岩溶地质条件下桥梁桩基施工

吴纬功

摘要:本文以昆明老320国道（大板桥段）升级改造工程为实例，结合已成孔的桩基施工经验，简要探讨桥梁桩基岩溶裂隙的处理技术，对岩溶地质条件下的桥梁桩基施工具有一定的指导意义。

关键词：岩溶地质；桩基；处理措施

Abstract: This paper take the old 320 State Road (Dabanqiao) to upgrade the renovation project in Kunming as an example, combined with pile foundation construction experience has become a hole, briefly discussed the processing technology of karst fissures of the bridge pile bridge pile, it has some guiding significance for the karst geological conditions the construction.Key words: karst geology; pile; treatment measures

中图分类号： TU473.1文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

一、引言

由于岩溶地区地质岩性软弱不均，岩石节理裂隙极为发育，溶洞的大小、位置、形状等变化多端，即便采用逐桩钻孔和超前钻探等方法，仍然无法准确判断复杂的地质情况，大大增加了施工难度。尤其是桥梁等大型结构工程，岩溶地基的稳定性、漏浆、坍塌等直接影响到桥梁桩基的成孔质量及施工进度。因此，桩基岩溶裂隙处理在桥梁施工中显得尤为重要，其处理方法及措施也成为桩基施工的一个重点。本文从昆明老320国道（大板桥段）升级改造工程实际出发，简要探讨桩基岩溶裂隙的处理技术。

二、工程概况

昆明明老320国道（大板桥段）升级改造工程是连接昆明主城、昆明经济技术产业区和空港经济区的一条快速路，道路在K8+602.06～K9+539.540段分别跨越焦化厂铁路、文博路和宝象大道，设置高架桥一座，桥梁全长937.48m，共10联30跨，分双幅设计。桥梁下部单幅桥采用双柱式排架式墩，共29个桥墩，常规跨采用单排桩基础、主跨采用双排群桩基础，桩径1.5m，共124根，桥台采用组合式桥台、群桩基础，桩径1.2m，共24根,桩基全部采用冲击钻冲击成孔。

桥址区位于岩溶垅岗洼地工程地质区，为典型的云贵高原喀斯特地貌区。地勘超前钻揭示：址区地层由泥盆系上统宰格组灰岩和第四系上更新统残坡积层红粘土组成。其中下伏的泥盆系上统宰格组灰岩呈泥质或钙质胶结状，岩芯破碎，裂隙、溶洞极为发育。

三、常见岩溶形态的工程处理措施

为了保证岩溶发育地区桩基顺利成孔，根据不同的岩溶形态我们采取不同处理方案，如压力注浆、回填碎石土、向孔内抛填土石混合物、灌注素混凝土以及采用钢护筒跟进等不同施工工艺，取得了较好的效果。

1、压力注浆

压力注浆是将浆液通过压浆泵注浆管注入岩层中,通过填充、渗透和挤密等方式，进入岩溶裂隙，硬化后将形成具有一定强度的固结物，达到填塞的目的，防止漏浆。

（1）注浆孔布设

在已探明的有溶洞的桩位四周均匀布置4～6个Φ110mm注浆孔。

（2）注浆材料

注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，浆液采用纯水泥浆，遇到溶洞时在浆液中加入砂子，砂子最大粒径不超过2.0mm，含泥量及有机物含量均不大于3%，浆液水灰比：1:1～0.5:1，水泥浆配合比采用水:水泥:砂=1:1:0.8，需要用双浆液时，水玻璃的含量可根据现场试验确定。

（3）注浆压力控制

采用注浆泵进行注浆，注浆压力宜控制在0.5MPa～1.2MPa之间。

（4）注浆施工

为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入浆液与溶洞内填充物初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的注浆量和注浆压力控制值为止。

压力注浆法适用于桩基施工前，对地勘已探明的岩溶裂隙进行预处理。该方法有效避免了冲孔过程中反复冲、填施工，提高桩基的成孔效率和质量，但造价相对较高。

2、回填碎石土

对于埋深较浅（一般≤5m）的溶洞，可将其挖开并清除其中的软弱充填物，分层回填碎石土，并按设计要求分层夯实，以确保冲孔施工时孔壁不发生坍塌。回填至原始地面并平整后方可进行桩基冲孔施工。

该方法在溶洞处理时使用较少，但较注浆处理经济、便捷且操作性强，适用于埋深较浅的溶洞处理。

3、土石混合物回填

为了防止在冲孔过程中遇到未处理或未探明的溶洞，施工前，应先储备一定量粘土、片石及袋装水泥等，并配备水泵和充足的水源。

（1）土石混合物掺加比例

为保证粘土充分填充于片石冲碎后的空隙内，片石与粘土的比例为2:1，同时为使填充物充分填充于溶洞并形成完整稳固的孔壁，确保浇筑混凝土时不发生漏浆，可在混合物中掺入水泥、烧碱和锯末等。水泥可采用早强型，水泥掺加比例为粘土的30%～50%，掺加锯末时，掺加比例为粘土的10%～15%。

（2）材料要求

片石采用强度≥30MPa石灰岩，石块粒径以15~50cm为宜。掺加粘土最好采用水泥袋包装后投放。

（3）掺加方法

片石、粘土（可根据漏浆情况选择添加水泥、锯末等）分层间隔掺加，回填高度为溶洞顶板以上2～3m。

（4）施工方法

击穿溶洞后，应立即进行补浆，防止坍孔。并按比例反复投入粘土、片石等，必要时投以袋装水泥，混合料应高出溶洞顶板2～3m，采用小冲程将回填物挤入溶洞及岩溶裂隙中，还可掺入烧碱和锯末，并增大泥浆相对密度（1.4～1.6），以增大孔壁的自稳能力。直到孔内泥浆面停止下降，并慢慢上升，此后用冲击锤进行适当挤压，直至把桩基周围的溶洞堵死并形成完整稳固的孔壁为止，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。

该方法适用于高度小于3米溶洞、无填充物或半填冲的中小型溶洞和多层溶洞的处理，施工方法简单，造价较低。

4、灌注素混凝土

（1）对于桩基穿越洞高较大且填充物为流塑状的溶洞时，由于溶洞较高，且泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，如果采用单一的回填片石和粘土或回填片石后下内护筒的方法，回填物可能随流塑状填充物涌向孔内，抛填数量大，且清孔困难，在施工灌注桩基混凝土时存在质量隐患，如果泥浆大量涌入孔内或混凝土大量流失极易造成断桩。因此，在穿越填充物为流塑状的大孔径溶洞时，可以采用灌注C15素混凝土的方法，即钻至溶洞底板后，不用清孔，采用导管法直接向孔内灌注水下混凝土到溶洞顶以上1～2m，待混凝土强度达到70%后，重新钻进。灌注的混凝土会在桩孔周围形成一个圆形或半圆形护壁，可有效防止溶洞内流塑状填充物涌入或混凝土流失而引起的断桩。

（2）中小型溶洞、多层溶洞经过多次反复冲、填，仍然出现漏浆或伴有坍孔的，亦可采用上述方法进行处理。

该方法适用于所有溶洞、岩溶裂隙的的填充及坍孔处理。施工方法简单，填充效果较好，但造价相对较高。

5、钢护筒跟进法

（1）内护筒施工

当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊车（或桩机自身）把内护筒放至孔底。内护筒内径应大于桩直径20 cm，长度L=(h+3)m(h 为地质超前钻确定的溶洞高度)。

（2）内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部空隙的处理

在内护筒底部及顶部1m范围内回填C15素混凝土，中部回填土石混合物。待混凝土达到70%强度后，重新冲孔，穿过溶洞后，按正常工艺施工。

此方法适用于特大溶洞（溶洞高度大于3米）、无填充物溶洞、半填充溶洞或溶洞上方有较厚的砂砾层时时的处理。此种方法造价偏高，但对于加快工程进度有其优势。

四、结束语

本工程所采用的溶洞处理方法均为常规处理方法，采用以上几种方法处理后的已成型的18根桩基，经现场声测检验，全部桩基均为Ⅰ类桩，且不存在混凝土超量的现象，取得了较好的效果。以上几种方法具有施工方便、可操作性强、经济可行、效果明显等特点，对岩溶等复杂地质条件下的桥梁桩基施工具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]徐宗桃.岩溶地区冲击钻孔桩施工控制技术.城市建设理论研究.2011.11

[2]张晓明.浅析岩溶地区桥梁桩基施工技术.中国期刊网.2009.6

[3]徐金福. 浅谈桥梁施工中岩溶桩基施工技术 .科技与企业 .2012.4