桥梁桩基溶洞处理方案【摘要】通过对某高架快速路工程灌注桩基础施工，详细阐述了灌注桩基础溶洞的处理方案，并提出了对卡钻、埋钻、掉钻等技术措施，有效提高成桩效果。

【关键词】桩基溶洞；处理；技术措施0.工程概况某高架快速路工程所处范围岩溶发育，沿线灰岩岩溶主要分布于灰岩裂隙发育区，层顶埋深52.00～60.30m，层底埋深53.00～60.80m，洞高0.30～4.30m不等。

根据揭示遇有溶洞钻孔进行统计分析，钻孔线岩溶率为3.82%，沿线岩溶发育程度为强。

溶洞类型主要以有填充物溶洞为主，其充填物主要有棕红色黏土充填，可塑状态，夹风化灰岩碎块。

为了保证岩溶发育地区钻孔灌注桩施工过程中不漏浆，或漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。

施工时根据地质钻孔柱状图来判别溶洞地层情况、空洞大小、溶洞填充物情况。

根据施工方法（冲击成孔）、溶洞类型的不同采取不同的方案，冲击成孔遇溶洞结合现场实际情况采用向孔内抛填片石、粘土混合物，抛填袋装水泥，灌注砼二次成孔等不同施工工艺。

1.钻孔灌注桩溶洞处理措施1.1施工准备措施施工前，根据工程地质勘察资料，确定哪些桩有溶洞以及溶洞的类型、大小及所在的位置，提前做好了施工准备工作。

对钻探显示有地下溶洞的桩位，需做好以下施工准备工作：（1）准备钢网架（槽钢或工字钢纵横制作而成）。

钢网架用于冲击成孔作业时，垫设在钻机下，以防止因钻至地下大型溶洞而导致坍塌孔对钻机及施工人员造成损伤。

（2）准备粘土、片石、麻袋、袋装水泥、砂石料等溶洞处理所需材料。

片石采用强度≥30MPa石灰岩，片石粒径为15～50cm；袋装水泥选用普通硅酸盐水泥，50kg/袋；砂石料采用中粗砂+粒径大不大于15cm砾石1：1配置并拌合均匀，无集料窝。

（3）配置泥浆。

严格控制粘土的选择，选择并备足良好的造浆粘土，采用施工现场自来水进行拌制，入孔泥浆比重可为1.1～1.3，入孔泥浆黏度，一般地层为16～22s，接近溶洞地层调制为19～28s。

（4）施工前对施工作业班组进行溶洞处理相关技术、安全交底。

1.2岩溶裂隙及小型溶洞的处理（1）溶洞高度在0.5m以下按小型溶洞进行处理。

（2）在冲击钻钻进施工过程中，密切注意护筒内泥浆面的水平位置变化情况，当泥浆面迅速下降时，首先要赶快补泥浆。

（3）然后采用小型挖掘机（60型）将施工前准备好的粘土和片石按大约1：1 的比例往孔内投入8m3左右（竖向高度为2～3m），直到不再漏浆后再重新开钻。

（4）当再次漏浆时，仍按上述方法处理。

1.3一般溶洞处理（1）溶洞高度小于4m且连通性较差的溶洞按一般溶洞进行处理。

（2）根据地质勘察资料及超前钻资料，有此类溶洞的桩基施工时要配置专人密切注意桩机地盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化，熟记图纸、资料中标注的溶洞位置。

（3）在击穿洞顶之前，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。

（4）一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已穿越溶洞顶进入溶洞。

（5）首先迅速用大功率泥浆泵补浆，同时及时提钻，防止埋钻。

（6）适当增加泥浆中的粘土数量，提高泥浆密度。

泥浆粘稠度控制在19～28s。

（7）然后用转载机配合小型挖掘机（60型）及时将准备好的片石、粘土按1：1的比例抛入，必要时投以袋装水泥。

投入量按溶洞竖向高度加2米计算，少量多次进行投放。

（8）采用小冲程进行钻进，让钻锤击碎粘土和片石并挤入溶洞内壁发挥护壁作用。

（9）直至孔中的泥浆面停止下降，并慢慢上升，此后可加大冲程进行钻进，对投入的填充物进行冲击式挤压，确保溶洞被堵死。

若溶洞内进尺过快，则继续投入片石、粘土，投入量根据进尺速度确定，少量多次，每次投放在3.8m3左右。

（10）当泥浆漏失现象全部消失后，转入正常钻进。

（11）如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。

（12）击穿溶洞顶、底板后，要用钻锤将溶洞顶、底板处的桩孔修理圆滑，以防卡钻、及钢筋笼。

1.4大型溶洞处理溶洞高度大于4m，或连通性较好的溶洞按大型溶洞进行处理。

1.4.1片石水泥土造壁法（1）遇到较大的溶洞，发现漏浆后，立即使用泥浆泵向孔中补充泥浆以防止孔壁坍塌。

（2）同时立即向孔中抛袋装水泥5～10t。

（3）然后向孔中投入3～5m厚粘土、片石混合物（土石比1：1，桩径2.2m 的孔单次投入量约为15m3左右）。

（4）待漏浆现象停止后重新进行钻进。

（5）冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前，然后停止钻机4h左右，直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止。

1.4.2灌注混凝土护壁二次成孔钻进法（1）对于桩基穿越洞高较大且填充物为流塑状或溶洞内有涌水、涌浆时，泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，可采用灌注砼护壁二次成孔钻进法。

（2）击穿溶洞顶板后，加大泥浆比重，防止涌水、涌浆稀释泥浆，导致泥浆护壁能力下降，发生孔壁坍塌。

（3）钻至溶洞底板后，不用清孔，即向孔内灌注水下混凝土到溶洞顶0.5m 以上。

（4）待混凝土达到70%强度后，重新钻进。

在溶洞发育地段进行桩基施工时，调整施工顺序，采用间隔施工，同一墩位的桩基严禁同时施工，必须待一根桩基混凝土浇筑完成后，且混凝土强度达到70%时，才可进行下一根桩基钻孔施工。

2.溶洞桩基病害的处理措施2.1卡钻事故卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，钻头倾斜，卡在溶洞顶板岩石不同部位。

2.1.1防止卡钻措施（1）严格控制冲程，在施工过程中细心观察，根据不同的地质情况掌握好冲程。

在基岩中采用3～5m 的冲程，在靠近溶洞顶板1m 处采用0.5～1.5m 的小冲程变化冲进，轻锤慢打使孔壁圆滑坚固，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿，防止因冲程过长导致卡钻。

（2）经常检查钻机运转性能，对于故障隐患早发现早解决。

（3）遇到卡钻时不可强行提拉，以防塌孔、埋钻，甚至钻机翻倒。

（4）若卡在顶板岩石中部，可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出。

（5）若斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓提起。

（6）若卡在顶板岩石下部，则可利用钻头上下松动，由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头将顶板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。

2.1.2卡钻的处理（1）避免沉渣埋钻，钻头不能长时间停留在孔底不动，要经常上下活动，使得泥浆不停地循环，防止沉渣埋钻的现象发生。

（2）如发生塌孔埋钻，切勿强拉硬提，以免主绳断裂造成埋钻。

（3）利用钻机，缓慢回旋主绳，使钻头旋转，松散卡钻处土石，尝试性提升钻头，若钻头可以提升，则继续使用此方法慢慢将钻头提出。

（4）若塌孔塌落物较多，采用回旋钻头法无效时，采用“反冲法”，利用泥浆把塌落土石冲出孔外，将钻头提出。

2.2埋钻及掉钻事故（1）在施工过程中掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修，遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患。

（2）施工时严禁在溶洞内打空锤，绷紧钢丝绳，采用小冲程进行抵打紧击。

（3）一旦发现漏浆或异常情况，马上提锤至洞口，然后采取其他补救措施。

（4）若不慎发生掉钻，及时摸清情况，若溶洞底板平整坚硬，可在地面使用打捞工具慢慢摸索打捞，若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤被沉淀物或塌孔土石覆盖，首先清孔吸泥，使打捞工具能接触钻锤。

（5）先用侧锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入孔底，钩住钻锤保险绳再提起。

（6）如果钻锤倾倒，可派潜水员带钢丝绳潜到孔底，将钢丝绳拴在钻锤顶上，再将钻锤提起。

（7）如果钻锤顶朝下，将钢丝绳捆绑在钻锤的几个爪山，再将钻锤提起。

2.3钻孔偏位处理（1）钻孔偏位主要原因是穿越溶洞时，洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整。

（2）钻头穿越溶洞时要密切注意主绳的情况，以便判断是否偏孔。

（3）当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时，则预示发生偏孔，及时停钻。

（4）处理偏孔采用回填片石，片石的强度要强于岩层的强度，处理时提起钻头，向孔内抛填粒径15～25cm 大小的片石、碎石，回填到斜面顶或偏孔处0.5m 以上后再重新冲击钻进。

（5）采取小冲程、低频率的方式冲孔，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直，浅程缓进。

（6）若一次纠偏效果不理想，则进行多次回填。

并反复进行，直至进入均匀、稳定完整的基岩内 1.0m，然后按正常施工。

2.4塌孔处理（1）塌孔是主要由于溶洞漏浆严重，泥浆流失速度过快，补浆来不及造成，主要预防措施是保持泥浆浓度和水头高度，采用中小冲程钻进，钻机和钻架安装稳定可靠。

（2）当孔壁局部坍塌，孔内水头无明显损失时，向孔内抛粘土，加大泥浆比重进行处理。

（3）小面积塌陷，且护筒无移位，除下沉内护筒外，可及时分层抛入片石、粘土块、袋装水泥、片石等，以填充和堵塞溶洞，回填至内护筒底部以上2～3m，然后采用中小冲程重新钻进。

（4）大面积塌陷，溶洞发育严重时，如连通大型溶洞或连通地下河溶洞，或者护筒变形，有较大横向位移，无法纠偏时，可拔出钢护筒，用片石、粘土回填，然后重新钻进。

2.5灌注混凝土砼流失处理地下溶洞地段钻孔灌注桩浇灌混凝土时会出现混凝土随溶洞缝隙流失，混凝土方量将会超出正常方量，针对水下混凝土灌注过程中混凝土流失的现象及防止断桩发生，一般有以下施工措施：（1）加大混凝土生产和运输能力。

（2）加大混凝土初灌量，避免因首盘混凝土数量不够造成导管埋深不够而断桩。

（3）灌注过程中加大导管埋深，混凝土灌至溶洞或裂隙处时，适当增加导管埋深，确认安全后，再提升导管。

（4）灌注混凝土过程中，在混凝土能下去的情况下，导管下口埋入深度一般宜控制在4～6m。

灌注时要勤测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断，防止混凝土面突然下降导管悬空造成断桩事故。

（5）加大混凝土灌注高度，一般考虑超过设计高程 1.5～2.0m，尽量避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成桩长不足。

3.结束语溶洞处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间并达到一定的强度，保障桩基成孔率，确保基础桩承载力受不利影响和防止桩基施工时地面沉陷等情况的发生，保证基础桩承载力的安全和施工安全。

特提供本文为类似灌注桩基础的施工提供技术参考。

[科]【参考文献】[1]公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）.北京：人民交通出版社.[2]公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）.北京：人民交通出版社.。