降，孔内外压力差骤然加大，或溶洞顶层地层薄弱，由于孔内泥浆骤然下降，压力差加大均会引起护壁坍塌。
4．要求施钻人员随时量测钻孔深度，一旦到达溶洞位置，立即向孔洞内加入黄泥、片石或水泥，并采用小冲程钻进。通过溶洞，同时注意孔内水位的变化，一旦发现漏水或有坍陷的前兆，应立即采取措施向孔内加黄泥、水泥和片石，必要时提前向商品砼站预订水泥砂浆灌入溶洞内。
5．若回填粘土、片石无法纠偏时，采用在溶洞内灌注水下砼，待砼达到设计强度后，再冲击钻进至设计深度。
五、结论
在实际施工中由于地质条件复杂导致无法采用统一的溶洞处理方法，需要根据溶洞大小及周边地质条件选择及经济又合理的施工方案。在广乐高速桩基施工中，针对溶洞处理采取了多种有效施工方法，通过声测及抽芯对已完桩基进行检测，一类桩比例达到了85%以上。
参考文献
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[4]胡海滨.市政工程人行天桥桩基溶洞处理施工技术[J].广东建材,2006(10):47—48.
浅析岩溶地区桩基施工及技术处理 篇4
关键词：桩基础,岩溶地区,施工,地质特征,承台
岩溶,又称喀斯特(Karst)。喀斯特原是南斯拉夫西北部一带碳酸岩高原的地名,那里发育着各种碳酸岩地形。我国1966年在广西桂林召开的岩溶学术会议上,决定将喀斯特一词改称岩溶。
桩基础由桩和承台两部分组成,通常情况下都是由几根桩共用一个承台,将柱子或桥墩等上部结构的力传给承台,然后由承台经过桩传入地基中。桥梁的钻孔桩基础是一个非常重要的部位,是主要的隐蔽工程,尤其在岩溶地区,由于地质条件复杂,施工难度大,因此,在施工和监理工作中受到了很高的重视。在施工时,要严格按照相关规范操作,要求做到对各工序严格检查,对在施工中可能出现的情况和问题,要及时采取措施,妥善处理,以杜绝质量隐患,减少国家经济损失。
岩溶地区的许多地质特征,不仅在碳酸盐岩地区存在,而且在其他可溶性岩石地区,如白云岩、石灰岩、岩盐等地区也可见到。这种不良地质现象表现的类型非常多,桥梁桩基施工时,成孔难度大,影响施工进度。岩溶发育程度不同,施工时的难易程度也不同。
1 岩溶地区施工方法探讨
在岩溶地区进行钻孔桩基施工时:1)钻孔前必须首先探明岩溶出露情况、发育情况以及分布规律,特别针对隐蔽型岩溶大致延伸方向、覆盖层的厚度、岩层的倾斜方向、岩溶的形态等情况,应掌握可靠的地质资料,为桩基施工选择专用机械提供依据,便于日后科学分析事故原因,做到有目的预防,有针对性的处治;2)岩溶发育强烈地区桩基施工,成孔比较困难,成孔过程中主要解决护壁、造壁、斜面钻孔和穿越等问题[1]。
1.1 岩溶地区主要工程地质特征[2]
1)基岩顶面起伏不平。由于受气温的影响,石灰岩表面在地表水及地下水强烈侵蚀作用下,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1 m～5 m,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2 m～15 m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。
1.2 目前施工方法
钻孔灌注桩施工方法有反循环钻成孔法、正循环钻成孔法和潜水钻成孔灌注法。岩溶区的桥梁桩基多采用冲击钻机钻孔灌注桩施工,且以泵吸反循环冲击钻钻进成孔及传统冲击钻较为常见。反循环钻进应针对不同的地层采用不同的泥浆比重,以保持孔壁的稳定。正循环钻成孔法[2]施工工艺类似于反循环钻成孔法,只是正循环钻成孔法的排渣方式采用正循环,泥浆由泥浆泵输进钻杆内腔后,经钻头的出浆口射出,带动钻渣沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升到孔口溢进沉淀池后返回泥浆池净化,再循环使用。
目前在岩溶发育地区施工嵌岩桩最为有效的钻进方法是冲击钻孔法。它冲击能力大,穿透能力强,较易穿过溶洞顶板,且具有碎岩效率高,钻进中不需泥浆循环,不受地下水影响等优点但是,因为岩溶地区的地质条件较复杂,基岩面埋深不一,起伏较大,无规律性,这些都对岩溶地区的冲击钻孔桩施工造成了一定的困难。
1.3 冲击钻孔施工的工艺流程
测量定位※埋设钢护筒※安装冲击钻机※冲击成孔及成孔检查※清孔※制作及安装钢筋笼※二次清孔※灌注混凝土※拔出钢护筒。
2 施工过程中可能出现的情况及对应处理措施
岩溶地区由于地质岩性软硬不一,溶洞的位置、大小、深浅变化多,即使地质钻探时一孔一探、一桩一分析,仍不能掌握地下地质的变化情况。桩基事故主要源于岩溶地质的复杂性和特殊性,但概括起来在岩溶地区桩基施工中常见的问题主要有以下几种:
1)在施工过程中遇见溶洞,一旦发现孔内泥浆液面下降,则投用纤维物质:如旧麻袋与黄泥混合充填堵塞裂隙、溶洞以增强渗漏阻力;在漏浆比较严重的地段使用化学浆液增大浆液的黏度,当漏浆得到控制后,则按原浆液配比使用,以防止增加作业难度。也可以用大片石和泥包回填桩孔并从储浆池向孔内补浆,直到孔内泥浆面稳定后再继续冲孔;溶洞位置要反复回填,反复冲击回填黏土以增加护壁的密实度,以使黄泥、片石能封堵溶洞,防止漏浆及浇筑混凝土时混凝土流失。
若遇溶洞规模较大,可采用C20混凝土或水泥砂浆封堵(加速凝剂)。封堵时向导管灌注混凝土到溶洞顶板以上1.0 m处,上部回填黏土并注入冲洗液至孔口,待混凝土初凝后继续钻进。
2)遇起伏不平的岩面和溶洞底板时,不可盲目采用大冲程穿过,需投入黏土石块,将孔底填平,用十字型钻头小冲程反复冲捣,慢慢穿过,待穿过该层后,逐渐增大冲程和冲击频率,形成一定深度的桩孔后,再进行正常冲击。
3)出现卡钻、偏孔及斜孔,溶洞顶部岩层倾斜,岩石强度不一,易导致卡钻、偏孔及斜孔等问题,因此必须在钻进过程中仔细核对地质情况,随时检查钻机和孔位。在钻至溶洞时要改用小冲程钻进,做到轻击、慢打。遇到卡钻后一定要沉着冷静,切不可盲动,更不可强行提拉,以免造成大绳拔断而引起掉钻事故。当钻头可活动时,可上下提动钻头,使钻头转动一个角度,反复尝试,用吊机配合,有可能提出,如无效,可采用水下小爆破振动法将钻头振松后立即提出。如遇偏孔及斜孔情况,可以采取回填片石或浇筑素混凝土,纠正钻头偏斜,再向下冲孔。
4)塌孔,钻孔灌注桩基施工中塌孔的主要原因是:a.泥浆比重不够,未形成可靠护壁。b.钻头或取渣筒等撞击孔壁,破坏了护壁泥皮。c.出现漏浆时,处理不及时等。常用的处理方法:回填做成球状的优质黏土团夹部分块石,同时将泥浆调黏,比重调至1.6左右,采用小冲程冲孔固壁,防止塌孔扩大。
5)断桩,岩溶地区桩基断桩产生的主要原因是由于溶洞相互沟通,灌注时难以测出混凝土数量,水下混凝土流失严重,导管接头密封不紧等造成断桩。断桩的发生,是工程中危害最为严重而且最难处理的一种事故,故应以预防为主,在岩溶地区施工应采取必要的措施:a.每次灌注时应在漏斗中存备足够的混凝土。b.施工过程分工细致,及时记录,保证混凝土的连续性。严密注视混凝土面上升速度,保证2 m的埋管深度,同时减少对下部混凝土的扰动。c.根据现场实际的地质情况,在混凝土穿越溶洞区时,在保证上述条件的同时,应严格控制混凝土的浇筑速度及导管的埋深。混凝土浇筑过快就会对孔壁产生过大的冲击和挤压,容易造成穿孔。导管埋深在满足规范的要求下应尽量大点,最好能保证导管底部处于溶洞区以下0.5 m～1.0 m,避免因护壁穿孔造成断桩。
3 结语
由于岩溶地区地质具有复杂性和多样性,因此在岩溶地区施工时,必须对前期准备工作高度重视,尽量探明桩基地质情况;根据工程实际要求和地质构造特点制定合理的、行之有效的施工方案,保证工程技术可行、质量可靠;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。
参考文献
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[4]杨志明.岩溶地区桩基础施工技术[J].广东建材,2007(5):84-85.
桩基溶洞处理施工方案 篇5
我合同段地处湖南西南部，沿线路地势较平坦开阔，属平原微丘、低山地貌，自南向南倾斜，植被及地表水系发育，地下水可划分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类。路线范围内溶岩发育，暗河、溶洞、溶沟、溶槽等密集分布，地表水、地下水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀作用。
一、工程概况
我部地处溶洞地带，根据该桥地质勘察报告资料显示，桥梁区地层上部主要由第四系植物层、冲洪积层组成，下伏基岩为泥盆系上统锡矿山组中厚层状灰岩构成，其地质情况由上至下依次分别为种植土、粉质粘土、细沙、中分化灰岩，隐伏岩溶、溶蚀裂隙较发育，且有溶洞。
二、施工准备
1、了解地质情况，测定桩位，平整场地
a、详细了解桩基桩位地质、水文资料，掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围、大小以及充填情况，并制定合适的施工方案和施工技术保障措施。
b、每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。
c、根据现场的地形地貌整理出成片施工场地，以便于堆放材料，桩区地表要建截、排水及防护设施；对桩顶坡土清刷减载；雨季施工，孔口要搭设雨蓬。
2、安装井架
为便于出碴，井架采用钢筋制作而成，一般每个井口安设一台1t卷扬机作为提升牵引设备。
3、备好各工序所需要的机具器材和井下排水、通风、照明设施，并设置滑坡变形、位移的标志。
三、溶洞桩基施工方案：
针对本工程溶洞分布较广，施工技术难度较大，我项目部从严把质量关，确保工程进度，确保施工安全考虑，把桩基溶洞处理列为重中之重并按设计要求作相关施工监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识。根据本工程溶洞分布的具体情况，确定先采用冲击钻成孔，然后根据具体情况采用投放抛填物的方法处理溶洞。.常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。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，可以按无溶洞的情况施工。2.片石粘土筑壁法
溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土按1 m3：1 m3比例，回填冲击，用0．5～0．8 m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须预埋牢固，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成孔口塌孔，保证钻孔顺利通过岩溶区。
3.在冲击成孔中,由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通,泥浆迅速流走,水头高度急剧下降,造成漏浆。施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,要及时回填片石、粘土冲击造壁,并马上补水,防止水头高度继续下降。
4.意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、粘土起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。
5.遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌掉锤现象，保证桩基顺利终孔。
6、溶洞在采用片石与粘土回填仍不能产生有效护壁时，采用C25混凝土进行灌注填充，保证有效护壁桩基顺利成孔。
3、井口部分
根据桩身井口段土质情况将井口挖至1m深时，即可立模灌筑壁厚20cm-30cm的第一节钢筋混凝土护壁。此节护壁在井口0.5-1.0m高度范围内加厚至50cm，这部分称为锁口，用来防止下节井壁开挖时井口沉陷。锁口顶面要平整，并略高于原地面。
4、桩井掘进，采取边挖边护的方法。
一般每节挖深1m左右后，沿井壁立模灌注一节钢筋混凝土护壁形成环形框架。具体开挖深度视地质情况确定，如石质风化破碎或有地下水地段，井壁容易发生坍方，每节开挖1m左右。为了减轻开挖时对井壁的震动，应以风镐开挖为主，局部可配合风枪。石质较硬地段，多数使用风枪钻浅眼爆破，开挖顺序为先中间部分，后井壁部分。当挖孔进尺到溶洞顶面1m时，挖孔作业人员必须系安全带,安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固联系，然后用风钻钻一个φ100mm的孔，查看溶洞内是否有承压水，若有，人员则应迅速撤到地面等其自然排除，水位稳定后再进行抽水，然后继续开挖。挖穿溶洞顶盖后，首先用水泵抽掉洞内的稀浆或水，然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中（也可将点燃的蜡烛放入溶洞中），呆30分钟，若正常，方可将作业人员用钢筋吊笼放入空溶洞中。对小型溶洞及塌孔位置采用C25砼进行填充，对大型溶洞可采用砖或浆砌片石砌外圈，且其要有足够的壁厚、刚度，以防止灌注砼时护壁被挤垮，然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后。继续向下挖进。
5、进入溶洞与软土层后，要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施。
①若为空溶洞，首先将积水抽干，对小型溶洞（体积较少的）采用C25砼进行填充，对大型溶洞（体积较大的）可采用砖或浆砌片石砌外圈，然后立模浇注钢筋混凝土护壁。②溶洞内有填充物
挖进时应浅进尺，强支护，沿上层护壁外围每15cm打入大于φ20的钢筋，在四周布设钢筋网进行加强，并且加厚护壁及对溶洞位置采用C25混凝土进行回填，防止护壁被挤裂或塌陷，每节最大高度0.5米，待该节护壁达到强度后再进行下一节的施工。
③当桩基挖孔与溶洞挂壁而过时，其挖孔措施基本同上。挖孔穿越全风化灰岩和中风化灰岩时须采用松动爆破的方式进行开挖。当进入爆破施工阶段，应让护壁砼有一定的强度后再进行另一个孔的爆破施工。严禁用裸露药包，必须打眼放炮和严格控制装药量，以松动为主，以免护壁被炸坏造成坍孔，同时孔壁周围眼孔要加密，不装药，以保证爆破后孔壁完整。
挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用铁皮桶盛水，人工提引排走，渗水量比较大时，可用水泵排走。
四、质量检测标准
护壁必须牢固可靠，阻止孔壁周围渗水，防止塌孔。
在挖孔过程中，必须要求作业队每一次砼护壁时，先在桩顶放出桩孔中点，然后吊线检查其孔径和垂直度是否符合设计及规范要求，如不符合要求，必须立即修整达到要求后才允许砼护壁工作，桩位误差不得大于50mm，孔的倾斜率不得大于1％。
五、安全保证措施
（1）、挖孔工人必须带有安全帽、安全绳。取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机必须经常检查。（2）、为防止井口坍塌，在孔口用钢筋砼护壁。
（3）、挖孔深超过10m时必须采用机械通风。
（4）、挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。
（5）、井孔要设置牢固可靠的安全梯，以便于施工人员上下。（6）、电工、爆破工必须持证上岗，井上、井下作业人员必须身体健康。
（7）、孔内照明须使用12V安全电压和防爆灯。
（8）、孔上与孔内人员必须保持有效联系，孔边设安全绳与孔下人员安全带连接，安全绳由孔上人员随作业面松长。
（9）、孔内作业人员连续工作时间不能超过4小时。
（10）、应经常观察护壁砼，发现其有开裂、变形等不利情况，应及时进行加固处理。
（11）、孔内爆破时应注意以下事项：
①电雷管起爆前周边工人应远离孔口。
②必须打眼放炮，严禁裸露药包。对于软岩石炮眼深度不超过0.8m，对于硬岩石炮眼深度不超过0.5m。炮眼数目、位置和斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。
③严格控制用药量，以松动为主。
④有水眼孔要用防水炸药，尽量避免瞎炮。如有瞎炮时按安全规程处理。
⑤炮眼附近的支撑应加固或设防护措施，以免支撑炸坏引起坍孔。
⑥孔内放炮后必须迅速排烟，方法为采用高压风管放入孔底吹风。
⑦一个孔内进行炮破作业，其他孔内的施工人员必须到地面安全处躲避。
⑧爆破时孔口应覆盖安全网等防护措施，以防飞石飞出。
六、孔底处理
挖孔达到设计标高后，应及时进行孔底处理，必须做到平整、无松渣、污泥及沉淀等软层。嵌入岩层深度要符合设计要求。并及时向驻地监理工程师报检。
七、环境保护措施
（一）水土及生态环境的保护措施
1、保护植被，对施工界限内、外的植被、树木等尽量维持原状。如因施工需要砍除树木和其它经济作物时，事先征得环境保护和水土保持部门、所有者和业主的批示同意，严禁乱砍乱伐。
2、临时用地范围内的裸露地表，植草或种树进行绿化。
3、营造良好环境。在施工现场和生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生清理，同时在生活区周围种植花草、树木，美化生活环境。
4、保护野生动物，严禁施工人员猎杀野生动物。
5、工程完工后，及时彻底进行现场清理，并采用植被覆盖或其它处理措施。
6、对有害物质(如燃料、废料、垃圾等)，按规定处理后，运至监理工程师指定的地点进行掩埋，防止对动、植物造成损害。
7、运输车辆作好防止漏失措施，以防物料污染道路。
（二）、水环境保护措施
1、靠近生活水源的施工，用沟壕或堤坝同生活水源隔开，避免污染生活源。
2、清洗机械、施工设备的废水严禁直接排入江河，禁止机械在运转中产生油污未经处理就直接排放，或禁止维修机械时油水直接排放入江河。
3、施工产生的废浆要用专用汽车拉运至监理工程师指定的地点倾倒，并设渗坑进行处理，不得排放到河流、水沟、灌溉系统里，以免造成河流和水源污染。
（三）、大气环境保护及粉尘的防治
1、在设备选型时选择低污染设备，安装空气污染控制系统。
2、运输水泥、砂、石、土等如有漏失，及时清扫干净，保持道路整洁。
3、配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行洒水湿润，减少扬尘。
4、汽油等易挥发品的存放要密闭，并尽量缩短开启时间。
5、砼、稳定土拌和站应有防尘措施。操作人员要配备必要的劳保防护用品。
（四）、生产、生活垃圾的管理
1、施工营地和施工现场的生活垃圾，集中堆放。
2、施工和生活中的废弃物经当地环保部门同意后，运至指定地点。工地设置厕所，派专人清理打扫，并定期对周围喷药消毒，以防蛀蝇滋生，病毒增生。
3、报废材料立即运出现场，并进行掩埋等处理。对于施工中废弃的零碎配件、边角料、水泥袋、包装箱等，及时清理并搞好现场卫生，以保护自然环境景观不受破坏。
4、弃土不得随意堆放，须运至指定弃土场。
（五）、完工后场地清理及恢复平整的环保措施
1、工程完工后对临时用地内所有建筑、生活垃圾应进行清理，垃圾运至指定位置处理，场地清理平整合格后，将其恢复原状。
2、施工完工后请当地政府有关部门进行环保验收，取得地方政府的认可，并从当地政府取得环保措施得到实施的证明材料，确保不留环保后患。
八、文明施工措施
1、规范施工区域场容场貌，材料机具摆放整齐，现场不随意乱丢烟头、槟榔壳等生活垃圾；
2、现场主要施工人员佩戴好上岗证，持证上岗，穿戴整洁，不穿拖鞋进入施工区域，展现良好的精神风貌；
3、现场施工标志牌、安全标志标牌、操作规程、温馨小提示、文明施工标语悬挂在醒目位置，与场地布置统一协调，展示良好的企业文化；
4、加强精神文明建设，开展劳动竞赛、工地文体活动等，丰富广大职工业余文化生活，构建和谐项目；
5、尊重当地民风民俗，加强与当地政府联系，搞好路地共建。
6、深入开展创建文明工地活动。
岩溶地区桥梁桩基础施工技术探讨 篇6
【关键词】桩基施工；岩溶地貌；技术探讨
随着西南地区高速公路建设的迅速发展，西部山区交通条件大为改善，但限于地形条件，桥梁在线路里程上占有较大比例。西部大通道之一的渝湘高速公路，穿越了湖南省西部和重庆市的东南部。而岩溶地貌作为重庆东南部主要地质特征给该地段桥梁的施工，尤其是桩基础施工带来了较大难度；工程进度和成孔、成桩质量受到很大影响。本文就观音阁大桥的桩基础施工过程做出简要的技术总结，以期为该地质条件下的桥梁基础施工和竞价投标积累资料。
一、工程概况
本大桥位于重庆市秀山县，全长311m，本桥平面分别位于主线R=2500的圆曲线和其缓和曲线上；桥上纵坡为-2.2%；墩台径向布置。全桥先简支后结构连续，分为2联：5*30m+5*30m；下部构造桥台采用轻型桩柱式和重力U型台；桥墩采用柱式墩；桩基础：原设计为人工挖孔施工，但由于地下水丰富，裂隙溶洞分布，考虑作业安全，改为机械成孔进行施工。
桥位区斜跨河流，总体地貌属构造剥蚀，溶蚀山丘地段，河流形态弯曲，左岸地形陡峭，自然坡脚在35-50度，局部呈陡崖，I、II级阶地发育，以陡坡相连，相对高差在45m左右，地表5米左右分布粘土或砂粘土。经地质测绘和勘测，桥位范围存在隐伏溶洞、象鼻危岩和溶蚀洼地，地下水多为碳酸盐类岩溶裂隙水和松散岩类裂隙水。桥位为地下水的排泄区。桥址内结合实际条件，采用高密度电法和地质雷达分别探测。多处桩基处于裂隙位置，不排除溶洞存在可能性，设计桩底岩层或顶板完整。实际施工过程中基本与地勘相符，但裂隙广布。对桩基施工有较大影响。
二、施工工艺和出现的问题
本桥桩基础施工采用应用普遍的方法施工：冲击成孔、正循环泥浆护壁、清孔、滤砂器滤砂、下笼、导管二次清孔、导管法水下混凝土灌注成桩。在该桥建设中，我们选用了操作工人经验丰富、钻机完好程度较高、拥有原装钻锤的施工班组，但由于桥址范围内裂隙广布，隐伏溶洞，成孔甚至成功灌注都非常困难，进度一度缓慢。遇到的主要问题有：
1）漏浆频繁。冲击过程中遇到裂隙或溶洞顶部，泥浆迅速流失，孔壁侧压力失去水头平衡，护壁极易坍塌。在右5-2号钻进中就出现因泥浆流失，护壁垮塌而造成的埋钻、机架前段塌陷事故，处理非常困难，历时13d，方恢复正常作业。右9-1位于坡地陡崖上，为提供施工场地，工区创造条件进行了小爆破加机械开挖形成作业平台，约16米桩长的桩基，成孔、下笼历时近一月，临近灌注前10分钟，泥浆面迅速下沉见底，泥浆由陡崖下约50米的缝隙渗出，灌注被迫中止。另有护筒下较浅深度便遭遇裂隙，一开钻便漏浆不得不重新进行护筒埋设的事件发生。
2）时发偏孔。钻进过程中时常遇到探头石，排除河道附近桩位可能为漂石沉积的可能外，其他桩位多为岩溶不规则发育的岩石露头，粘土局部填充空隙所致，钻头下落，软硬不匀，钢丝绳大幅摆动，非常容易发生偏孔甚至卡钻事故。其中左10-2、右4-1为纠偏先后处理6次和4次之多，耗时误工巨大。
3）混凝土面非正常上升或下沉。在右8-1灌注过程中，混凝土灌注至孔底6米高度后，14车混凝土约33.6方混凝土仅提高灌注高度1.4m，如不频繁量测混凝土面高度，核算导管埋深，极易拔脱导管而造成断桩事故。另有桩基按要求超灌桩头高度后，临近结束，发现混凝土面有较明显下沉，后再补灌；也有个别桩基在地系梁开挖时，桩头标高和灌注时停灰面不一致的现象发生。
三、处理措施和技术保障
考虑工程造价和工期要求，结合现场情况，选择确定了针对上述问题的处理预案。主要方法有：预先钻孔注浆、及时回填处理、长钢护筒甚至结构钢护筒等。由于地下水丰富，裂隙分布，注浆效果难以保证，同时考虑施工成本，采用了改为预防为主、及时处理的方法。
1）处理漏浆、塌孔、泥浆比重的控制是预防此类事故发生的关键，对于岩溶地段的钻孔作业，可适当加大泥浆比重，钻进过程中可控制到1.4左右，泥浆粘度在20s为宜，必要时添加活碱以改善泥浆性能。灌前泥浆比重适当调轻，可取规范上限，防止灌前泥浆比重偏小，而造成泥浆渗漏或塌孔，但要保证泥浆匀净、防止沉淀超标。钻进过程中，处理漏浆和塌孔，回填是常用而有效的方法，其中回填材料是影响处理效果的主要因素。为保证泥浆比重和粘度。我们采用的是优质粘土夹杂小片石进行回填。继而进行小冲程钻进，钻头挤压粘土包裹小片石，挤入孔壁，直至缝隙被封堵，水头稳定，便能够正常进行作业。对于本桥施工未发现大体积溶洞，实践证明，该方法简单可行。
2）偏孔和螺旋孔。许多裂隙和岩缝岩石突出而局部由土或者随水流冲刷沉淀而来的强风化石填充，这种情形便容易发生偏孔，发生偏孔可通过不定时护桩量测中心和目测钢丝绳摆幅确定。发生偏孔仍可采用回填纠偏的方法进行处理，不同的是片石和粘土的掺配比例和处理漏浆不同，为了让钻锤平衡垂直下落，需要制造一个具有一定强度的垫层，较多的掺配片石夹杂粘土可以达到这一目的，片石强度往往高于受蚀的岩体，很快，岩体被磨耗平整，能够实现正常作业。如该方法處理无效或效果不明显，甚至可采用灌注少量水下混凝土的方法用于处理加强。螺旋孔是指采用十字冲击锤时，由于孔壁出现高强度探头石影响冲击锤自由转动或其他原因导致的冲击锤旋转角度极小，锤牙反复冲击在几乎同一位置，围绕钢丝绳轴线旋转成为螺旋孔，一旦发生这种情况，大部分冲击功用于克服摩擦，虽有进尺但非常缓慢，进尺量测困难，无法顺利到达设计标高和估算灌注参数。遇到这种情形，可通过更换大质量不同形状冲击锤来纠正；出现螺旋孔的概率极小，可用多幅冲锤进行施工，同时施工过程中应做到勤循环、多刷孔来避免此类现象发生。
3）混凝土灌注过程中上升缓慢或下沉。经常量测，计算导管埋深是根本的技术保障，切不可在岩溶地区依据灌注方量估算混凝土上升高度，凭感觉进行导管拆除。临灌注完毕，一定要仔细反复量测，待混凝土面稳定后才能拔出剩余导管，避免日后接桩带来的质量及工期、工费影响。适当超灌是保证桩头质量的有效方法，若出于防止混凝土下沉、方便量测控制等考虑，可统一计算，申请地系梁标高提升变更，对保证成桩质量以及实现工程经济效益都有较好的效果。
4）卡钻。在左3-2、右10-1钻进过程中，由于类似偏孔的原因，分别发生过一次卡钻事故，处理卡钻通常使用的是水下爆破的方法松动钻锤，实时起吊的方法；在岩溶地段进行该项处理时要量好卡钻位置，精准下放药包到卡钻位置；操作时尤其需要注意控制药量，防止过震而影响孔壁稳定、造成裂隙延伸，加大加深继而发生漏浆甚至埋钻事故。若发生埋钻事故，无有效方法则可考虑抽浆后，下放长钢护筒或者粘土夹石分层回填，人工护壁开挖，清理取锤，但处理成本和施工风险巨大。
综上所述，应对岩溶地段的桥梁桩基础施工，根据本桥施工经验，总结施工注意事项如下：
1）认真熟悉地质资料和设计图纸，不可迷信钻探资料，结合实际情况，确定是否终孔，是否加长桩长，更变桩基类别，以保证桩基承载力。
2）加强预防，详细交底并做好预案；孔边备料，保障造浆粘土、处理用片石供应，保证机械及时使用。
3）经常关注孔内水头高度，不同地层采用适当冲程，注意护筒埋设质量，护筒底部用粘土夯实，外围可用砂浆封堵。
岩溶地区桩基施工技术 篇7
1 施工准备
溶洞区岩溶现象十分发育, 基岩面起伏大, 这些特点给桩基础施工带来了很大困难。经进行多方经济技术比较, 决定选用冲击钻孔施工工艺。冲击钻孔对不均匀地层具有良好的适应性, 钻进时易及时发现和处理因地层软硬不均而引起的钻孔偏斜, 但冲孔桩施工时, 在穿越松散地层、溶洞、陡岩面等地层时, 如施工工艺不当仍会导致孔壁失稳坍塌、斜孔和卡钻埋钻等事故, 故施工前要充分做好以下几方面的技术准备工作:
(1) 全面熟悉设计图纸和技术规范, 掌握详尽的桩位地质资料, 制订适当的施工方案和施工技术保障措施, 报监理工程师审批:
(2) 设计要求每根桩必须用地质钻机钻探, 详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型, 绘制地质柱状图, 为制定相应的施工方案提供洋实的依据:
(3) 根据地质钻探资料和填充物情况, 对每根桩设计出相应的溶洞处理方案及施工措施:
(4) 设计要求施工前住桥值外进行钻孔桩成孔试桩试验, 以取得经验数据, 完善施工方案, 指导施上:
(5) 遇到与地质勘探资料不一致的特殊溶洞时, 必须淆监理工程师和设计单位核查, 明确处理方案, 并报监理批准后实施:
(6) 要选择性能良好、故障率低的设备, 材料准备要充分, 特别是钻机铺垫的型钢, 装载机要24h值班以廊对突发事件, 片石粒径的要求为15～40cm, 质地要坚硬, 备足粘土等材料, 确保桩基水位下降时可以及时回填:
(7) 对施工作业人员进行仝面的技术交底, 包括施工作业上序、流程、安全措施、应急方案等。
2 岩溶地区施工方法
在岩溶地区进行钻孔桩基施工时: (1) 钻孔前必须首先探明岩溶出露情况、发育腈况以及分布规律, 特别针对隐蔽型岩溶大致延伸方向、覆盖层的厚度、岩层的倾斜方向、岩溶的形态等情况, 应掌握可靠的地质资料, 为桩基施工选择专用机械提供依据, 便于日后科学分析事故原因, 做到有目的预防, 有针对陛的处治; (2) 岩溶发育强烈地区桩基施工, 成孔比较困难, 成孔过程中主要解决护壁、造壁、斜面钻孔和穿越等问题。
2.1 岩溶地区主要工程地质特征
(1) 基岩顶面起伏不平。
是由于受气温的影响, 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, 充填物一般呈软塑一流塑状态。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。
2.2 目前施工方法
钻孔灌注桩施工方法有反循环钻成孔法、正循环钻成孔法和潜水钻成孔灌注法。岩溶区的桥梁桩基多采用冲击钻机钻孔灌注桩施工, 且以泵吸反循环冲击钻钻进成孔及传统冲击钻较为常见。反循环钻进应针对不同的地层采用不同的泥浆比重, 以保持孔壁的稳定。正循环钻成孔法施工工艺类似于反循环钻成孔法, 只是正循环钻成孔法的排渣方式采用正循环, 泥浆由泥浆泵输进钻杆内腔后, 经钻头的出浆口射出, 带动钻渣沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升到孔口溢进沉淀池后返回泥浆池净化, 再循环使用。目前在岩溶发育地区施工嵌岩桩最为有效的钻进方法是冲击钻孔法。它冲击能力大, 穿透能力强, 较易穿过溶洞顶板, 且具有碎岩效率高, 钻进中不需泥浆循环, 不受地下水影响等优点。但是, 因为岩溶地区的地质条件较复杂, 基岩面埋深不一, 起伏较大, 无规律性, 这些都对岩溶地区的冲击钻孔桩施工造成了一定的困难。
2.3 冲击钻孔施工的工艺流程
测量定位一埋设钢护筒一安装冲击钻机一冲击成孔及成孔检查一清孔一制作及安装钢筋笼一二次清孔—灌注混凝土一拔出钢护筒。
3 施工中应注意问题及处理措施
(1) 在施工过程中遇见溶洞, 一旦发现孔内泥浆液面下降, 则投用纤维物质:如旧麻袋与黄泥混合充填堵塞裂隙、溶洞以增强渗漏阻力;在漏浆比较严重的地段使用化学浆液增大浆液的黏度, 当漏浆得到控制后, 则按原浆液配比使用, 以防止增加作业难度。
(2) 遇起伏不平的岩面和溶洞底板时, 不可盲目采用大冲程穿过, 需投入黏土石块, 将孔底填平, 用十字型钻头小冲程反复冲捣, 慢慢穿过, 待穿过该层后, 逐渐增大冲程和冲击频率, 形成一定深度的桩孔后, 再进行正常冲击。
(3) 出现卡钻、偏孔及斜孔, 溶洞顶部岩层倾斜, 岩石强度不一, 易导致卡钻、偏孔及斜孔等问题, 因此必须在钻进过程中仔细核对地质情况, 随时检查钻机和孔位。在钻至溶洞时要改用小冲程钻进, 做到轻击、慢打。遇到卡钻后一定要沉着冷静, 切不可盲动, 更不可强行提拉, 以免造成大绳拔断而引起掉钻事故。当钻头可活动时, 可上下提动钻头, 使钻头转动—个角度, 反复尝试, 用吊机配合, 有可能提出, 如无效, 可采用水下小爆破振动法将钻头振松后立即提出。如遇偏孔及斜孔情况, 可以采取回填片石或浇筑素混凝土, 纠正钻头偏斜, 再向下冲孔。
(4) 塌孔, 钻孔灌注桩基施工中塌孔的主要原因是:①泥浆比重不够, 未形成可靠护壁。②钻头或取渣简等撞击孔壁, 破坏了护壁泥皮。③出现漏浆时, 处理不及时等。常用的处理方法:回填做成球状的优质黏土团夹部分块石, 同时将泥浆调黏, 比重调至1.6左右, 采用小冲程冲孔固壁, 防止塌孔扩大。
(5) 断桩, 岩溶地区桩基断桩产生的主要原因是由于溶洞相互沟通, 灌注时难以测出混凝土数量, 水下混凝土流失严重, 导管接头密封不紧等造成断桩。断桩的发生, 是工程中危害最为严重而且最难处理的一种事故, 故应以预防为主, 在岩溶地区施工应采取必要的措施:①每次灌注时应在漏斗中存备足够的混凝土。②施工过程分工细致, 及时记录, 保证混凝土的连续性。严密注视混凝土面上升速度, 保证2m的埋管深度, 同时减少对下部混凝土的扰动。③根据现场实际的地质情况, 在混凝土穿越溶洞区时, 在保证上述条件的同时, 应严格控制混凝土的浇筑速度及导管的埋深。混凝土浇筑过快就会对孔壁产生过大的冲击和挤压, 容易造成穿孔。导管埋深在满足规范的要求下应尽量大点, 最好能保证导管底部处于溶洞区以下0.5m～1.0m, 避免因护壁穿孔造成断桩。
4 结束语
由于岩溶地区地质具有复杂性和多样性, 因此在岩溶地区施工时, 必须对前期准备工作高度重视, 尽量探明桩基地质情况;根据工程实际要求和地质构造特点制定合理的、行之有效的施工方案, 保证工程技术可行、质量可靠;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。
摘要：岩溶地区进行施工历来是困扰设计和施工单位的重大难题, 全国工程业界均给予了高度重视。本文通过对岩溶地质工程施工分析, 结合了桩基施工技术的成功经验, 对岩溶地区钻孔灌注桩基施工技术进行了探讨, 以供参考。
关键词：岩溶地区,桩基础,施工,处理
参考文献
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[2]吴绍辉, 杨瑞辉.谈岩溶地基桥梁钻孔灌注桩基础施工质量控制[J].商品与质量.2009 (S6) .
岩溶地区桩基施工技术探讨 篇8
鉴于岩溶地区地质条件的复杂性和施工中的桩基不可察觉的因素过多, 在前期勘测中要准确掌握溶洞等地质情况, 根据不同的溶洞发育情况, 选择不同的钻机和施工方案, 对可能发生的问题进行合理预测和有效控制可以将损失降到最小, 安排富有经验、熟练的操作人员以及进行严密的施工组织与管理也是施工成败的关键。
1 岩溶地区地质情况分析
溶洞、荣操、漏斗、暗河、裂隙以及钟乳石等等都是岩溶的主要形态, 是通过化学和物理的作用产生的结果。同时具有可溶性岩层、流量足够的水、具溶蚀的能力以及地下水流动和下身的途径称之为岩溶发育的基本条件。一般来说, 就现在发展速度较快的是硫酸盐岩层和卤素类岩层, 而发展速度较慢的是碳酸盐类岩层。质量好且岩层厚实的岩层的岩溶发育的强烈, 其形态发育齐全良好, 规模很大;但是含有泥质物质的还有其他杂志的岩溶发育较慢。颗粒结晶较大的岩石, 其岩溶较为发育齐全, 而颗粒结晶小的一般岩溶发育非常的弱。以为我们所知道的岩溶是发育缓慢的, 所以说在建筑使用年限内我们可以认为是不变的。
2 岩溶地区桩基选型分析
桩基成孔目前常用方法有人工挖孔, 旋转钻机成孔, 冲击钻进成孔, 冲抓钻进成孔。人工挖孔, 无需钻孔设备, 造价低, 灵活方便, 但局限性大, 只适合于无水或地下水量不大, 孔深较浅, 岩溶发育强度较弱的情况下采用;旋转钻机成孔适用于粘性土、砂类土、含少量砂砾石的土 (砂砾石含量少于20%, 粒径小于钻杆直径的2/3) , 孔径为80cm～250cm, 孔深30m～100m;冲击钻成孔适用于粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石, 孔径80cm～200cm, 孔深小于50m;冲抓钻适用于淤泥、腐殖土、密实粘性土、砂类土、砂砾石, 孔径100cm～200cm, 孔深适宜20m以下。
而在岩溶地区进行施工和方案的选型是存在着很大的困难的, 而我们必须要了解现场的地址和水文条件, 进而全方面的解析对工程施工中带来的各种复杂的地质的影响, 可以合理的选择其施工的措施和基础的形式, 从各方面基础形式来看, 比较安全的是端承桩;在降水的成功下比较快速且经济的是人工挖孔桩。
若降水不成功, 则钻 (冲) 孔桩施工是比较合理可行的选择。以下分别对岩溶地区主要桩基选型进行简要分析。
2.1 人工挖孔桩
人工挖孔桩是采用人工直接挖孔成孔的一种施工方法, 人工挖孔桩具有易于进行持力层鉴别和孔底沉渣控制, 桩底易做扩大头以增加单桩承载力, 施工现场无噪声干扰, 孔径不受施工机具的限制可随需要控制, 成孔质量可直接观测, 混凝土灌注质量容易保证, 施工工期短, 造价低等优点。
人工挖孔桩在岩溶地区施工需采取以下措施: (1) 进行详细的地质和水文勘察, 充分了解施工范围内岩溶分布情况及地下水的分布情况如流向、流量、水位等。 (2) 采取有效的降水措施。降水成功与否是岩溶地区能否采用人工挖孔桩的先决条件, 因为在地下水丰富的岩溶地区, 降水非常困难, 不宜采用人工挖孔桩。 (3) 地质勘查报告显示地层中有明显流砂、涌水、有机腐殖质时也不得采用人工挖孔桩, 以免造成重大损失。
2.2 冲孔灌注桩
该桩型适用于地下岩溶发育, 存在多层溶洞但洞穴较小、上部洞穴顶板较薄的地质情况, 它可冲穿上层溶洞顶板而到达下层溶洞顶板。施工人员可凭经验从冲击声中判断顶板厚度, 以及是否已到达持力层。为稳妥起见, 施工时可在桩位处进行超前钻, 查清洞穴情况后再将冲击钻冲至设计要求的岩层深处。但当地下存在较大溶洞时, 则不宜采用该桩型, 以免浇灌混凝土时难以控制混凝土的流失。由于冲孔是靠钻头的自由落体运动形成的冲力成孔, 故它还适用于开口裂隙较多的地质情况, 且桩孔垂直度较好。
2.3 钻孔灌注桩
该桩型成孔直径大, 施工方便, 适用于单桩荷载大、地下有孤石或夹层分布、岩溶表面起伏大等情况, 用这种桩能钻穿孤石和夹层, 将桩端可靠地支承在持力层上, 桩端的嵌岩情况也好。但钻孔桩不宜用在溶岩裂隙多、溶沟多的基岩中, 因为施工中容易造成卡钻、钻杆沿溶岩斜壁偏斜造成钻孔偏斜等质量事故。
2.4 预应力管桩
预制预应力管桩基础属于打入桩, 其特点是桩身混凝土强度较高, 因而可得到较高的承载力并进入较厚的土层。预应力管桩通常采用工厂化生产, 其质量易于控制。与其它打入桩一样, 管桩基础在土层较厚、持力层为强风化层的条件下最为适用, 当基岩埋深较浅、有孤石等情况时不宜采用管桩或需增加其它措施, 否则易导致桩身倾斜、桩体折断、桩端或桩头破损等问题。在岩溶地区应用管桩基础, 应加强勘察, 根据具体地质情况结合管桩的特点合理选择构造形式, 并注意分析可能的不利因素。
3 岩溶地区桩基施工常见质量事故及处理措施
3.1 卡钻
卡钻事故发生的主要原因是碎石层中或溶洞填充物中碎石下落;钻头击穿溶洞顶板过猛;出现探头石、梅花孔、溶洞、溶槽等;钻头突然进入溶洞, 造成孔形不圆顺或掉入大空洞中而卡钻。
处理措施:为防止碎石下落造成卡钻, 在穿越碎石层、溶洞时, 向孔内抛填粘土, 同时调高泥浆比重;当钻进至较大溶洞顶部时, 改用小冲程冲砸;准备钢轨焊制的小钻头, 在出现卡钻时, 用小钻头冲击, 砸碎卡钻物体。
3.2 埋钻
主要由孔壁塌陷造成的, 且不方便处理事故的最常见的钻孔时埋钻。而在岩溶地层钻孔时, 容易造成溶洞顶板很薄, 如果在卖身交钱的时候冲程过大的话, 就可能数显溶洞的坍塌、地表下陷等, 施工不慎就会发生掩埋钻头的事故。
处理措施:在岩溶钻孔时采用小冲程的钻进, 这样就可以防止其溶洞顶板的坍塌, 并准备好拖拉设备, 系好滑车钢丝绳, 做好钻机撤离准备。
3.3 漏浆
漏浆是指孔内泥浆突然大量漏失的现象, 漏浆现象在具有连通性溶蚀裂隙、溶洞或溶洞群发育地段极易发生, 漏浆产生的主要原因是钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大溶洞, 孔壁失去孔内压力, 孔内水头急剧下降, 外部地下水渗透水压过高而产生水压力, 引起孔壁坍塌, 造成泥浆严重流失;灌注混凝土过程中, 受浇注混凝土侧压力作用, 溶洞充填物被混凝土最大限度地置换, 大量混凝土会沿溶蚀裂隙或溶洞通道渗漏, 产生混凝土液面回落, 形成桩长不够。
处理措施:在孔口附近备足优质粘土、片石, 遇到漏浆时应立即提出钻头, 向孔内补浆, 保持孔内浆面高度, 抛填措施无效时, 可向孔内填碎石灌浆然后钻孔, 先将钢管伸进孔内, 钢管上置碎石料斗, 向洞内灌入碎石, 边投料边振动钢管以防止堵塞, 注浆时注浆管必须插入填充物底部, 边注浆边缓慢提升, 为防止浆液流失太远, 可采用间歇注浆方式, 注浆10天后可进行钻孔。
3.4 塌孔
钻进过程中到达溶洞或裂隙发育的位置, 泥浆向溶洞或裂隙处渗漏, 破坏了上部覆盖层的护壁压力, 导致塌孔;当地下存在大土洞和大溶洞以及淤泥、流砂、涌水层时均易造成塌孔, 严重时会造成钻机倾覆, 危及人身安全。
处理措施:采用间断式循环排渣, 一方面保证孔底有一定厚度的沉渣, 遇小裂隙或小溶洞可随时封堵, 另一方面可保证泥浆浓度, 防止塌孔;若溶洞发育明显, 并有明显裂隙, 施工时漏浆严重, 采用全护筒跟进至岩层顶面, 防止因漏浆量大而导致覆盖层塌孔;发生塌孔时应及时补充泥浆, 保持孔内水头高度, 同时加粘土、片石混合料, 采用小冲程冲孔固壁, 防止塌孔扩大;若塌孔扩大, 导致地表塌陷时, 其处理方法是:小面积塌陷护筒无位移时, 应及时回填粘土并用袋装粘土加固护筒后再重钻;若护筒口有较大横向位移并且无法纠偏时, 拔出钢护筒, 回填塌孔, 重新压入护筒再钻。
3.5 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。若桩位偏移量过大, 一方面基桩功能上将不能满足承受设计荷载要求;另一方面易在孔壁上产生台阶, 最终影响钢筋笼的安放。纠偏是岩溶地区机械成孔灌注桩施工最为频繁的工作, 贯穿于整个成孔过程, 其方法是否得当关系到基桩施工的质量和进度。
处理措施: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;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;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。
3.6 断桩
由于溶洞之间是相互两桶的, 在灌注时会很难测出混凝土的数量, 故水下的混凝土流失得很严重时就会造成其断桩, 因此这些都是产生熔岩地区桩基断桩的主要成因。
处理措施:事先做好应急准备, 灌注前通知混凝土供应商保证混凝土供应, 灌注现场始终保持两辆以上混凝土罐车待灌, 混凝土漏失后, 立即将导管随浆面下插, 并连续进行混凝土灌注, 若出现大方量超灌, 且混凝土面不上升, 可在灌注一定方量后暂停片刻, 再进行灌注。
4 结语
深水岩溶桩基快速施工技术研究 篇9
1.1 工程简介
新建向莆铁路沙溪特大桥位于三明市沙县境内，全长1 799.28 m，设计中心里程DK349+092.24，桥梁设计范围:DK348+192.600～DK349+991.885。全桥均为钻孔桩基础。该桥跨越沙县境内的沙溪河，河面宽度为362 m，水深4.2 m～9.8 m。其中39号墩～45号墩位于水中，跨河部分为悬臂灌注连续梁，跨度为48 m+80 m+80 m+48 m。本桥桩径分别为125 cm,150 cm。
1.2 水文特征
地表水主要为沙溪河水，水位随季节降水的变化而变化。根据沙县水文站提供的水文资料，沙溪河十年一遇洪水位为107.92 m，由于沙溪河的水位高低主要取决于上游和下游水电站，根据降雨量调节水位高低，本桥水中墩围堰施工时间为枯水季节，水位在103.0 m。地下水主要类型为第四系空隙潜水，基岩裂隙水和岩溶水，空隙潜水主要赋存于第四系砂砾卵石层中，属孔隙承压水，水量较丰富，基岩裂隙水主要赋存于粉砂岩裂隙硅质岩、炭质页岩，属裂隙潜水，含水量较弱。岩溶水主要赋存于灰岩溶洞中，水量丰富，地下水主要受大气降水和沙溪河地表水体补给。
1.3 不良地质和特殊地质
桥址区岩溶发育，根据地质勘探资料，39号墩～45号墩下均存在溶洞，其中最大溶洞高为32 m，最小溶洞高为0.3 m，且溶洞与溶洞彼此相通，呈珠串状，溶洞内按其充填状态分为空溶洞、全充填溶洞。充填物又分为粉质粘土、粉质粘土夹碎石及角砾、细角砾土等，充填物大部分呈软塑或流塑状，对桥梁基础有较大影响。桥梁部分基础位置处，河床覆盖层较薄或无覆盖层，为裸露状坚硬岩层，给桥梁基础施工带来很大困难。
2 整体实施内容
利用钢管桩及贝雷梁搭设施工栈桥及钻孔施工平台，先行施工钻孔桩基础。在施工钻孔桩基础时，针对不同的岩溶地质情况，采用回填土石混合料、钢护筒跟进等不同措施及时处理钻进过程中的问题以及利用泥浆除砂器进行清孔作业，加快钻孔桩的成桩质量及效率。
3 深水岩溶桩基快速施工技术
3.1 钢护筒制作和埋设
由于桩基直径为1.5 m，钢护筒直径选定1.8 m，采用δ=10 mm钢板现场卷制，每节钢护筒长度为1.5 m，在安装孔口钢护筒前将单节钢护筒3节～4节组焊成长节，以利钢护筒下放。
下放钢护筒前在施工平台上的桩基位置处留有用[16a槽钢围成的矩形井字孔洞，孔洞的尺寸较钢护筒直径大5 cm～10 cm，并在离水面50 cm处同样焊接井字架，与平台孔洞对齐，并在井字架四边的中心处焊接钢护筒的限位钢板，保证上下垂直，制作好的钢护筒沿此限位钢板下放，保证钢护筒垂直。
钢护筒在桩位处采用汽车吊吊起，第一节下放到上口高出平台50 cm左右时与平台焊接固定，再吊装第二节，与第一节对齐焊接接长，然后继续下放，直至河床面。然后采用90 k W振动锤将钢护筒振动下沉到河床面以下。直到每分钟下沉量小于1 cm时，停止振动，割除高出平台较多的钢护筒(留30 cm)，钢护筒安装完成。
3.2 钻孔、灌注施工
3.2.1 有充填物的较小溶洞钻孔施工(溶洞高度小于6 m)
1)钻机刚开始钻进时，必须在护筒内回填大量的粘土掺加少量的片石(土石比例4∶1)，一来可以造浆，二来可以将护筒底部的砂层与土石拌和形成较稳的孔壁;开孔钻机的钻进冲程必须较小，一般不超过1 m，保证土石与砂层的充分拌和，并使钻锤垂直钻进，防止钻锤偏斜挂擦护筒。钻进深度达到5 m～6 m后，可用较大冲程(2 m)正常钻进。因钢护筒底部初期是支撑在砂层上的，在不断钻进过程中会出现护筒底部漏浆现象，为避免此现象发生，可在钻进2 m～3 m时接长钢护筒，采用振动锤振动下沉直至较为稳定的粘土层或全风化粉砂岩土，此时就可正常钻进。
2)钻进过程中在孔位附近备大量粘土、片石和适当数量的袋装水泥，设置两个容量较大的泥浆池，保证桩孔一旦出现漏浆，能及时补浆和回填桩孔。
3)在接近溶洞顶板1 m左右时，加大泥浆比重(泥浆比重为1.3 g/cm3～1.4 g/cm3)，小冲程冲击(0.5 m～1 m)，逐渐击穿顶板，同时加强对孔内泥浆面变化的监测，发现孔内泥浆面明显下降，立即提起钻锤，及时回填粘土、片石和袋装水泥(重量比为2∶1∶0.2)，停置一段时间(一般12 h～24 h)。在停置期间，若孔内泥浆继续下降，应随时补充回填混合物和泥浆，待孔内泥浆稳定后，方可继续冲孔，采用小冲程冲击投下的混合物，使其挤入溶洞中，堵塞溶洞通道。
4)在冲击过程中，孔内泥浆还会多次下降，每次泥浆下降，都要及时提起钻锤，加填粘土、片石，并停止冲孔1 d，待稳定后继续冲孔。如此循环反复，直到桩孔不再漏浆穿越溶洞为止。
5)穿越溶洞进入的岩层为弱风化石灰岩，冲程不宜过大，以免振坍溶洞已固结的护壁。
3.2.2 无充填物或较大溶洞的钻孔施工(溶洞高度大于6 m)
1)在这种情况下采用内套护筒跟进的方法施工。2)根据溶洞的层数提前确定采用几层护筒，一般方法如下:有一层溶洞时外护筒直径采用1.9 m，内护筒采用1.7 m。两层溶洞时外护筒直径采用2.1 m，第二层护筒直径采用1.9 m，第三层护筒直径采用1.7 m，以此类推。3)每层溶洞钻进时采用较大直径的钻锤(一般比护筒直径大10 cm)。4)根据地质钻探资料当钻孔施工接近溶洞顶部时，采用小冲程(50 cm)，轻锤慢打，将孔壁钻的比较圆滑，防止下护筒时卡碰，当溶洞顶被打穿后，来回提升钻锤检查孔壁的圆滑度，如果无明显卡碰，说明孔壁较圆滑。方可将提前制作好的护筒采用吊车吊装下放，下放过程中临时固定接长，继续下放，直至孔底，然后采用振动锤辅助下沉，直到溶洞底部。此时可继续钻进。
3.2.3清孔
清孔是保证混凝土灌注质量的关键工序，清孔好坏会直接影响桩基质量，为此引进了泥浆专用的除砂设备，清孔时间由常规孔换浆方法所需时间的3 d缩短到5 h，并避免了在清孔过程中由于时间过长出现坍孔的危险。
3.2.4 下放钢筋笼及二次清孔
下放钢筋笼同一般钻孔灌注桩施工方法，钢筋笼下放完成后，利用专用的除砂设备进行二次清孔，保证含砂率小于2%，泥浆比重在1.2 g/cm3左右，适当加大泥浆比重可以防止缩孔和坍孔现象发生。
3.2.5 灌注混凝土
灌注水下混凝土与常规灌注不同的是，在灌注过程中根据钻孔记录和地质资料，随时掌握溶洞的标高，在混凝土面接近溶洞时开始加快混凝土的灌注速度，保证在最短的时间内超过溶洞顶面，此时的导管尽量不要拆除，适当的加大导管埋深(可根据溶洞的大小确定导管埋深，一般为10 m～15 m)，这样可以避免因溶洞处孔壁不够坚实而产生的漏混凝土导致导管高出混凝土面发生断桩的可能。但是要随时利用钻机上下活动导管，保持导管的上下自由。混凝土面高出溶洞后适当放慢灌注速度，并密切观察泥浆面的高度变化，如发现泥浆面有下沉现象必须加快灌注(不能提升和拆除导管)，待泥浆面稳定后，方可拆除导管，按正常速度灌注。
4 结语
本施工技术根据溶洞的不同类型确定合理的钻孔工艺，主要通过控制护筒的尺寸、不同施工阶段采用的泥浆比重和砂率、溶洞回填物的合理比例、不同地层及部位的冲程参数等，确保了成桩质量，同时采用先进的泥浆除砂设备，大大缩短了清孔时间，有效防止了孔壁坍塌，为类似的深水岩溶孔桩施工提供参考。
摘要：通过对向莆铁路沙溪特大桥深水岩溶超长桩基施工的详细介绍,阐明了深水岩溶桩基的施工措施,有效地克服了深水岩溶桩基施工成桩速度慢、容易卡桩头、成桩质量差等难题,为类似工程提供了有意义的借鉴和指导。
关键词：深水,岩溶桩基,施工技术
参考文献
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岩溶地区桥梁桩基设计与施工概要 篇10
关键词：桥梁桩基,持力层,岩溶,设计计算,施工
岩溶在我国分布广泛, 广东是我国岩溶最为发育的地区之一。岩溶现象给桥梁桩基设计、施工带来了较大的困难, 也是桥梁桩基在施工中容易发生变更的主因。桩基作为桥梁结构最常用的基础形式之一, 能穿过软弱地层及溶洞, 将结构自重及活载传递到较深的高承载持力层中, 从而达到减少基础沉降和结构不均匀变形的目的。岩溶发育地区的桩基, 如何准确确定桩基持力层标高, 如何采用安全、经济、合理的桩基设计方法及溶洞处理方案, 是设计人员应重点关注的问题。
一、工程概况
圭景河特大桥是广东某高速公路上的一座特大桥梁, 跨越内涝河段及养殖池塘, 上部结构为51×25 m装配式预应力砼连续箱梁。下部构造采用柱式墩, 肋板式台、柱式台, 钻孔灌注桩基础, 桩径1.2 m、1.5 m, 全桥共计桩基212根, 设计最大桩长54 m。
桥址区地质条件复杂, 基岩起伏较大, 岩溶发育, 存在软弱夹层和多层溶洞。勘察揭露场地上覆土层主要为第四系新近人工堆填的素填土、填土, 耕植土, 海陆交互沉积的游泥、游泥质土, 冲洪积土、砂层, 残积土层;基底岩石为燕山晚期花岗岩, 侏罗系砂岩, 石炭系白云岩、灰岩。即, (1) 软弱层:主要为流塑~软塑状的淤泥、淤泥质土, 以及局部软塑状的粘土、亚粘土。淤泥、淤泥质土主要分布于0#台~48#墩, 埋深较浅, 厚度变化较均匀, 但工程性质差;软塑状的粘土、亚粘土主要分布于上覆淤泥层的粘土、亚粘土过渡部分及灰岩面上覆的部分粘土、亚粘土层。 (2) 溶洞:勘察共有96个钻孔揭露发育有溶洞, 钻孔见洞率为48%, 在同一桩位一般存在1~4个溶洞, 最多达9个, 呈串珠状, 洞高0.17~25.30 m。
二、岩溶地区桥梁地质勘察
勘察的目的是查明勘察区所处的岩溶工程地质环境的特征、岩溶发育程度及分布规律, 为桥梁桩基设计、施工提供依据。岩溶地区地质情况复杂, 往往在设计阶段很难全面、深入地进行地质勘察, 易造成施工时实际情况与设计不符的情况。实践证明, 由于桩基直径远大于地质勘探孔直径, 个别未进行物探, 仅按逐桩钻孔勘探的溶洞桩基, 并不能完全揭示岩溶发育与分布规律, 对于直径1.5 m以上的桩基, 必要时应用一桩2个或3个地质超前钻探孔查明溶洞分布情况, 并在桩孔施工中, 基岩面露出后, 在其四周布孔, 准确查明桩基直径范围内一定深度的岩溶发育情况。为此, 本桥的具体作法是在分析详勘资料的基础上, 在施工阶段由项目业主组织进行了物探, 并根据物探查明的情况, 进行了部分墩逐桩超前地质钻探, 依据相关地质资料变更桩基设计, 并用于指导施工。从施工过程控制、成桩质量看, 最终效果是很好的。
三、岩溶地区桥梁桩基设计
1. 桩底持力层安全厚度的计算方法
岩溶地区嵌岩桩桩基设计, 原则上应尽量穿过上部岩溶发育带和溶洞层, 选择溶洞下部微风化基岩作为桩端持力层。对于下覆过深的多层溶洞区, 桩基无法全部穿过溶洞层, 桩端持力层为溶洞顶板岩层时, 正确估算持力层厚度是岩溶地区多层溶洞桩基设计的关键问题。对于多层溶洞桩基设计本桥采用了如下两种计算方法。
(1) 按溶洞顶板弯矩控制估算
当溶洞顶板岩层比较完整、层理较厚、强度较高、洞跨较大时 (大于3倍桩径) , 弯矩是主要控制条件, 可按梁板受力情况计算, 最小设计持力层板厚按下式计算:H=[6M/ (q[δ]) ]0.5。式中:q为溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载 (k N/m) ;[δ]取灰岩1/10容许抗压强MPa) ;M为弯矩。根据顶板岩石的完整性, 分别按简支梁、悬臂梁和固端梁三种情况计算: (1) 当溶洞顶板四周完整, 桩基基底 (即溶洞顶板跨中) 有裂缝时, 按悬臂梁计算, M=ql2/2+Pl; (2) 当溶洞顶板四周有裂缝, 桩基基底 (即溶洞顶板跨中) 完整时, 按简支梁计算, M=ql2/8+Pl/4; (3) 当溶洞顶板均完整时, 按固端梁计算, M=ql2/12+0.7Pl/4, 其中P为桩尖对溶洞顶板的集中作用力。当桩底设置在第二层溶洞以下时, 不考虑覆盖土层均布荷载作用产生的弯矩。对于固端梁, 集中力弯矩按0.7倍的简支梁计算。
(2) 按剪切应力控制估算
当溶洞顶板岩层完整、岩体强度高但洞跨较小时 (小于3倍桩径) , 抗剪切力是溶洞顶板破坏的主要控制条件:H= (q+P) / (τl) 。式中:q为溶洞顶板自重加上覆盖土层均布荷载 (k N/m) ;P为桩尖对溶洞顶板的集中力 (k N) ;τ对于灰岩取1/12容许抗压强度 (MPa) , l为溶洞平面周长 (m) 。
根据以上两种力学计算模式计算, 该桥多层溶洞桩端持力层厚度根据溶洞顶板溶蚀、裂隙情况和完整性, 分别采用摩擦桩和嵌岩桩两种情况分析计算。对于溶蚀、裂隙严重的溶洞顶板, 按摩擦桩计算, 对于无溶蚀、裂隙现象的持力层, 溶洞顶板按嵌岩桩计算, 考虑安全系数后, 决定分别采用不小于3 m和4 m的微风化完整顶板, 作为桩基终孔最小控制溶洞顶板厚度。为检验桩基的承载能力, 溶洞桩基在施工过程中采取大应变检测, 检测结果证明, 桩基承载能力满足设计要求。
2. 岩溶地区桥梁桩基设计的几点体会
(1) 当上覆盖层的摩阻力足以提供桩基的竖向承载力, 桩基不进入溶洞区时, 可按一般摩擦桩设计计算, 但需根据计算桩长的桩底距溶洞顶板距离及溶洞填充情况确定是否尚需对溶洞进行处理。桩底进入溶洞区并终孔在薄顶板或充填物 (密实稳定, 具有足够强度) 中时, 亦可按摩擦桩设计计算, 计入覆盖层及溶洞充填物和溶洞岩体的摩阻力。此时的计算则要根据具体情况变通应用规范公式, 合理选取溶洞区桩侧土的极限侧摩阻力及桩底支承力。
(2) 支承桩及嵌岩桩安全性高、抗震性好, 是首选的桩基类型。当覆盖土层的摩阻力不足以提供桩基的竖向承载力, 或不能满足沉降要求时, 须采用支承桩或嵌岩桩, 桩基的承载力可按规范公式计算。此类桩基的设计难点是如何确定桩底岩层的厚度, 可参照上文桩底持力层安全厚度的计算方法确定。
(3) 当桥梁墩台下地基有呈上下成串分布的溶洞时, 在充分探明溶洞最下层分布的前提下, 宜采用直径不小于1.5 m的钻孔桩。若上面成串分布的溶洞均较小, 且有填充物时, 可在钻孔至空洞时, 先行压浆加固填充, 待其凝固到一定强度后再依次往下钻孔压浆, 直至按摩擦桩计算所需的桩长。若成串的空洞比较大或溶洞大小探明困难, 填充物较松散或没有, 应先钻孔、抛石、压浆填充空洞, 再依次往下钻孔、压浆。此时除非能确保空洞填充、压浆密实, 否则不宜考虑桩周摩阻力。
(4) 岩溶地区的岩石裂隙发育, 赋存丰富的裂隙水和岩溶水, 桩基施工可能会出现渗水、漏浆, 桩底沉淀土难以彻底清除, 在设计中可不考虑桩端土抗力的作用, 以策安全。
(5) 设计时应重视桩基负摩擦力的影响。如本桥0#台~48#墩位表层为流塑~软塑状的淤泥、淤泥质土, 其在自重及施工车辆设备扰动的作用下固结下沉或横向移动, 而产生一个向下的摩擦力 (即负摩擦力) , 从而增加了桩基所承受的轴向荷载, 在桩基设计计算时应充分考虑到其影响。因此施工时, 考虑在中性点 (负摩擦力和正摩擦力分界点) 以上用油毛毡或钢套管 (管内抹油) 作隔离层, 消除负摩擦力的影响。
四、岩溶地区桥梁桩基施工的注意事项
(1) 进行必要的工程地质、水文调查, 研究墩台处岩溶发育情况, 遵循相应的处理原则, 做好溶洞处理的准备工作, 在施工中不盲目依赖地质资料。
(2) 无特殊原因应尽量避免在同一个墩台安两台钻机。由于桩孔设计间距在同一个墩台导致坍孔。
(3) 合理安排施工顺序。原则上按照先安排外围桩而后中间桩, 先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工, 先外后内, 小洞处先开孔, 长桩处先开孔, 桩位之间交叉开孔, 步步包围, 隔开和封闭的原则。
(4) 重视溶洞的桩孔护壁方法。按照常规, 桩孔护壁方法是采用粘土泥浆护壁, 如果溶洞较大也可采用“草袋粘土包”抛填的方法进行护壁。建议:凡溶洞大小超过l m、埋藏深度超过5 m的溶洞地段, 桩孔护壁改用片石与粘土混填的方法, 向溶洞内大量抛填片石和干粘土。因干抛片石的比重为1.8~1.9, 与混凝土比重接近, 这样处理后, 桩孔护壁就不容易被挤破。
(5) 冲击成孔灌注桩终孔后, 应严格控制桩底沉渣的厚度, 因其直接关系到桩基沉降量的大小及桩端抗力的发挥, 而且影响混凝土与桩底胶结程度。因此, 必须对桩底沉渣进行清除, 注意清孔的质量, 保证孔底沉渣厚度在规范设计图允许范围之内, 又不要拖延时间, 及时灌筑混凝土, 以防在换浆清孔过程中溶洞内的填充物再次涌入孔内, 特别在有水流动的溶洞区。
(6) 嵌岩桩桩底高程的确定与终孔判断。由于桩端必须嵌入坚硬的岩体一定深度, 对岩体的整体性与规模性要求也较高。而岩溶洞隙发育, 石笋、溶潭、“乌龟壳”、“半边岩”常有, 这就很难保证基础完全达到设计要求。因此在施工中应特别注意桩底岩面是否平整, 主要依靠观测、测听声音。回转钻进时凭手感判断, 冲击钻进时则以观察冲击锤的工作状态, 岩面平整时, 一般不产生倒锤现象, 倒锤则说明岩面是不平整的斜面, 并有部分是松散层。此外, 灰岩质地坚硬致密, 在重锤的冲击下由井底可传出“咚、咚”的碰撞声, 吊索呈反弹状态, 如果是软基则声音嘶哑甚至无声, 吊索更无反弹现象。这样综合终孔现象与设计标高结合可较准确达到设计要求。
(7) 在岩溶极发育、地下水极丰富的地区, 第一层护筒都应穿过砂层卵石层, 以防突遇溶洞漏浆, 造成孔口坍塌。
五、结语
在各方的共同努力下, 较顺利地完成了全部212根桩基施工, 桩检质量全部合格。从该桥桩基设计、施工可以看出, 详细的地勘资料, 科学选择桩端持力层的位置及溶洞顶板安全厚度, 合理的施工方案, 对确保桥梁桩基工程质量, 加快工程进度, 提高经济效益十分明显。
参考文献
[1]JTGC20-2011, 公路工程地质勘察规范[S].
[2]JTGD63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[3]JTG/TF50-2011, 公路桥涵施工技术规范[S].
[4]丘斌.岩溶地区桥梁桩基设计[J].铁道建筑, 2004 (05) .
浅析岩溶地段桥梁桩基施工技术 篇11
1 岩溶的危害性
岩溶形式有很多种, 对工程结构有危害的主要岩体结构形式有如下几种:石芽、狭缝和岩石中筒状裂隙;坚硬岩石和软弱土层互层;由于岩溶而形成土壤中弯形空洞;岩石中空洞或洞穴;由于溶洞坍塌形成的穹腔和空洞, 锥形洼地中软弱和可压缩的土层;土层、岩层中及土壤侵蚀而裂开渗坑。
2 桥梁桩基在岩溶地基中的施工
2.1 岩溶桩基施工方法
对于岩溶桩基, 为了防止泥浆渗漏造成孔口坍塌, 全部采用钢护筒, 利用钻锤或震动锤打入, 边冲孔边跟进, 埋深一般为6~20m, 穿过易坍塌的表层粉质黏土、松散砾石层为宜。施工桩序, 墩位群桩基础的施工顺序应按以下原则执行, 先施工角位桩、边位桩, 桩位溶洞较深的桩先施工。泥浆配制, 根据本桥特点在工地实验室进行泥浆配制, 经多次优化确定泥浆配合比配制的泥浆应具有降低失水、泥皮薄、护壁稳定等特点。
2.2 岩溶处理技术
对于一般溶槽、溶沟、小裂隙:在冲击成孔过程中, 发现泥浆冒气泡, 泥浆面缓慢下降, 可以判断为小溶沟、溶槽或小裂隙。采用投放1∶1片石、袋装土反复冲压, 以填塞溶沟、溶槽及裂隙, 必要时加投袋装水泥, 间歇时冲击, 同时向孔内补充泥浆, 直至孔内情况稳定, 然后再缓慢进尺, 穿过岩溶区。当溶洞顶覆盖较薄, 可采用清爆的方法, 揭露溶洞充填物, 以便清除、换填, 或使充填物风干, 提高地基的强度。若溶洞位于持力层范围内时, 清除覆土及原填充的土质, 视溶洞宽窄分别打入小钢轨, 用浆砌片石或混凝土填塞, 设置钢筋混凝土盖板或基础内部加钢筋网。对于较大封闭型溶洞。根据地质资料, 当进尺接近溶洞顶部1m时, 要采用低冲程 (1~1.5m) 冲击, 防止击穿溶壳时卡钻。溶洞顶土层采用钢护筒跟进至岩面。若孔内无填充物, 孔内泥浆面会迅速下降, 要迅速往孔内加注泥浆, 以保持孔内的水头差, 并迅速向孔内投放片石、袋装粘土加30%的袋装水泥及时回填, 一般回填到溶洞顶上方2~3m, 再进行反复冲压, 直至孔内情况稳定, 恢复正常为止。对于溶洞埋藏不深, 洞中有较厚的碎块石堆积物, 可采用压浆的方法使其固结。对于粘性土、砂类土等以细颗粒为主的堆积物地基, 可采用旋喷桩方法加固。若溶洞位于基底以下一定距离, 且符合完整顶板厚度与跨长之比小于2.0, 或溶洞跨长大于8m、但厚跨比值大于2.0;顶板岩层完整性较好, 溶洞形态大小探测清楚, 一般认为地基不需加固。
对于串通型大溶洞。这类溶洞在同一墩位桩与桩之间串通, 甚至串通到其他墩位, 有的溶洞内充填水具有流动性。溶洞走向、容积难以判断。为保证成桩可靠度, 多采用多层钢护筒跟进的方法施工。钻孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度不得小于5倍桩径, 若实际值小于此项要求时, 应结合地质资料进行加深或验算。对于桩尖下伏溶洞, 是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶, 须根据检算和经验设计。一般情况若完整基岩顶板厚大于10m且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时, 基底以下溶洞可以不处理, 否则应该采用桩基穿过溶洞。对于中小型的串通型溶洞。当钻孔进入溶洞后, 采用灌注水下混凝土到溶洞顶2m处, 待砼终凝后再钻进的方法施工。设计时应重视桩基负摩擦力的影响。一般地基土石在扰动之后都会在自重的作用下固结下沉, 特别是由于大量开采地下水而导致地基软弱层相对桩基固结下沉, 因而产生一个向下的摩擦力, 即负摩擦力, 从而增加了桩基所承受的轴向荷载, 甚至可能导致桩基破坏。
3 桥梁桩基施工注意的问题
3.1 稳定性问题
岩溶地区桩基施工, 必须根据不同的地质条件遵循相应的处理原则。对于岩溶, 首先应对填充物进行土工试验, 分析其物理力学特性, 检测容重、含水量、孔隙率等, 为注浆参数计算提供依据。然后根据地质钻探资料和填充物情况, 对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。对每种处理方案, 都要进行仔细的计算。同时要加深研究, 预测危害, 做出正确选择。对于浅层溶洞或溶洞群, 洞径大, 且不稳定地段;埋藏的漏斗、槽谷等, 并覆盖有软弱土体地段;土洞或塌陷成群发育地段;岩溶水排泄不畅, 可能暂时淹没地段, 建议绕避或舍弃, 否则, 会增大处理工程量, 在经济上是不合理的。
3.2 工程勘察问题
在岩土工程勘察中, 应详细查明拟建工程范围及有影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深、岩溶堆填物和地下水特征, 以便有针对性地进行地基处理和采取相应的设计措施。为控制及防治岩溶危害, 岩土工程勘察中需提供下述必要的工程地质资料:岩层、土层的厚度及工程性质;地下水位、水位变化及地下水运动;岩石中狭缝或溶洞的位置和对上面土层的影响。对于上覆土层较厚、地下水较丰富的摩擦桩, 采用钻孔法为宜。当钻进到达溶洞顶板时, 冲击钻头操作要平稳, 尽可能少碰撞孔壁, 并减少冲程悬距 (不大于0.80m) , 慢慢穿过并及时采取防护措施, 按一定比例投入黄土和片石来封堵, 防止漏浆。
3.3 桩基施工技术问题
岩溶地区的桩基不宜采用直接支承于基岩面上的预制桩, 荷载较大时采用钻 (冲) 孔桩应慎重;当地下水贫乏、补给源不丰富时, 可考虑采用人工挖孔桩;当只能采用预制桩时, 宜采用静压桩;对于石笋、石芽密布, 溶沟、溶槽发育地段, 灌注桩宜适当提高桩身混凝土强度等级及配筋率, 预制桩宜适当降低桩设计承载力。桩基穿过多层溶洞或暗河, 抛填粘土袋及片石用冲锤挤填桩外溶洞空间, 采用2层、3层钢护筒防塌孔是较好的选择。在桥施工时, 因该地区岩溶裂隙发育, 当钻孔进入岩层后发生漏浆时, 及时加强护壁。
4 结语
虽然岩溶地基的工程危害性极大, 在我国有着广泛的区域分布, 但只要我们对岩溶地研认识, 分析对工程有危害性的岩溶类别, 正确应用岩溶地基桥梁桩基的施工方法, 解决施工中存在的问题。认真考察场地条件, 做好预防措施, 严格施工监督管理, 采取严密的技术措施, 多方合作, 就一定能实现高质量的岩溶地段桥梁桩基施工, 确保建成的桥梁安全、经济、舒适、高效使用。
摘要：岩溶地基的工程危害性极大, 在我国有着广泛的区域分布, 研究岩溶地基下的施工问题具备重要的现实意义。该文在分析岩溶危害性, 岩溶地基桥梁桩基施工的基础上, 提出岩溶地段桥梁桩基施工中应注意的问题。