探讨溶岩地质钻孔灌注桩施工的处理与预防

张庆来

（佛山 三水 528100）

1 前言

在钻孔灌注桩的施工过程中，要解决好可能存在的工程简单、造价较低等情况，在广泛运用的基坑、桥梁等工程管理中，对于可能出现的熔岩地基等现象，要采取积极有效的措施。其中，在桥梁施工过程中，对于整个设计要全面把握，其中有效的方式是成功处理与预防的关键要素。本文主要结合桥梁基础施工过程中溶岩的有效处理方式，并以佛山广三高速公路扩建工程潭头村大桥桩基施工为例对溶岩地质钻孔灌注桩施工提出一些处理与预防的方法。

2 溶岩地质规模与类型的探明

2.1 超前钻

在超前桩的放样处理中，要对桩孔的范围进行严密控制，形成相应的技术控制，其中，在桩孔范围内进行超前桩的运用，并结合超前桩的整体设计，在提供的地质钻探资料的基础上，采用偏位钻的方式，并与地质资料形成相应的对照，形成溶洞的宽度以及走向等问题。

2.2 超前注水

再结合超前桩孔的基础上，通过使用超前钻孔中高压水管向溶洞内注水的方式，从而实现对水管长度的有机控制，在外径钻孔相对较小的情况下，以便能让空气有效的排出。并在此基础上，通过使用水表或者容器进行注水量的记录，从而判断出溶洞是不是为空洞或者水洞利用超前钻的钻孔，使用高压水管向溶洞内注水（对高度在0.5m以上的溶洞），水管长度能保证伸入溶洞内，其外径比钻孔略小，并在判断溶洞的大小与高度等特征上有明显的要求。注水必须灌满方止，避免进尺穿透溶洞时，孔内泥浆突然漏入空洞而造成坍方事故。

2.3 已探明的溶洞规模及类型

表1

3 根据经验采取的针对性方案

表2

4 处理的方法过程

4.1 回填

此法只适用于高度小于1m的溶洞。用编织袋将粘土、片石、或碎砖的混合物装好投放到桩底，投放量填高到溶洞顶板以上，再用桩锤将其冲挤至孔壁周围，以减小溶洞空间和溶隙、裂隙及其它跑浆出口。

4.2 预处理静压化学灌浆

当出现以下情况时采用：

（1）溶洞内有填充物填满；

（2）有流砂；

（3）溶洞为空洞或填充物不满，且深度在1m以上3m以内。

因此，在整个钻孔施工的过程中，要采用喷射灌注浆的方式进行技术处理，并在固体结体之后然后进行相应的强度施工。①在布孔方面，要全面确定好溶洞的四周桩的位置，形成4个分布均匀的灌浆孔。②在钻孔布置方面，要形成孔径80mm的底部，在孔深达到溶洞底部的位置要求上在进行接下来的一些工作。③材料控制方面，对于高水速凝的一些材料，要全面控制好相应的胶凝固的时间，一般控制在3～30min，0.5～1h就可以产生相应的强度。④在工艺控制这一块。可以采用双液灌浆进行全孔封闭式管理，并采用自上而下分段的方式，可以重复搅拌。并在整个工艺控制中，形成GJY的系列灌浆自动记录仪，形成对相关参数的具体控制，并制作出详细的曲线图。

图1

4.3 套内护筒

当溶洞为空洞，且空洞高度在3m以上的，采用套内护筒法施工。

（1）确定内护筒长度

护筒长度：L=h+3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度）

（2）确定内护筒内径

根据地质钻探的结果，确定每节内护筒的内径大小。如同一桩位只有一层溶洞，内护筒内径采用173cm，壁厚为1cm，外径为175cm。外护筒内径为190cm。

当遇到第二层溶洞时，第二层溶洞的内护筒（即第三次护筒）选用170内径。依此类推。

（3）确定钻头直径

钻头的直径由下一层内护筒的外径确定，如钻头外径比内护筒小2cm，扩孔后能形成比内护筒大5cm左右的桩孔，能满足内护筒下沉的需求。

如该桩孔无溶洞，钻头直径以桩基设计直径限值；如桩孔内有多层溶洞，该桩实际上成为从上往下逐段变小的截面变化，但最小段不小设计桩径。

（4）溶洞顶部冲孔

在溶洞顶部冲孔的设计过程中，要结合溶洞顶部的综合需要，采用相应的机械化操作，其中主要使用钻机为回旋钻的机械，形成钻头、钻杆等方式，在换用冲击钻孔的基础上，保持好良好的直径，一般都是在173cm，其中，在冲击穿过溶洞顶部的时候，就会呈现出冲锤的现象，此时，就要形成轻轻的捶打，慢慢的上下提动，直至冲锤不明显的受阻碍为止，在顶部的范围内采用上下慢提的方式，从而全面提升整个的高度，且不能超过50cm（见图2）。

图2 钻头慢慢冲破溶洞顶板

（5）沉放内护筒

GPS钻机就位，用钢丝绳活扣绑住内护筒，在钻机钻杆上附加压架，利用钻机的钻进压力和钻杆、钻头的重量，使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部（如图3）。

图3 将内护筒压入溶洞底部

（6）处理内外护筒空隙及内护筒与溶洞底部间空隙

在内护筒底部及顶部100cm范围内回填砂、碎石，中部回填中砂（见图4），然后用高压喷射灌浆法（旋喷法）对回填体进行灌浆处理，高水速凝材料使用较低水灰比，材料掺合比取值在15～25%之间（见图5）。

图4 向溶洞投放填料

图5 喷射高水速凝材料

固结强度达到30MPa，抗渗系数达到10-7m/s后，重新冲孔（见图6）。

如在内护筒底部及顶部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，则免灌浆处理。

图6 重新开孔

5 溶洞的监视

5.1 在以下现象发生时，可判定溶洞的存在：

（1）入岩后漏浆或漏塌；

（2）桩锤入岩一定深度后，突然进尺加快，有时不用提锤而锤自动下沉；

（3）取到的岩样中，风化岩样较多，且有钟乳石碎块；

（4）入岩后泥浆逐渐改变颜色。尤其是由黄色变为黑色，说明有溶洞，并且被软塑——流塑状态淤泥质粘土所填充。

5.2 排除误判

在现有地质钻探资料和超前注水的基础上，并通过成孔过程中的监测，基本上能正确分析断裂层的走向，判断溶洞的存在、大小、数量、填充状况、溶洞或暗河等特性，但由于钻孔位置与溶洞的相对位置存在多种形式，容易造成以下误判情况。

6 预防措施

图7

图8

6.1 防止掉锤、卡锤、埋锤的措施

入岩前适当减少桩锤的冲击力，防止桩锤突然冲穿溶洞顶板时的瞬间拉力过大而拉断钢丝绳。

从溶洞顶板以下提起冲锤时，控制好提锤时的速度和力度。

6.2 防止斜孔的措施

使用高强度的锤齿，锤齿磨损后及时更换。通过观察钢丝绳的摆动情况及适宜的测量，及时发现斜孔并进行修正。

6.3 减少混凝土扩散量的措施

用编织袋将粘土、片石、或碎砖的混合物装好投放到桩底，投放量填高到溶洞顶板以上，再用桩锤将其冲挤至孔壁周围，以减小溶洞空间和溶隙、裂隙及其它跑浆出口。已对内护筒两端作喷射灌浆的除外。

7 结束语

现在，随着国家对西部开发力度的加大，山区公路的建设逐渐增多，我们遇到溶岩的机会也必然会增大。本文根据以住的经验并结合佛山广三高速公路扩建工程潭头村大桥的施工情况，总结了溶岩地质钻孔灌注桩施工中所采用的处理与预防的方法，以此积累相关的经验，便于在以后的施工中借鉴。

参考文献

[1]朱永杰.岩溶地质条件下公路桥梁基础钻孔灌注桩施工及溶洞处理技术探讨[J].四川建材，2009（2）.

[2]汪元贵.岩溶地质区域内钻孔桩施工方法的探讨[J].科技风，2009（2）.