冲孔灌注桩施工遇到溶洞的处理方法及其施工质量控制对策探析

蓝垚锰

（广西交通设计集团有限公司，南宁530029）

1 工程概况

广西百色某项目属于II 类场地，地基基础等级为甲级，该项目总建筑面积为85 231.2m2，为地下1 层+地上30 层结构，地下室可以连接成一个整体，由5 栋建筑物构成。由于该地区为喀斯特地貌，地质条件复杂程度较高，前期地质勘察报告中确定岩溶不良地质存在复杂多变情况。根据前期地质勘察报告结果，本次施工采用冲孔灌注桩施工模式，冲孔灌注桩桩径为1.2～1.8m，桩长为18～30m，数量为320 根。桩端持力层为较为完整石灰岩层，桩端阻力为7450kPa，部分桩端持力层阻力为4550kPa，冲孔灌注桩进入持力层深度在0.50m 以上。

2 施工工艺流程

2.1 施工准备

首先，在钻机安装阶段，应尽可能增加钻机触地面积，进行枕木合理安放。并在桩基后侧，利用缆绳，将钻机张拉固定。同时，在钻孔周边预制溶洞位置钢护筒设置的基础上，为避免突发风险，可以增加一定数量的钢护筒设置[1]。

其次，在前期施工材料、设备准备完毕之后，可以在钻孔口周边位置进行探测。即在施工前期根据桩位300cm 范围内的管线分布情况，事先对重要管线、邻近建筑物进行防护处理。同时在进入砂层前期，要储备一定量的黏土和片石。具体黏土、片石储备量可以根据本项目遇到的溶洞大小确定。在这个基础上，对于地质资料中出现的溶洞桩基础，可以适当增加泥浆制备量及稠度，以便避免施工阶段出现的漏浆情况。

2.2 过程控制

对于一般溶洞，可以结合地质报告、场地周边情况，准备回填材料及回填设备。其中回填材料主要为15.0MPa 强度、粒径约为35cm 的花岗岩，黏土应为优质黏土，黏土与花岗岩比例为1/3；而在设备准备阶段，可以准备1 台专门的挖掘机，以便保证回填物料及时供给。

在桩基冲孔阶段，可以根据泥浆比重，适当加入黏土（或者膨胀土），进行浆液制备。首先进行预注浆处理，调整注浆压力约为0.15MPa，充分填充溶洞、裂隙，保证顶部顺利返浆。

其次，对于高度小于100cm 的小型溶洞，可以采用轻锤慢打的方式，将溶洞顶击穿。在溶洞顶击穿之后，进行扫孔。在确定溶洞内进尺无卡顿后，依据轻压钻进的原则，每进尺一段进行一段回填，直至冲孔灌注桩桩底。若在钻孔阶段，孔内泥浆水位出现不正常下降，应立即进行片石、黏土回填，以避免孔洞坍塌；若在钻孔阶段出现泥浆面下降可以依据1/3 的比例，进行黏土、片石回填。同时利用桩锤作用，控制片石、黏土堆积边角约45°，回填高度在溶洞顶板上部约100cm。

最后，对于高度为100～300cm 且为半填充、填充式溶洞，可以首先向其内部填充片石、注水泥浆、砂混合物。随后利用小冲程，冲击片石，并促使片石进入溶洞边缘，形成严密的泥浆碎石外护壁。在水泥浆初步堵塞片石空隙24h 且水泥强度达到2.50MPa 后，可持续冲击直至溶洞击穿；而对于高度为100～300cm 且为空洞的溶洞，可以首先利用超前钻孔的方式，向孔内进行混凝土干料（42.5#普通硅酸盐水泥）灌注直至填满溶洞。随后在混凝土干料达到2.50MPa 后，进行冲孔施工。

此外，在溶洞高度超出300cm 且与其他溶洞距离较大时，可采用大小钢护筒法处理方法。即选择护筒内径超出设计桩径约18cm 的内护筒，若存在第2 层溶洞，则可以选择外径比上层内护筒内径小约3.50cm 的内护筒。钢护筒厚度为120cm，同时预先埋设外钢护筒至覆盖层顶面。在冲孔桩冲击值溶洞顶部后，利用小冲锤持续冲击。随后利用100t 沉拔桩机作为辅助装置，促使下沉内钢护筒顺利进入溶洞底部岩面。

2.3 移动设备

在前一根桩灌注完毕之后，施工方可以第一时间将冲孔灌注阶段所产生垃圾、废料清除出施工场地。随后利用同样的方法，进行下一个冲孔灌注桩的施工作业。

3 技术控制要点

3.1 测量定位技术要点

施工方应利用全站仪或者其他测量设备，对施工方案中定位桩的中心点进行再次探测，以保证遇到溶洞后桩位护筒孔径、桩位中心点与设计要求相符。一般在具体施工阶段，需要控制护筒超出原始地面位置50.0cm，护筒中心与桩位中心点偏差在5.0cm 以下。结合广西百色市某项目地质资料，具体测量作用可以选择超前钻详细勘测方式：（1）依据一桩一钻的原则，进行钻孔位置设置；（2）根据超前钻勘探资料，对所遇到的溶洞进行合理划分，逐步确定溶洞深度和高度；（3）与监理单位、设计单位合作，结合本项目实际情况及现有广西岩溶地区桩基处理案例，综合考虑施工质量、施工工期、施工安全、施工成本等因素，确定溶洞处理方案。

3.2 成孔技术要点

成孔技术控制是质量控制的要点。在具体施工阶段，应恰当选择钻进技术参数，严格贯彻落实勤松绳、勤捞渣的原则。在冲孔开始阶段，依据低锤密击的原则，控制锤高约为60cm。在孔深达到护筒下方300cm 后增加锤行进冲程，并提高锤高至约180cm 处，随后转入正常运行状态，开始连续冲击。同时，为了避免冲孔阶段出现泥浆泄露、孔洞坍塌情况，施工方在冲孔阶段应定期测量泥浆密度。并结合土层情况，控制泥浆相对密度为1.25～1.50。在设计深度达到之前，可以每冲进150cm进行一次排渣，并定期补充泥浆。

3.3 混凝土灌注技术要点

在混凝土灌注阶段，应严格依据混凝土强度，开展混凝土级配测试。并依据实验结果，确定混凝土配合比，一般每盘混凝土搅拌时间应控制在1.0～2.0min，坍落度应为18.0～22.0cm。考虑到广西百色市田阳县某项目灌注期间极易遇到暗河，因此，可以采用水下灌注的方式。在灌注期间，控制混凝土导管管地与孔底位距离约为300～500cm，控制导管上升速度在2.0m/h 以上。

4 结语

综上所述，广西喀斯特地区工程施工困难较大，不仅无法对冲孔灌注桩进行逐根勘测，而且无法全面掌握每一根成桩阶段遇到的特殊情况。因此，为了有效应对具体施工阶段出现的特殊风险，施工方应结合前期勘测资料，预先制订不同情况下岩溶地区的处理方案。选择经验丰富的操作人员，对钻探过程进行全面观察，保证作业地区地质岩溶问题的有效处理，控制冲孔灌注桩施工质量与施工进度一致。