汉江特大桥桩基溶洞处理施工技术浅谈

王稳 祁胜

摘要：襄阳绕城高速公路汉江特大桥东引桥采用端承桩，设计要求为嵌入稳定岩层3m，同时桩基底部6m范围内无溶洞。在前期施工时，由于施工经验不足的原因，对桩基施工时溶洞的处理不到位，经常出现塌孔的情况，对作业人员安全、工期等带来很大影响，现总结桩基施工经验，为其他工程桩基施工提供参考。文章重点对桩基施工溶洞的处理及泥浆指标的控制进行了分析，以此介绍了复杂地质下的桩基施工技术及控制措施。

关键词：桩基；泥浆；溶洞；施工技术

1.地质及水文条件

1.1地质条件

本工程引桥桩基地层结构自上而下依次为：

第①层为淤泥质粉质粘土，主要分布于表层0~10m，青灰色，稍密，稍湿；主要成分为石英、长石等，含少量圆砾，级配一般，颗粒大小较均匀，局部含少量细砂和粉质粘土。

第②层为圆砾：该层主要分布于深度10~24m，杂色，稍密，湿；圆砾母岩成分主要为石英岩、灰岩等，圆形及亚圆形为主，磨圆度较好，粒径一般为3~8cm，最大12cm，集配较好，含量约60%，主要由粗砂及少量粘性土团粒充填。

第③层为石灰岩与溶洞相间，该层主要分布于深度24~60m。其中溶洞的特征为:串珠状溶洞，溶洞与薄层灰岩间或出现。溶洞呈半充填状，充填物为卵、砾石及粘性土团粒和灰岩碎块；超前钻施工勘探时钻进速率时快时慢，严重漏浆，并且在勘探中时常出现塌孔的情况。

1.2 水文条件

本工程地下水较发育，主要以松散冲积物和孔隙水和基岩裂隙水为主，汉江常水位为54.9m。

（1）上层滞水

上层滞水水位和水量受地表水及大气降水的影响，季节性较强，雨季多，旱季少，只要分布于人工填土、粘性土层中，含量较小，且分布不均匀。

（2）孔隙承压水

主要由第四系全新统和更新统冲积砂、卵石层内孔隙水组成。分布在汉江一、二级阶地中，其次为开阔低缓地带有较厚堆积物的地段，主要接受大气降水、地表径流补给，含丰富的孔隙潜水，微具承压性，与汉江有较密切的水力联系。勘察期间测得孔隙潜水水位为6.8～12.7m，水化学类型以 Ca—HCO³型为主。根据区域资料，地下水水位变化幅度为3.0m左右。

桩基施工技术

2.1设备选择

桩基施工分为旋挖钻及冲击钻施工，旋挖钻机由于成孔作业速度快、质量好、效率高、泥浆污染少等优点，目前在国内桩基础施工中得到越来越广泛的应用。但是在襄阳绕城高速公路汉江特大桥东引桥施工时，其优点却是致命的缺点，旋挖钻施工时，由于作业快，其护壁能力较差，溶洞段施工时，经常出现塌孔的情况。更甚者在其中一根桩基施工时，由于溶洞塌孔及设备自重的原因，出现旋挖钻四周塌陷，设备倾斜的情况。考虑到施工现场的地质，施工时采用冲击钻施工。冲击钻设备构造简单，操作方便，自重较轻，其最大的特点在于形成的孔壁坚实、稳定，开孔不出现塌孔的现象明显优于旋挖钻。并且为保证安全，实际施工时为防止塌孔时冲击钻倾斜，每台冲击钻采用6m*6m*14mm钢板下垫并使用双拼工25。

2.2 泥浆控制

在溶洞地区桩基施工，开钻前泥浆池的大小很重要，在钻进过程中由于碰到溶洞会使孔洞内的泥浆立马下降，孔内外的水压差作用在护壁上，可能会造成塌孔的现象。在出现水位下降时，泥浆池的供给不能停止，为保证现场的有序施工，场地应多处设置泥浆池，泥浆池经过优选，尺寸确定为20m*12m*2m，内部采用满铺彩条布进行隔离。

在溶洞地区桩基施工，泥浆的“三大指标”控制是关键。根据现场的施工情况，现总结出一套优质的泥浆配合比方案：

（1）开钻前，泥浆泵的出口泥浆比重需控制在1.05～1.1，泥浆的粘度控制在22～26Pa.s，泥浆含砂率小于4%，胶体率不小于98%；

（2）钻进过程中，泥浆指标控制在泥浆比重（顶、中、底平均值）1.1～1.2，泥浆粘度22～26Pa.s，泥浆含砂率不大于8%，胶体率大于98%；

（3）终孔后泥浆指标为1.1～1.2，泥浆粘度20～25Pa.s，泥浆含砂率不大于8%，胶体率大于98，第一次清孔及第二次清孔按照规范施工即可。

2.3 溶洞处理

在溶洞地区桩基施工时，地勘报告很重要，每个位置的溶洞高度及数量可能都不相同。为技术安全考虑，需进行全覆盖式地勘，并且勘探的位置选择在每根桩的桩心，这样可以很全面的避免地勘与实际钻进取样地质不同的情况。对于现场溶洞的处理，处理方案如下：

（1）小型溶洞桩基施工，溶洞高度在2m以内，横向不连通

采用双护筒，埋设3米长φ2200mm×14m，采用φ2000钻头引孔至卵石层以下100cm，然后由吊车将内钢护筒放入孔洞内，起到隔离淤泥质粉质粘土的方法进行处理。内钢护筒φ2000mm×14mm，护筒需要进入卵石层100cm，见图1。

（2）溶洞累计高度在大于2m的桩基施工

双护筒施工：

外护筒：振动锤沉放钢护筒φ2200mm×14mm，护筒埋设深度6m。

内护筒：采用φ2000钻头引孔至第一层灰岩面以上100cm（预留高度根据第一层灰岩厚度确定），内钢护筒φ2000mm×14mm，采用振动锤配合下放至岩面，见图2。

（3）累计高度8m以上大型溶洞施工，且采取（2）方案仍出现灰岩层溶洞内塌孔则考虑全护筒跟进：

外护筒：振动锤沉放钢护筒φ2200mm×14mm，护筒进入卵石层不小于1m。

内护筒：采用φ2000钻头引孔至第一层灰岩面以上100cm（预留高度根据第一层灰岩厚度确定），内钢护筒φ2000mm×10mm，采用振动锤配合下放至岩面，击穿溶洞后接续接长跟进至溶洞底口。

（4）回填块石、粘土

配合上述护筒跟进，钻进中出现漏浆，主要采取填充法进行处理。当钻头击穿过洞顶板或溶洞顶板较薄在卵石层受冲击荷载被击破出现漏浆时，立刻将钻头提出来，避面出现塌孔埋钻头的现象。并且立马在钻头离开孔洞后，采用装载机向孔内投入粘土和块石，块石的直径不小于20cm。块石与粘土需分层投入，投入的比例按1：1施工，先抛入块石，再抛入粘土，依次循环进行，填充物高度与泥浆漏浆高度相同且泥浆液面短期不再发生下降，然后再将钻头放入孔洞内，缓慢的冲击回填块石及黏土，不盲目为追求速度，将粘土和块石挤入孔壁，实现人工造壁。

对于空溶洞或半充填的溶洞，在击穿洞顶之前，作业人员需时刻注意孔洞内的泥浆液面，时刻测量液面的高度，一旦发现液面高度下降，需立刻使用水车补水或者补充泥浆，然后分层回填粘土块和块石，钻头开始钻洞作业，直到泥浆液下降现象全部消失后才转入正常钻进，如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。

结语

由于城市发展的需要，市政桥梁工程的施工数量越来越多，施工的地质条件也越来越复杂，为保障桥梁工程的施工质量，施工企业必须严格控制市政桥梁工程桩基的施工质量，只有这样才能确保整个桥梁工程的施工质量，而想要保障桩基的施工质量，就必须不断对操作流程和施工技术进行不断优化，以提高桩基的施工质量，为推动我国城市经济的发展奠定基础。

参考文献：

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