岩溶地区桥梁工程桩基施工技术探讨
2016-10-08
前言
在岩溶发育地区的桥梁桩基施工中，遇到溶洞是比较常见的现象，而岩溶发育地区对岩溶的处理是桥梁桩基施工的一大困难，桩基岩溶处理措施如不够具体，不根据实际地质情况进行具体细化，将较难满足桩基施工质量、进度和经济性的要求。
一.岩溶桩基施工常见病害
在岩溶地区桩基施工过程中常见的病害主要有：漏浆，施工中击穿溶洞后，泥浆流失到溶腔内部。漏浆为岩溶桩基施工最常见的病害，其他大多数病害都为漏浆后诱发产生的；塌孔，塌孔为漏浆后，孔壁失去泥浆压力支撑，由于自身稳定性不足出现孔壁坍塌的现象，是漏浆病害的延伸；埋钻，即发生漏浆病害情况时，钻锤不及时或者来不及提出地面，发生塌孔，而把钻锤埋于地下；卡钻，即击穿溶洞后，钻锤卡于溶腔突出岩石；灌注混凝土漏失，混凝土灌注至溶洞处，由于岩溶处护壁质量不高、混凝土压力等原因，护壁失稳，击穿护壁，混凝土漏失至溶洞，导致灌注失败；护壁坍塌造成断桩，水下混凝土灌注至溶洞处，护壁质量不好失稳，发生坍塌，导致桩身夹泥断桩；混凝土不密实，混凝土灌注后，地下水冲刷掉溶洞、裂隙处土石混合物护壁中的泥巴，直接冲刷桩身或桩底混凝土，带走水泥浆体，造成混凝土不密实病害。
二.溶洞处理施工准备
1.岩溶地区桩基在设计或施工前，应逐孔进行地质钻探，详细查明地质情况，为施工提供详尽的资料。
2.施工前详细查看钻孔地质柱状图、结合管波探测解释成果图，充分发现溶洞发育情况，以钻探图纸为依据进行施工，以便施工前心中有数提前做好相应准备工作。
3. 根据地质详细资料提前准备到位回填材料如片石、粘土或袋装水泥、钢护筒等。
4.回填采用人工配合机械回填片石和袋装水泥，机械采用装载机或挖掘机回填。根据二次冲孔情况钻机及吊车配合。
5. 回填前做好场地平整工作，以便回填过程中人工及机械有足够的工作面。
三.溶洞处理施工技术及采取的措施
1.溶洞处理方案及原则
（1）当溶洞的高度H≤3m时，溶洞采用抛填片石及粘土块后冲击、挤压形成护壁穿过的抛填法处理成孔。
（2）当溶洞的高度在3m（3）深度H>5m的溶洞和串层溶洞及相邻桩基之间有可能连通的溶洞，采用压浆等预处理方案，具体由施工单位先报施工方案，进行专题会议讨论处理方案。
2.处理的方法
考虑到管桩自身的抗剪能力较差，同时管桩在压桩过程中遇有土洞、溶洞时容易产生倾斜和断桩，风险性较大。冲孔或钻孔桩桩基只要在成孔时能设法穿过（土）溶洞，嵌入连续的微风化岩或连续厚度较大的微风化岩中，（土）溶洞对桩基稳定性影响会大大减小，本工程的桩基础采用了冲孔成孔灌注桩基础。同时由于溶洞地基的复杂性和较大的不确定性，为了尽量减少成孔数量，因此采用一柱一桩的形式，在成孔之前又通过一桩一孔的超前钻，查明桩底基岩情况以及溶洞大小、规模和分布等情况。
对地质勘探发现有（土）溶洞的桩，当溶洞高度小于3.0m时，施工时采取以下成孔措施：当钻至溶离洞顶1m 左右时，向孔内投入碎石、片石夹粘土，控制冲击钻冲程，通过小冲程快频率冲击慢慢击穿溶洞，将碎石粘土等混合物挤入溶洞内；溶洞一旦被击穿，孔内泥浆液面会下降，此时应及时向孔内补充泥浆，同时继续向孔内投入碎石、片石夹粘土，用此方法反复冲砸，填塞溶洞，挤密护壁，直至顺利穿过溶洞后泥浆液面能够保持稳定。当需要冲击穿过溶洞时，先用冲击钻进行冲孔、扩孔处理，然后采用振动锤将钢护筒振动下沉至溶洞底部。
3.对于偏孔的处理
由于不平坦的溶沟与溶槽的岩面，溶洞在顶板的不一的厚度，还有溶洞里由于孤石的进入孔径，孔底的状态变为了一边是软的一边是硬的（叫做半边岩） ，然后就有了偏孔的发生。偏孔不难会带来台阶的形成，安放钢筋笼的做法受到了一定的影响。解决偏孔的问题是出现在喀斯特的地区里冲孔时遇到最多的问题，在冲孔的全部过程里都不可避免，是否正确的解决影响着能否很好地冲孔和时间的长短。
所以，在冲孔透过了覆盖的岩层还有当溶洞里的填充物品碰到了溶洞的顶板的时候，因为岩面存在的倾斜、溶沟与溶槽造成的切割变成了块状和蜂窝样出现了偏孔。减低了冲孔的速度，让主绳的摆动变大。在此时最重要的就是及时拿出冲锤，丢进料径大约300 mm的坚硬的片石还有一块块的黄土，把孔填回1.5～2.0米，使得冲锤变回平稳的状态，通过45 cm 小冲程的撞击，直到复原后再次丢入一样比例构成的混合物品1.0～1.2 m用80 cm 大的冲程进行冲孔。假使偏孔还存在着就要重复第二次的方式。不断地抛填还不能够完成目标时，就在水下把爆破进行松动以及把渣都清理干净，洗干净孔底用C20 级的混凝土，放过7 d后进行冲孔的处理。
4.对于卡锤的处理
在进行地质的冲孔时最经常出现的事故就是卡锤，这也是非常难解决的问题。因为冲锤被卡在了孔底就会导致孔的作用丧失，要把孔重新补过，带来很大的经济损失。原因如下：①岩面太过倾斜带来卡锤；②在穿透溶洞的顶板时由于钢丝绳的来回弹动与冲锤自己的摇摆使得冲锤原来的十字形方向发生改变而导致了卡锤；③孤石与探头石使得卡锤； ④冲锤的方向转动装置的迟钝（比如是勒太紧的副钢丝绳，吊环失灵）梅花孔出现而导致了卡锤；⑤溶洞里涌沙使得锤头被埋没；⑥由于没电以及出现问题的冲机，过久的停机，使沉碴又把冲锤埋没。
所以：首先最主要的是预防，操控机器的工作人员要时刻掌握冲机的负荷还有主绳的摆动，按机器的冲孔方法来操作，不会存在有探头石和石阶，在卡锤出现之前立即用锤头来进行抛填。②将位于溶洞顶板上30～50cm 的地方进行冲孔的冲程与冲击的次数的改变，运用慢打和轻击的方式，在进到溶洞才不断地抛如片石和黄土还有水泥来填补，每次进大约1.5m ，到孔造成为止。③使冲锤的形式发生变化。把原本的十字形的锤头再焊上圈（钢轨做成弧形），连接了十字形，使冲进的速度减低，一次就做到成孔而且圆顺。
结束语
综上所述，做好岩溶地详实的地质钻探资料对岩溶地区桩基施工十分重要，在地质勘探中岩溶发育情况掌握得准确与否，与施工质量、进度有直接影响，故岩溶地区桩基施工前，必须有详实的桩位地质资料。施工方案是施工技术指导性文件，岩溶地区桩基施工必须很好地结合地质情况，有针对性地编制，结合实际细化工艺措施，切不可不结合实际直接引用相关的资料；处置措施应尽量确保成孔的质量，好的成孔质量可以杜绝大多数衍生施工病害。现场施工管理十分重要，过程管理的缺失，会大大影响措施的效果。
参考文献
[1]李庆丰.岩溶地区桩基施工综合防治与处理措施探讨[J]. 《铁道建筑技术》，2011，（6）.
[2]刘平.基于岩溶地区桩基施工的探讨[J]. 《中国科技纵横》，2010，（17）.
