旋挖机钻孔灌注桩 浅析桥梁钻孔灌注桩施工中的溶洞处理方法
时间：2019-04-18 03:17:14 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：以南宁外环公路工程那容互通区桥梁桩基为例，介绍溶洞发育地区桥梁钻孔灌注桩，施工方法的比选、现场异常情况的分析判定、预防和处治措施。 关键词：桥梁；溶洞；钻孔；灌注桩
Abstract: in nanning outer ring road engineering that let exchanging the bridge pile foundation area as an example, this paper introduces development of karst cave bored piles in bridge, the construction method than the election, the abnormal situation analysis determination, prevention and treatment measures.
Keywords: bridge; Cave; Drilling; piles
中图分类号：U443.15+4 文献标识码：A文章编号：
可溶性岩石受到水的化学溶解、侵蚀作用会形成大小不一的溶洞，在岩溶区进行桩基施工时，需要对地质勘探资料进行认真的分析，施工前确认恰当的施工方法，施工过程中将地勘与现场地质情况进行对比，及时采取应急措施，可以减少或规避各种因溶洞引起的窝工、返工及影响工程实体质量的各种风险。
1 工程概况
南宁外环公路工程那容互通式立交位于现有柳南高速公路六律大桥南岸那容附近，与柳南高速公路间的转向互通，为半定向苜蓿叶式全互通。立交范围主线桩号K38+800～K41+300，桥梁1104.68m/6座，设计桥墩为排桩基础，桥台为群桩基础。
桥位区地处剥蚀残丘地貌，地势平坦开阔，地面高程为71.1～79.2m，地表多被第四系残坡积层覆盖，地表植被较发育。桥位区未见基岩出露，未发现坍塌、滑坡等其他不良地质现象。地层岩性为第四系人工堆积层（素填土）、第四系残坡积层（粘土）、泥盆系上统（中风化灰岩）。不良地质为溶洞，根据钻探资料反映，桥位一带浅层岩溶发育强烈，其形态主要以溶洞（溶槽）、溶蚀裂隙为主，钻孔52个，其中29个钻孔遇溶洞，遇洞率为55.8%，洞内一般无填充物，少数充填软～流塑状粘土或细砂。在勘探深度范围内溶洞最小垂直高度0.3m，洞体最大垂直高度可达12.8m。
本段的影响桩基施工的因素有以下几点，一是上部粘土层地下水位高，遇水形成土洞，极易造成淤积、塌孔，甚至引发地表下沉，损坏钻机，危及人身安全；二是岩层中的溶洞、溶沟、溶槽在部分桩基处形成的流塑状粘性土（稀泥）极易造成漏浆、塌孔、斜孔、卡（掉）钻、缩孔；三是成孔后灌注桩身时，因泥浆性能指标变化可能引起孔壁失稳，造成砼流失，甚至发生缩径、夹泥等影响桩身砼的实体质量的问题。
2施工方案的选择
溶洞桩基挖孔施工面临的风险，一是挖孔时需采取照明、通风和防毒措施；二是溶洞内地下水突然翻涌时人员要有躲闪空间；三是应加大护壁厚度，提高安全系数储备；四是岩体爆破可能引起已施工的护壁失稳，危及孔内人员的安全。
溶洞区钻孔施工过程中对侵入桩孔的探头石或石芽，溶沟等倾斜岩面，因钻头底部处于软硬不均的质体，容易造成偏孔、卡孔、弯孔等问题；在钻孔过程中，当钻至溶沟或溶洞顶板时，孔内泥浆迅速流失，水头突然下降影响泥浆护壁的稳定性，易引起坍孔、埋钻等事故。
根据地质勘察报告，可将那容互通桥位的溶洞按以下标准分类：
⑴按溶洞的大小分：小溶洞，洞高3m。
⑵按洞内有无填充物分：有充填，已填满，包括亚砂土和亚粘土充填，有可塑、软塑和流塑之分；无充填物，为空洞。
⑶按是否漏水分：全漏水，与其它溶洞相连；不漏水。
⑷按溶洞垂向数量分：单个溶洞；多个溶洞。
根据地质情况，组织专业技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识，确定15m以上、地下水位较高、溶洞较大且呈串珠型分布、充填物少的桩采用冲击钻成孔。遇异常情况采取投放抛填物的方法处理溶洞，特殊情况考虑采用下放钢护筒的方案。
3异常情况的判定
3.1 漏浆坍孔
如果有透水层,当冲击到溶洞后,由于突然漏浆造成水头高度急剧下降,透水层失稳,形成漏斗状坍孔。
3.2 卡钻埋钻
冲击钻刃脚磨钝、孔径变小，孔不圆；探头石、落石，钻头在冲击填充的片石时,冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住；钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞等情况均会造成卡钻。
泥浆护壁失稳，漏浆后坍孔,钻头未及时提出孔口，便会被埋在孔中。
3.3 钢丝绳垂直度
当桩孔地质条件变化时，如由土层向岩层的变化、岩石风化破碎软硬的变化、岩石中暗置多变的大孤石、半边岩、悬壁岩、大溶沟槽，流泥等情况，钻机手能明显感觉到进尺速度、冲击声音和钢丝绳垂直度的变化。
3.4 桩基砼灌注过程中的异常
混凝土在孔内上升的高度与计算值不符，孔内砼面上升过慢；灌注过程中孔内泥浆面下降，均为异常情况，需对照钻孔记录认真分析，及时采取应对措施。
4施工技术问题的分析和处理
4.1 漏浆
因溶洞发育与地下暗河或其他溶洞相通, 冲孔过程中，一旦冲通，泥浆迅速流走,水头高度急剧下降,造成孔壁塌陷。
区分对待各种漏浆情况：少量漏浆，说明溶洞规模不大，可采取迅速补浆小冲程重新造壁的方法处理。大量漏浆，说明溶洞规模较大，可采取提高泥浆稠度的办法进行解决。当提高泥浆稠度无法解决大量漏浆时，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，则将钻头提到孔外并向孔内抛投填充物，填充物可以是袋装黏土。泥浆全部漏完的情况，采用片石、粘土、袋装水泥和稻草等填充物分层回填，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，等水泥初凝具有一定强度，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、粘土和袋装水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。对于泥浆全部漏完并且溶洞部位、形状明确时，可以直接用C15素混凝土回填，高于漏浆处50～100cm,待混凝土达到强度后重冲。
4.2坍孔
泥浆的稠度不够，泥浆产生的水平侧压力小于孔壁的水平侧压力，漏浆后，桩身通过的土层孔壁失去平衡条件失稳坍塌；溶洞较大（洞高>3m，单层或多层溶洞成垂直串珠状）桩身在岩层内也会形成坍孔。坍孔轻者适当提高泥浆浓度，能保持孔壁稳定，可以继续冲孔，重者造成孔口定位钢护筒下落移位，影响正常冲孔，再重者导致地表下沉，波及地面上的施工人员和机械，如不及时提出锤头则会造成埋钻。
区分对待各种漏浆情况：一般的坍孔，采取泥浆加稠的措施。护筒移位的坍孔，护筒可以提起的情况，护筒周围回填粘土,挤实,测量定位，再重新埋护筒钻孔；护筒无法提起时，用钻机将护筒在孔内砸碎。地表下沉的情况需立即将钻头提出孔外，回填重新冲钻，并视情况组织施工人员和钻机撤离，以免跌落孔内。埋钻头时可采取人工挖土钢护筒跟进法，也可采取真空吸渣法，即将导管置于坍孔的底部,用9m3空压机通过50～66mm 钢管压入空气吸出沉渣,这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25mm的情况。超过15m人工挖土有危险的情况可采取沿桩基外环向小直径冲孔至埋钻位置的办法处理。因溶洞较大引起的岩层内坍孔采取钢护筒跟进法施工，即一面冲孔，一面接高护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。
