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摘要：今年来岩溶地区的建设工程越来越多，克服岩溶地区桩基施工难度已变得越来越重要。本文首先介绍了岩溶，然后对岩溶地址桩基施工中的技术难点作了分析，并提出了相应的处理措施，为今后类似工程提供了一定的借鉴与参考。
关键词：岩溶地质工程桩风险分析应对措施
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
岩溶是指含有二氧化碳的地表水和地下水对可溶性岩石(特别是碳酸盐类岩石)的长期溶蚀作用而形成的各种溶槽、落水洞、塌陷、漏斗、暗河、溶洞等岩溶(喀斯特)现象的总称。可溶性岩石在我国西南、华南地区广泛分布，在铁路、交通、水利以及工业与民用建筑的地基工程中经常遇到。灰岩在云南分布面积广，由于这些岩溶地层被其后来次生的风化或残积物所填充、覆盖，深埋于地下，给地基工程特别是桩基工程的施工带来了不可预见的风险，直接影响工程质量和施工安全。如何有效地应对岩溶地区桩基施工风险已变得越来越重要。本文根据云南岩溶地区为例，探讨了桩基施工常见难点以及应对的技术措施。
1 桩基施工难点
由于岩溶和土洞在地下水的作用下不断发展，可能造成地面发生塌陷或加剧地面塌陷，具有长期性、不可预见性、随机性和突发性等特点，因此其危害性大。岩溶、土洞及地面塌陷对场地和地基稳定性影响很大，对抗震设计很不利，影响地面建（构）筑物正常运行和地面设施安全。在岩溶地区进行冲孔桩施工，易出现漏浆、塌孔、卡锤、埋锤等现象，施工中遇到较大溶洞时可能会出现大面积塌孔，造成桩机全部跨倒，涉及到施工人员人身安全。
2 应对技术
2.1 溶土洞勘察
为了避免岩溶地区桩基施工的风险和建筑物的安全，最可靠的方法是加强对地质的勘探，利用钻探和物探的方法，查明基岩的地质情况。对于工程桩，根据桩径的大小通常采用1 桩1 钻或1 桩多钻的方法，充分掌握溶洞的实际情况。当桩径≤1.2 m时，采用1 桩1 钻，当桩径＞1.2 m并且＜1.8 m时，采用1 桩2 钻，当桩径≥1.8 m时，采用1 桩3 钻。
2.2 地质勘查及施工前预处理技术
对地质勘查已发现及超前钻中发现溶洞的桩可采用以下方法进行处理：
（1） 对土洞、小型溶洞的预处理
对土洞、小型溶洞采用袖阀管注浆处理。从已揭示的需处理的桩孔位为基准，在桩孔周边布设4 个注浆孔（图1），对相邻2 条桩或几条桩距离较近且均有溶洞探明时，可将这几条桩探明的溶洞作为一个联通的溶洞进行处理。
图1 桩周边注浆孔布置
根据注浆材料及注浆参数可参考表1，具体处理细节应在施工前进行现场及室内实验，必要时对各项参数进行修正。溶洞、土洞处理边界的注浆孔采用水玻璃+ 水泥浆的双液浆，中央注浆孔采用水泥浆、水泥砂浆、水泥粉单液浆，注浆顺序为先边界孔再中央孔。
表1 注浆参数一览表
（2） 对中、大型溶洞的预处理
对中、大型溶洞采用泵送低标号素混凝土处理。可采用钻机成φ110 mm孔，由地面插入多根PVC管（兼做排气孔）至溶洞洞顶内，利用混凝土输送泵通过φ100 mm钢管往洞内泵送水泥砂浆或低标号素混凝土，直至灌满溶洞。
（3） 对特大型溶洞的预处理
对特大型溶洞采用吹填砂+ 泵送低标号素混凝土处理的方法。可采用钻机成φ110 mm孔，由地面插入多根PVC管（兼做排气孔）至溶洞洞顶内，先吹填砂，再利用混凝土输送泵通过φ100 mm钢管往洞内泵送水泥砂浆或低标号素混凝土，直至灌满溶洞。
2.3 桩基施工应对技术
当冲孔桩施工过程中发现有漏浆、塌孔等情况出现时，一般可确定为发现溶洞。对施工中发现的溶洞采用片石+黏土筑壁法处理或钢护筒法施工。
2.3.1 片石黏土筑壁法
对施工中发现的小溶洞（洞高小于2 m），漏浆较少，未出现泥浆液面严重下降，未出现塌孔等情况时采用片石黏土筑壁法进行处理。溶洞内高度不太高，一般在2 m以内，溶洞内无填充物或有软塑状填充物，存在漏水现象，护筒内水头高度较难保持时，可采用片石加黏土(按1∶1 体积比)回填冲击，使其形成泥石护壁。反复多次回填片石黏土及反复冲击，直至形成泥石护壁不再漏浆为止。采用该方法时需注意以下几点：
（a） 施工中需經常检查泥浆液面高，不能出现浆液下降太多，否则易塌孔；
（b） 待片石+ 黏土回填至不漏浆时，再进行二次成孔；
（c） 在处理过程中如出现多次处理无效果或出现塌孔等恶化情况时，按照钢护筒法进行施工。
2.3.2 钢护筒法
对施工中发现有较大溶洞（洞高大于2 m）漏浆严重、泥浆液面严重下降、出现塌孔等不良情况时，或采用片石黏土筑壁法无法处理时，可以采用钢护筒法进行处理。对桩孔穿过多个溶洞、上层溶洞已采用片石黏土筑壁法处理的桩孔，在下面冲孔时易出现已形成的护壁坍塌漏水并无法解决时，也可采用钢护筒法进行处理。对需采用钢护筒法处理的桩孔先将桩孔回填至不再漏浆，不出现塌方时为止。而后按钢护筒施工工艺进行处理：（1） 钢护筒选择φ1.2 m及以下的桩采用厚14 mm钢板加工的钢护筒，φ1.4 m及以上的桩采用厚16 mm钢板加工的钢护筒。护筒内径与设计桩径相同。护筒分节制作，分节高度为6.0 m～8.0 m。
（2） 钢护筒就位下沉
钢护筒采用吊机吊装至需处理桩孔位置，分节吊装焊接，并采用振动锤将钢护筒下沉至岩面，每节钢护筒下沉时间较短。钢护筒顶需高于地面0.5 m～1.0 m。
（3） 冲击成孔及护筒跟进
当钢护筒下沉至岩面后，采用一般冲孔桩施工工艺进行成孔施工。成孔施工中根据在已下沉钢护筒底是否还存在溶洞，确定钢护筒是否需跟进，即一面冲孔一面接高护筒，并将其震动下沉至已完成的孔内，以隔断溶洞内地下水等的活动。
（4） 当采用上述步骤完成成孔任务后，可按照冲孔桩施工工艺进行下一步工序施工。片石黏土筑壁法与钢护筒法如图2 所示。
图2 岩溶处理方法大样
2.3.3 全回转全套管法
随着建筑工程机械技术的发展，目前出现了一种全回转全钢套管钻机，它具有强大的扭矩、压入力及刀头，可完成对硬岩层的切割钻进，其钻进的岩石强度可达到150 MPa～200 MPa。全回转钻机在成孔及混凝土浇筑过程中均由全套管进行护壁，不需要回填块石和黏土，不用另下套管，利用其自身的垂直度调节性能，及钻速、钻压、扭矩的自动控制性能，完成溶洞的钻进任务(图3)。
在进行溶洞中的混凝土灌注时，不起拔套管，灌注完混凝土后再拔出套管，混凝土中添加适量的速凝剂，防止拔出套管后混凝土浆体的流失。因此，需通过现场试验，准确控制套管的拔出时间。
3 结语
岩溶地区地质条件复杂，应对桩基施工风险必须因地制宜，对施工技术风险进行评估，选择经济合理的处理方案。本文提及的一些技术措施具有较强的可操作性和经济性，对于在类似环境及地质条件下的桩基施工方面提供了一定的参考与借鉴。
参考文献
［1］李小青,乌效鸣.钻孔灌注桩孔壁稳定性分析［J］.地质与勘探,2001(2):74- 76.
［2］中国建筑科学研究院.JGJ120—99 建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，1999.
［3］焦映辉，赵应朝.钻孔灌注桩常见事故原因分析及预防措施［J］.施工技术,2011(13):51- 53,68.
关键词：岩溶地质工程桩风险分析应对措施
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
岩溶是指含有二氧化碳的地表水和地下水对可溶性岩石(特别是碳酸盐类岩石)的长期溶蚀作用而形成的各种溶槽、落水洞、塌陷、漏斗、暗河、溶洞等岩溶(喀斯特)现象的总称。可溶性岩石在我国西南、华南地区广泛分布，在铁路、交通、水利以及工业与民用建筑的地基工程中经常遇到。灰岩在云南分布面积广，由于这些岩溶地层被其后来次生的风化或残积物所填充、覆盖，深埋于地下，给地基工程特别是桩基工程的施工带来了不可预见的风险，直接影响工程质量和施工安全。如何有效地应对岩溶地区桩基施工风险已变得越来越重要。本文根据云南岩溶地区为例，探讨了桩基施工常见难点以及应对的技术措施。
1 桩基施工难点
由于岩溶和土洞在地下水的作用下不断发展，可能造成地面发生塌陷或加剧地面塌陷，具有长期性、不可预见性、随机性和突发性等特点，因此其危害性大。岩溶、土洞及地面塌陷对场地和地基稳定性影响很大，对抗震设计很不利，影响地面建（构）筑物正常运行和地面设施安全。在岩溶地区进行冲孔桩施工，易出现漏浆、塌孔、卡锤、埋锤等现象，施工中遇到较大溶洞时可能会出现大面积塌孔，造成桩机全部跨倒，涉及到施工人员人身安全。
2 应对技术
2.1 溶土洞勘察
为了避免岩溶地区桩基施工的风险和建筑物的安全，最可靠的方法是加强对地质的勘探，利用钻探和物探的方法，查明基岩的地质情况。对于工程桩，根据桩径的大小通常采用1 桩1 钻或1 桩多钻的方法，充分掌握溶洞的实际情况。当桩径≤1.2 m时，采用1 桩1 钻，当桩径＞1.2 m并且＜1.8 m时，采用1 桩2 钻，当桩径≥1.8 m时，采用1 桩3 钻。
2.2 地质勘查及施工前预处理技术
对地质勘查已发现及超前钻中发现溶洞的桩可采用以下方法进行处理：
（1） 对土洞、小型溶洞的预处理
对土洞、小型溶洞采用袖阀管注浆处理。从已揭示的需处理的桩孔位为基准，在桩孔周边布设4 个注浆孔（图1），对相邻2 条桩或几条桩距离较近且均有溶洞探明时，可将这几条桩探明的溶洞作为一个联通的溶洞进行处理。
图1 桩周边注浆孔布置
根据注浆材料及注浆参数可参考表1，具体处理细节应在施工前进行现场及室内实验，必要时对各项参数进行修正。溶洞、土洞处理边界的注浆孔采用水玻璃+ 水泥浆的双液浆，中央注浆孔采用水泥浆、水泥砂浆、水泥粉单液浆，注浆顺序为先边界孔再中央孔。
表1 注浆参数一览表
（2） 对中、大型溶洞的预处理
对中、大型溶洞采用泵送低标号素混凝土处理。可采用钻机成φ110 mm孔，由地面插入多根PVC管（兼做排气孔）至溶洞洞顶内，利用混凝土输送泵通过φ100 mm钢管往洞内泵送水泥砂浆或低标号素混凝土，直至灌满溶洞。
（3） 对特大型溶洞的预处理
对特大型溶洞采用吹填砂+ 泵送低标号素混凝土处理的方法。可采用钻机成φ110 mm孔，由地面插入多根PVC管（兼做排气孔）至溶洞洞顶内，先吹填砂，再利用混凝土输送泵通过φ100 mm钢管往洞内泵送水泥砂浆或低标号素混凝土，直至灌满溶洞。
2.3 桩基施工应对技术
当冲孔桩施工过程中发现有漏浆、塌孔等情况出现时，一般可确定为发现溶洞。对施工中发现的溶洞采用片石+黏土筑壁法处理或钢护筒法施工。
2.3.1 片石黏土筑壁法
对施工中发现的小溶洞（洞高小于2 m），漏浆较少，未出现泥浆液面严重下降，未出现塌孔等情况时采用片石黏土筑壁法进行处理。溶洞内高度不太高，一般在2 m以内，溶洞内无填充物或有软塑状填充物，存在漏水现象，护筒内水头高度较难保持时，可采用片石加黏土(按1∶1 体积比)回填冲击，使其形成泥石护壁。反复多次回填片石黏土及反复冲击，直至形成泥石护壁不再漏浆为止。采用该方法时需注意以下几点：
（a） 施工中需經常检查泥浆液面高，不能出现浆液下降太多，否则易塌孔；
（b） 待片石+ 黏土回填至不漏浆时，再进行二次成孔；
（c） 在处理过程中如出现多次处理无效果或出现塌孔等恶化情况时，按照钢护筒法进行施工。
2.3.2 钢护筒法
对施工中发现有较大溶洞（洞高大于2 m）漏浆严重、泥浆液面严重下降、出现塌孔等不良情况时，或采用片石黏土筑壁法无法处理时，可以采用钢护筒法进行处理。对桩孔穿过多个溶洞、上层溶洞已采用片石黏土筑壁法处理的桩孔，在下面冲孔时易出现已形成的护壁坍塌漏水并无法解决时，也可采用钢护筒法进行处理。对需采用钢护筒法处理的桩孔先将桩孔回填至不再漏浆，不出现塌方时为止。而后按钢护筒施工工艺进行处理：（1） 钢护筒选择φ1.2 m及以下的桩采用厚14 mm钢板加工的钢护筒，φ1.4 m及以上的桩采用厚16 mm钢板加工的钢护筒。护筒内径与设计桩径相同。护筒分节制作，分节高度为6.0 m～8.0 m。
（2） 钢护筒就位下沉
钢护筒采用吊机吊装至需处理桩孔位置，分节吊装焊接，并采用振动锤将钢护筒下沉至岩面，每节钢护筒下沉时间较短。钢护筒顶需高于地面0.5 m～1.0 m。
（3） 冲击成孔及护筒跟进
当钢护筒下沉至岩面后，采用一般冲孔桩施工工艺进行成孔施工。成孔施工中根据在已下沉钢护筒底是否还存在溶洞，确定钢护筒是否需跟进，即一面冲孔一面接高护筒，并将其震动下沉至已完成的孔内，以隔断溶洞内地下水等的活动。
（4） 当采用上述步骤完成成孔任务后，可按照冲孔桩施工工艺进行下一步工序施工。片石黏土筑壁法与钢护筒法如图2 所示。
图2 岩溶处理方法大样
2.3.3 全回转全套管法
随着建筑工程机械技术的发展，目前出现了一种全回转全钢套管钻机，它具有强大的扭矩、压入力及刀头，可完成对硬岩层的切割钻进，其钻进的岩石强度可达到150 MPa～200 MPa。全回转钻机在成孔及混凝土浇筑过程中均由全套管进行护壁，不需要回填块石和黏土，不用另下套管，利用其自身的垂直度调节性能，及钻速、钻压、扭矩的自动控制性能，完成溶洞的钻进任务(图3)。
在进行溶洞中的混凝土灌注时，不起拔套管，灌注完混凝土后再拔出套管，混凝土中添加适量的速凝剂，防止拔出套管后混凝土浆体的流失。因此，需通过现场试验，准确控制套管的拔出时间。
3 结语
岩溶地区地质条件复杂，应对桩基施工风险必须因地制宜，对施工技术风险进行评估，选择经济合理的处理方案。本文提及的一些技术措施具有较强的可操作性和经济性，对于在类似环境及地质条件下的桩基施工方面提供了一定的参考与借鉴。
参考文献
［1］李小青,乌效鸣.钻孔灌注桩孔壁稳定性分析［J］.地质与勘探,2001(2):74- 76.
［2］中国建筑科学研究院.JGJ120—99 建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，1999.
［3］焦映辉，赵应朝.钻孔灌注桩常见事故原因分析及预防措施［J］.施工技术,2011(13):51- 53,68.