浅谈岩溶地质桩基施工应对措施

任朋兵

中铁六局集团太原铁路建设有限公司 山西太原030000

论文摘要：随着交通网络的发展，西南地区高速公路建设进入快车道。在西南高速公路建设过程中，由于地质原因，溶洞较多，给桥梁施工带来困难，影响工程质量。目前桩基施工主要采用人工挖孔桩、钻孔桩、冲孔桩成桩的施工工艺，几种工艺各有优缺点，常规地质条件下，可根据地质情况、设计情况、自然条件等综合考虑，选用适宜的施工工艺。而在岩溶区桩基的施工，由于岩溶地质情况多变，即使同在一个区域，其应对措施也不尽相同。本文以张山沟大桥岩溶地质桩基施工为例，介绍了岩溶地质桩基施工的处理方案及施工工艺，通过优化施工方案节约的施工成本，对于此类工程项目具有一定的参考意义。

关键词：岩溶桩基应对措施

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1工程概况

张山沟大桥位于乐山市沐川县黄丹镇山田村附近，全长287.58m，跨越沟谷、冲沟地形，桥梁整幅设置，孔跨布置形式为 4×30mT 梁+4×40mT 梁，1号～5号桥墩、7号桥墩为桩柱式桥墩，6号桥墩为双肢空心墩；0 号台、8号台为桩接帽梁式桥台，基础均为钻孔灌注桩基础；桩基直径160～250cm，全桥36根桩。其中需进行岩溶处理的桥墩台4个，分别为2号墩、3号墩、7号墩、8号桥台，岩溶桩基总桩长合计160m。岩溶以溶洞、溶蚀沟槽为主。大多采用黏性土半充填或无充填，部分全填充。桩基成桩全断面穿过溶洞，进入稳定层。全桥岩溶墩身桩基概况详见表1。

表1    全桥岩溶墩身桩基概况

部位	桩长	桩径	地质情况	溶洞大小
2号墩3#桩基	31m	1.6m	桥墩位于斜坡平缓地带，上覆粉质黏土、含块石粉质黏土、碎石土，下伏基岩为页岩及泥质粉砂岩，存在溶洞	大小约长5m*宽4m*高3.5m溶洞
3号墩1#桩基	25m	1.6m	桥墩位于斜坡平缓地带，上覆粉质黏土、含块石粉质黏土、碎石土，下伏基岩为页岩及泥质粉砂岩，钻存在溶洞	大小约长6m*宽3m*高4m溶洞
7号墩2#桩基	26m	1.6m	桥墩位于斜坡地带，上覆粉质黏土及碎石土，下伏基岩为岩溶角砾岩及灰岩，存在溶洞，为串珠状	大小约长8m*宽2m*高6m溶洞
7号墩3#桩基	26m	1.6m	桥墩位于斜坡地带，上覆粉质黏土及碎石土，下伏基岩为岩溶角砾岩及灰岩，存在溶洞，为串珠状	大小约长8m*宽2m*高6m溶洞
8号墩1#桩基	26m	2.0m	桥台位于斜坡地带，地形坡度约20~40°，上覆粉质黏土、碎石土，钻孔揭露覆盖土层厚度12.8m，下伏基岩为岩溶角砾岩，存在溶洞	大小约长4m*宽3m*高2m溶洞
8号墩3#桩基	26m	2.0m	桥台位于斜坡地带，地形坡度约20~40°，上覆粉质黏土、碎石土，钻孔揭露覆盖土层厚度12.8m，下伏基岩为岩溶角砾岩，存在溶洞	大小约长4m*宽3m*高2m溶洞

2溶洞桩基施工方案及施工工艺

根据地质情况，全桥岩溶桩基有两种处理情况，回填造壁法施工和钢护筒跟进施工，根据溶洞的大小，回填造壁可采用片石回填和素混凝土回填。桩基施工前采用超前探测，对存在溶洞进行探边，摸清溶洞大小（见表1），确定溶洞处理方案，降低施工风险。

2.1回填造壁法施工

冲击钻底部标高距离溶洞顶板1m左右时，调小冲孔进程，防止卡钻，并且加大泥浆配合比和排渣力度，多次测量钻孔深度，缓慢将顶板击穿。击穿溶洞顶板后，增加泥浆供应，并立即抛填片石混合料，片石混合料回填至超过溶洞顶板，继续钻进，然后回填片石混合料，反复填冲，完全封堵溶洞。

2.2钢护筒跟进施工

钻穿溶洞顶板出现漏浆，采用抛填片石混合料的方式或浇筑素混凝土，同时进行钢护筒跟进施工。钢护筒直径比桩径大20cm，壁厚1.5cm，每3m一节，两两焊接接长。护筒口加边包圈保证护筒的刚度防止变形过大，钢护筒跟进至溶洞底板，继续钻孔。

从工程成本及工程进度方面考虑，本桥溶洞高度小于3m时，采用片石回填；溶洞高度在3m至5m之间，采用素混凝土回填；溶洞高度大于5m时采用钢护筒跟进。具体处理情况见表2。

表2张山沟大桥岩溶桩身处理情况

部位	溶洞处理方法	内容	工程数量 及成本	备注
8号墩1#与3#桩	片石回填	溶洞区域采取回填片石，利用冲击钻挤压片石及溶洞周边岩土碎石，填充封闭溶洞，并利用泥浆护壁封闭岩土碎石以及气泡状溶洞的缝隙，防止混凝土浇筑过程中出现水泥浆流失，造成混凝土不密实，影响桩身完整性质量。	8号墩1#桩填筑片石25方，2#桩填筑片石26方，总费用0.408万元	溶洞高度小于3m
2号墩3#桩、3号墩1#桩、7号墩2#桩	素混凝土回填	考虑溶洞较大，在钻进至溶洞靠下位置时，停止钻进，浇筑C15混凝土至溶洞顶以上约0.5m位置，10h（混凝土初凝约2h）后，从混凝土顶面继续钻进，此时，由混凝土充当孔壁，防止混凝土浇筑过程中出现孔壁不稳塌方现象，影响桩身完整性质量。	2号墩3#桩回填混凝土71方，3号墩1#桩回填混凝土73方，7号墩2#桩回填混凝土96方，总费用10.166万元	溶洞高度大于3m小于5m
7号墩3#桩	钢护筒跟进施工	护筒长度结合现场施工条件、可操作性及经济成本，采用钢护筒跟进至泥质砂岩层顶往下 1 m 标高处，初步定于钢护筒跟进 16 m 深，根据情况可作适当调整但不超过 20 m。	钢护筒跟进 16 m ，总费用25.6万元	溶洞高度大于5m

2.3漏浆处理

7#墩桩基钻孔时，出现漏浆，根据现场调查是钢护筒底出现缝隙发生漏浆，随即立即提出钻头，向孔内补浆，保持孔内水头压力，并投入粘土、片石、水泥混合物，同时复打下压钢护筒，用粘土加固护筒周围缝隙，禁止地表水渗入孔内，并往孔内抛填粘土、片石至高出钢护筒底，1.0m左右，用小冲程反复冲砸，加固钢护筒底口孔壁。

3溶洞处理成本核算

依据合同清单，片石80元/m³，C15混凝土370元/m³，C35混凝土450元/m³，钢护筒加工费1万元/m，下护筒费用0.6万元/m，钻机再次钻孔费用400元/m³。原设计本桥溶洞处理共计片石51方，混凝土144方，钢护筒跟进32m，合计收入56.936万元。

现场实际情况，除7号墩2#桩地质情况与原设计不符外，其他桩均与原设计相同。7号墩2#桩溶洞高度小于5m，溶洞处理方案由钢护筒16m变更为回填素混凝土96方，成本为：回填C15混凝土96*370=3.552（万元），钻孔量3.14*16*0.8*0.8=32.15（m³），钻机再次钻孔费用32.15*400=1.286（万元），钻机再次钻孔费用32.15*400=1.286（万元），总计费用4.838万元。本桥溶洞处理实际发生成本36.174万元，比设计节省20.762万元。详见表3。

表3 张山沟大桥处理溶洞费用情况

部位	原设计				现场实际处理
	填片石（方）	填混凝土（方）	钢护筒（米）	处理溶洞费用 （万元）	填片石（方）	填混凝土（方）	钢护筒（米）	溶洞费用（万元）	备注
2号墩3#桩		71		71*370= 2.627		71		71*370= 2.627
3号墩1#桩		73		73*370= 2.701		73		73*370= 2.701
7号墩2#桩			16	16*1.6= 25.6		96		4.838
7号墩3#桩			16	16*1.6= 25.6			16	16*1.6= 25.6
8号墩1#桩	25			25*80=0.2	25			25*80= 0.2
8号墩3#桩	26			26*80= 0.208	26			26*80= 0.208
合计	51	144	32	56.936	51	240	16	36.174	现方案比原方案费用减少20.762万元

4质量控制与检验

4.1成孔质量检查

钻孔桩在成孔过程中及终孔后，由专职质量检查员对钻孔进行阶段性的成孔质量检查，并填写“钻孔检验批质量验收记录表”和“钻孔检验批工程报验申请表”，根据《公路桥涵施工技术规范》，填写溶洞验收相关表，报送设计单位现场负责人确认地质情况，监理工程师验收、签字。

4.2成桩质量检验

成桩后，利用声测管超声波检桩，2号墩3#桩体、8号墩1#与3#桩体完整性为I类桩，桩体质量好。3号墩1#桩体完整性为Ⅱ类桩，桩体质量一般。7#墩桩基在施工过程中，混凝土实际损耗分别为10.1%和12.3%，存在超方情况。声测管超声波检桩后，桩体完整性均为Ⅱ类桩，桩体质量一般。

结束语：西南地区地质复杂，岩溶地质较多，桥梁桩基施工遇到溶洞的情况时有发生。若桩基施工碰到溶洞时，应采用超前探测先探明溶洞大小，再结合地质情况确定处理方案，以最小的施工成本完成对岩溶的处理，确保桩基施工质量。

参考文献：

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[2] 徐 学 鹏．岩溶地质条件下大直径超长钻孔灌注桩施工技术研究[J]．山 西 建 筑，2018（05）：76-78．

[3] 陈丹婷．浅谈岩溶地区桩基设计与施工 1672-7045（2009）05-0073-03

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