溶洞桩基施工及安全稳定性评估

刘疑兰

摘要：岩溶地貌作为一种不良地质在我国广东、广西、云南、贵州等地广泛分布，随着经济的迅速发展，越来越多的建筑因需被修筑在岩溶区，由此导致的工程倾覆、塌陷等事故也日益增多，造成人员伤亡与财产损失的同时也产生极大的不良影响。本文针对岩溶区基桩的施工技术展开探讨，以期对实际工程提供理论参考。

关键词：溶洞；桩基础；加固措施

0. 引言

岩溶地貌作为一种不良地质在我国广东、广西、云南、贵州等地广泛分布[1]，随着经济的迅速发展，越来越多的建筑因需被修筑在岩溶区，由此导致的工程倾覆、塌陷等事故也日益增多，造成人员伤亡与财产损失的同时也产生极大的不良影响[2]。随着我国经济的提高与生产力的发展，城市化进程也在不断推进，岩溶区施工技术也在不断进步，如今我国岩溶区的工程建设传统施工中地基处理再搭配合理的成桩技术[3,4]，一般可以保证岩溶区上覆建筑的安全稳定，但会对经济效益与时间工期方面造成不利影响[5,6]。综上所述，本文对岩溶区基桩的施工技术展开探讨，以期对实际工程提供理论参考。

1. 岩溶区不利影响

岩溶地区施工项目中，由于地质条件复杂，岩溶十分发育，地下水冲击形成规模与深浅不一的溶洞，对桩基础规划与施工形成严重的影响。尤其是规模较大的项目工程，也较容易受地下水的影响，若前期没有充分掌握岩土施工允许条件，实际作业中反复调整基础桩型，不仅影响正常施工，还会造成质量与安全隐患，甚至带来巨大的经济损失。所以，工程施工方需要熟悉岩溶地区地质勘察报告、制定危险预警机制，并不断引进先进的技术手段提高工程施工质量，最大限度降低岩溶地质给工程施工酿成的安全问题与经济流失。

2. 溶洞的分类与处理

为了根据溶洞的发育规模而在钻孔时采取相应的应对措施，需对溶洞做判断和分类，按照溶洞的大小及有无充填物情况，溶洞分为小型溶洞、一般溶洞、大型溶洞、特大型溶洞，具体详见下表：

表1 岩溶区溶洞分类

类别	溶洞特征	充填物情况
小型溶洞	单层洞高小于2m全填充，漏水或半漏水小型溶槽、溶沟、小裂隙等	粉砂、硬塑或软塑状粘土
一般溶洞	溶洞小于2m的半填充溶洞或2-5m的全填充溶洞，二层以下串珠状溶洞	粉砂、硬塑或软塑状粘土
大型溶洞	二层以上串珠状有填充溶洞，5m以上全填充溶洞	粉砂、硬塑或软塑状粘土
特大型溶洞	大型溶洞、多层串珠已填充或充填物差的溶洞。溶洞的规模覆盖到相邻桩位或更大。	无填充或填充物为流塑状

溶洞处理方案选定原则详见下表：

岩溶地区受到地下水流侵蚀影响，残积层与冲洪积有着较强的渗透性，在一定程度上影响了岩溶地区地层强度的稳定性，并影响桩基的承载能力，构成溶蚀沟槽、溶洞，易于产生漏浆、卡钻、埋钻等情况。如果一味地采用降水处理，不仅有可能使原有溶洞稳定性受到破坏，并且严重时会影响到整个工程，以及周围其他建筑的稳定性与安全性。因此，在岩溶地质情况進行勘测时一旦发现地下水资源会对工程施工造成影响，就不能再采用岩天然基础，即溶地质原有的土层基础进行筑基。应结合工程实际情况，制定针对性处理措施，以便不断完善施工工艺。

3.岩溶区基桩施工疑难问题技术分析

3.1 冲孔灌注桩

在冲孔灌注桩基础施工时，极易因岩溶地质不可控因素、施工操作不当等使工程不达标，如出现埋钻、卡钻、漏浆或断桩等现象。具体体现为，软弱层中的泥浆护壁难度较大，而且岩溶部分护壁塌孔;基岩面溶沟、溶槽施工时出现卡锤，孔道向岩面方向歪斜;溶洞漏浆很大，混凝土超灌极为严重，造成桩灌注持续长时间漏浆，断桩或桩顶标高不够的情况; 清孔不及时或不彻底，泥浆浓度及泥浆含砂率达标所需时间较长，容易导致护壁二次塌孔;钻孔施工过程中孔道设计不合理时可能导致孔道向基岩面倾斜。

为尽量减小此类安全问题的出现，工程在施工过程中应采取以下相应的防护举措：

（1）处理过程中要增加溶洞孔填充土的黏性并提高泥浆比重，尽量选用冲程较小的工具处理溶洞顶部，并事先准备好钻机撤退设备并加固滑车钢丝绳，防止进一步卡钻;

（2）针对工程施工时出现的漏浆现象，可以使用片石加混凝土回填工艺来确保整个工程物料混合、填充均匀，确保片石和混凝土在溶洞内形成一定的结构以后才能进行复冲;

（3）在进行基岩面溶槽、溶沟作业时，施工方应采用预埋石块的处理方法，将溶洞成孔倾斜的可能性降到最低;

3.2 人工挖孔桩

在对灰岩层进行人工挖孔桩施工过程中，岩溶地质由于表层溶洞、溶沟、溶槽及串珠状的发育，加上流朔状溶泥的充填物以及丰富的地下水资源，使人工挖孔桩施工难度系数增大且工程进度进展缓慢，极大地影响了工程的安全系数。常见的问题包括但不仅限于：

（1）灰岩层由于受孔隙水冲击导致冲洪积层和致残积层形成流砂、涌水，严重影响工程开挖进度和护壁施工质量，一旦出现对涌水、流砂处理不及时或处理效果不理想等盲目追求进度的情况，极易给整个建筑施工埋下安全、质量隐患，造成严重的安全事故;

（2）对岩溶地区岩溶水和裂缝水变成涌水的征兆不能及时发现、处理;

（3）对岩溶中的填充物不能进行有效处理，导致阻碍开挖、护壁工程施工进度;

4.结束语

综上所述可以看出，随着我国对基础设施建筑的投入、经济发展的需要和地理环境限制等因素，大量公路、桥梁、房屋建筑被建设于岩溶地基之上，工程实践证明岩溶区地基承载力与普通地基相比极大的受制于岩溶的发育情况，在工程地基受力影响范围内，上部附加荷载极易使溶洞产生坍塌破坏，严重危及该区域建筑的结构稳定与人员的生命安全。面对该挑战，施工人员应设计科学有效的施工方案和风险预警机制，采用技术和管理手段将质量隐患消除，或者试图将质量隐患降到最低，这样才能够实现安全施工、节约成本、提高工程施工质量的效果和目标。

参考文献

[1] 罗斌.岩溶地质对桩基础施工的影响与应对措施[J].江西建材，2017（22）：67+71.

[2] 陈剑华.岩溶强发育地区深桩基础施工关键技术研究[D].中南大学，2014.

[3] 陈朝晖,旷开森,黄瑞环,邢树兴.三一旋挖钻机工法课堂第11讲：旋挖钻机在岩溶地层的钻进工法再析[J].筑路机械与施工机械化,2011,28（11）:44-45.

[4] 史晓楠.谈岩溶地质对桩基础施工的影响与应对措施[J].工程建设与设计，2018(05):149-150.

[5] 张永杰,邓俊强,杨兴山, 等. 考虑溶洞空间形态的岩溶桩基稳定性分析方法[J]. 中国公路学报, 2019,32(01):37-45.

[6] 张智浩, 张慧乐, 马凛, 等. 岩溶区嵌岩桩的破坏模式与工程设计探讨[J]. 岩石力学与工程学报, 2013(z2):4130-4138.

作者简介：刘疑兰（1983.4—），女，汉族，籍贯：湖北武汉人，湖北交投襄阳高速公路运营管理有限公司，工程师