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【摘要】在进行桥梁桩基础施工过程中，经常遇到不良的地质问题，如溶洞、溶孔、裂缝等情况，本文结合具体工程实践，对溶岩地区进行钻孔桩施工过程中遇到问题及处理措施作一探讨。
【关键词】溶岩 钻孔桩 问题 处理措施
一、概述
目前，在岩溶地区进行桥梁建设工程已是普遍的现象。由于溶洞隐藏在地下岩层中，难以准确预测其大小、位置及形状，且其上覆盖层地质情况直接影响到桩孔是否因溶洞漏浆而引起塌孔。因此，现场施工人员应根据地质勘测资料，在施工过程中密切注意钻进过程，认真做好记录，发现问题，应根据不同的情况断明原因，采取相应的措施进行处理，以保证钻孔质量。
二、工程概况：
广东省内某桥梁工程，工程主桥主墩基础采用φ230cm钻孔灌注桩，每墩设6根桩，按柱桩设计，最深厚桩长70m。主桥边墩基础采用φ150cm钻孔灌注桩，每墩设4根桩，按柱桩设计，桩长约为40m。引桥基础采用钻孔灌注桩，桩径为φ150cm、φ180cm，每墩设2根桩，按柱桩设计，最深桩长约85m。桥台基础采用钻孔灌注桩，桩径为φ120cm，0号台按摩擦桩设计，设8根桩，24号台按柱桩设计，设6根桩，最深桩长约62m。桩基均采用C30砼。另外，人行梯道设φ100cm摩擦桩4座（4*4）共16根。全桥共计桩基88根。根据地质勘测资料，有近八成的桩在桩基中心处出现溶洞。
三、地质情况
根据地质勘察报告资料，桩基地层由上而下为耕植土、填筑土、亚粘土、粘土、粉砂、淤泥、溶洞、全强风化砂页岩、溶洞、全强风化炭质灰岩、溶洞、微风化炭质灰岩。
四、施工前的准备
1、人员组织
（1）针对该桩基工程出现大量溶洞的情况，项目部成立了溶洞应急处理小组，专门编制了应急预案，首先从人员组织和机械设备方面加以落实，安排施工管理人员24小时在现场轮流值班，全面加强施工过程控制，一旦遇到问题及时进行协调和技术处理，并且将处理结果及时上报。
（2）组织技术人员对水文、地质勘探资料进行认真的研读、分析，综合各方面的意见，制定施工方案和安全技术保障措施。
（3）项目部总工程师根据现场监理和业主批准的施工方案，对现场施工管理和技术人员，以及作业队长与实际操作者，进行严密与细致的安全技术交底，交底要求详细掌握溶洞出现的分布部位，把每个桩孔的地质柱状图和施工方法单独列出，帮助施工管理人员溶洞的位置和大小规模作出基本的判断，并且对施工过程中可能出现的情况，提前作出处理方法和意见。
2、材料、设备配备
（1）备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业。
（2）预先做好少量的钢护筒，现场配备装载机、吊车、手推车等设备。
五、施工过程控制
本工程采用冲击桩机成孔工艺进行施工，桩机支撑点远离桩位，支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算，严禁将钻机直接支撑在孔口，同时钻机应用“八”字缆风绳拴拉。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。
1、当钻至溶洞顶1m左右时，首先准备足够的小片石或粗杂石（直径10～20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15～20cm），对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。
2、根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水、补浆。击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲砸固壁；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使鉆孔顺利穿过溶洞。
3、桩的套管钢护筒的内径为大于桩径150mm，并根据桩径的大小分别采用8～12mm厚的钢板卷制而成。采用的钢护筒长度为根据溶洞深度确定，分节运到现场。钢护筒的埋设过程为：第一节由人工埋设，使筒顶高出地面20cm，焊接第二节后，在护筒顶放置打板（5cm厚钢板制作），利用钻机提起钻头，将钢护筒冲击入土，然后冲孔，孔深达到护筒底后，再焊接第三节护筒，如此循环，直至达到需要深度。
护筒埋设好后，护筒中心与设计桩位中心偏差不得超过5cm，斜度不得大于1%。
4、对于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时，为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取护筒跟进法施工。具体做法为：首先将φ1.5m的钻头扩大至φ1.7m，正常钻进至溶洞上方约1m处，将钻头提起，用振动锤将内径1.5m、壁厚6mm的钢护筒砸至孔底，再将钻头直径改为φ1.5m继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1～1.5m的冲程将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。
遇较大的溶洞时，先在孔口附近准备好足够的块石、粘土、水泥。在洞顶打穿时，一旦发现漏浆，要迅速填堵，防止塌孔。一般溶洞洞顶击穿后，桩孔中泥浆会很快下降，此时要用铲车及时将准备好的块石、粘土、水泥按适当的比例抛入，直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此时可用冲锤进行适当挤压，反复抛块石、粘土、水泥，直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止，最后补充满泥浆再重新成孔，溶洞较大的最好等1～2天后再重新冲孔成桩。
有的大溶洞需要打钢护筒的桩基，先用桩机锤成孔至溶洞顶，并采用高密度护壁泥浆，然后移开桩机，采用60kW以上的振动锤和25t以上的吊机配合，振打钢护筒。钢护筒采用分节吊装焊接，分节高度为8～10m，孔口对焊，振打入桩孔内，一般每节振打只需5～20分钟（不包括吊装焊接）。
5、钻孔达到设计标高并清孔后，对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合，孔底泥浆沉淀厚度等进行检查，报请现场监理工程师检查合格后，进行清孔。 采用掏渣法进行清孔，要求用手摸泥浆无2mm～3mm大的颗粒为止，并使泥浆的相对密度减小到1.1～1.20。降低相对密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度逐渐降低达到所要求的清孔标准后，即可停止清孔。
6、钢筋笼、声测管制作和安装
钢筋笼制作采用箍筋成型法。制作后的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。钢筋骨架在钢筋加工场地分段制作，运至现场后吊入孔内，并在孔口进行焊接接长。焊接采用单面焊，焊缝长度须满足施工技术规范的要求。
首先，用1.5倍桩径的探孔器对桩孔进行试探，查明桩孔是否正常，然后钢筋骨架用吊车起吊，第一段存入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护筒口，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，钢筋骨架在下放时应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入，同时要注意观察孔内水位情况，如发生异常，马上停止，检查是否坍孔。
声测管采用内径57mm，壁厚3mm的钢管，以防砼浆漏入管内，声测管的底口用钢板焊严实，顶口也用钢板焊接，进行密封，以防砼漏入。
由于在下钢筋笼和导管的过程中，沉淀厚度可能会增大，因此必须采取二次清孔。具体方法是以导管作为作为吸泥泵的吸浆管进行抽浆法清孔。
7、水下混凝土的塌落度以18～22 厘米为宜，并有一定的流动度，浇注水下混凝土时先灌入的首批混凝土，其数量必须经过计算，使其有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m。必要时可采用储料斗。
浇注水下混凝土时，严禁导管提出混凝土面，派有专人测量导管埋置深度及管内外混凝土面的高差，及时填写水下混凝土浇注记录。同时，对浇注过程中的一切故障均要记录备案。
在浇注过程中，当导管内混凝土含有空气时，后续的混凝土宜通过溜槽慢慢地注入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入导管内，以免导管内形成高压气囊，挤出关节间的橡胶垫使导管漏水。见图1
图1隔水球式导管法施工工程序图
六、施工中应该注意的事项
1、钻头钻至溶洞顶时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出現斜孔，除采用抛填片石平衡钻头外，也可采用质量较大的钻头处理。
2、溶洞处理时，必须准备充足的粘土、片石、碎石、钢护筒等材料。
3、溶洞内泥浆浓度要大，比重不小于1.6。
4、水下混凝土的塌落度保持18～22 厘米为宜。
5、导管埋入混凝土的深度一般控制在2m～4m，特殊情况不得小于1m或大于6m。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。
6、当处理住漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆，要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。
七、结束语
在桩基施工过程中，我们通过以上几项控制处理措施，基本上顺利地解决了岩溶、砂砾地区桥梁钻孔桩的技术难题，成桩质量较好，经检测全部为Ⅰ类桩，取得了良好的工程质量和社会经济效益。
参考文献
[1] 李聪林.桥梁岩溶地基的处理方法，铁道标准设计， 2003
[2] 刘梦泽.岩溶地区桩基钻孔施工，.铁道标准设计， 2004
【关键词】溶岩 钻孔桩 问题 处理措施
一、概述
目前，在岩溶地区进行桥梁建设工程已是普遍的现象。由于溶洞隐藏在地下岩层中，难以准确预测其大小、位置及形状，且其上覆盖层地质情况直接影响到桩孔是否因溶洞漏浆而引起塌孔。因此，现场施工人员应根据地质勘测资料，在施工过程中密切注意钻进过程，认真做好记录，发现问题，应根据不同的情况断明原因，采取相应的措施进行处理，以保证钻孔质量。
二、工程概况：
广东省内某桥梁工程，工程主桥主墩基础采用φ230cm钻孔灌注桩，每墩设6根桩，按柱桩设计，最深厚桩长70m。主桥边墩基础采用φ150cm钻孔灌注桩，每墩设4根桩，按柱桩设计，桩长约为40m。引桥基础采用钻孔灌注桩，桩径为φ150cm、φ180cm，每墩设2根桩，按柱桩设计，最深桩长约85m。桥台基础采用钻孔灌注桩，桩径为φ120cm，0号台按摩擦桩设计，设8根桩，24号台按柱桩设计，设6根桩，最深桩长约62m。桩基均采用C30砼。另外，人行梯道设φ100cm摩擦桩4座（4*4）共16根。全桥共计桩基88根。根据地质勘测资料，有近八成的桩在桩基中心处出现溶洞。
三、地质情况
根据地质勘察报告资料，桩基地层由上而下为耕植土、填筑土、亚粘土、粘土、粉砂、淤泥、溶洞、全强风化砂页岩、溶洞、全强风化炭质灰岩、溶洞、微风化炭质灰岩。
四、施工前的准备
1、人员组织
（1）针对该桩基工程出现大量溶洞的情况，项目部成立了溶洞应急处理小组，专门编制了应急预案，首先从人员组织和机械设备方面加以落实，安排施工管理人员24小时在现场轮流值班，全面加强施工过程控制，一旦遇到问题及时进行协调和技术处理，并且将处理结果及时上报。
（2）组织技术人员对水文、地质勘探资料进行认真的研读、分析，综合各方面的意见，制定施工方案和安全技术保障措施。
（3）项目部总工程师根据现场监理和业主批准的施工方案，对现场施工管理和技术人员，以及作业队长与实际操作者，进行严密与细致的安全技术交底，交底要求详细掌握溶洞出现的分布部位，把每个桩孔的地质柱状图和施工方法单独列出，帮助施工管理人员溶洞的位置和大小规模作出基本的判断，并且对施工过程中可能出现的情况，提前作出处理方法和意见。
2、材料、设备配备
（1）备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业。
（2）预先做好少量的钢护筒，现场配备装载机、吊车、手推车等设备。
五、施工过程控制
本工程采用冲击桩机成孔工艺进行施工，桩机支撑点远离桩位，支点距离应根据可能造成坍塌范围进行估算，严禁将钻机直接支撑在孔口，同时钻机应用“八”字缆风绳拴拉。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移或沉陷。
1、当钻至溶洞顶1m左右时，首先准备足够的小片石或粗杂石（直径10～20cm）和粘土，粘土要做成泥球（φ15～20cm），对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1～1.5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。
2、根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水、补浆。击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物（比例1：1），冲砸固壁；当为砂层、卵石层时还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使鉆孔顺利穿过溶洞。
3、桩的套管钢护筒的内径为大于桩径150mm，并根据桩径的大小分别采用8～12mm厚的钢板卷制而成。采用的钢护筒长度为根据溶洞深度确定，分节运到现场。钢护筒的埋设过程为：第一节由人工埋设，使筒顶高出地面20cm，焊接第二节后，在护筒顶放置打板（5cm厚钢板制作），利用钻机提起钻头，将钢护筒冲击入土，然后冲孔，孔深达到护筒底后，再焊接第三节护筒，如此循环，直至达到需要深度。
护筒埋设好后，护筒中心与设计桩位中心偏差不得超过5cm，斜度不得大于1%。
4、对于特大型溶洞或半充填的溶洞或溶洞上方有较厚的沙砾层时，为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，采取护筒跟进法施工。具体做法为：首先将φ1.5m的钻头扩大至φ1.7m，正常钻进至溶洞上方约1m处，将钻头提起，用振动锤将内径1.5m、壁厚6mm的钢护筒砸至孔底，再将钻头直径改为φ1.5m继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1～1.5m的冲程将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。
遇较大的溶洞时，先在孔口附近准备好足够的块石、粘土、水泥。在洞顶打穿时，一旦发现漏浆，要迅速填堵，防止塌孔。一般溶洞洞顶击穿后，桩孔中泥浆会很快下降，此时要用铲车及时将准备好的块石、粘土、水泥按适当的比例抛入，直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此时可用冲锤进行适当挤压，反复抛块石、粘土、水泥，直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止，最后补充满泥浆再重新成孔，溶洞较大的最好等1～2天后再重新冲孔成桩。
有的大溶洞需要打钢护筒的桩基，先用桩机锤成孔至溶洞顶，并采用高密度护壁泥浆，然后移开桩机，采用60kW以上的振动锤和25t以上的吊机配合，振打钢护筒。钢护筒采用分节吊装焊接，分节高度为8～10m，孔口对焊，振打入桩孔内，一般每节振打只需5～20分钟（不包括吊装焊接）。
5、钻孔达到设计标高并清孔后，对孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合，孔底泥浆沉淀厚度等进行检查，报请现场监理工程师检查合格后，进行清孔。 采用掏渣法进行清孔，要求用手摸泥浆无2mm～3mm大的颗粒为止，并使泥浆的相对密度减小到1.1～1.20。降低相对密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度逐渐降低达到所要求的清孔标准后，即可停止清孔。
6、钢筋笼、声测管制作和安装
钢筋笼制作采用箍筋成型法。制作后的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。钢筋骨架在钢筋加工场地分段制作，运至现场后吊入孔内，并在孔口进行焊接接长。焊接采用单面焊，焊缝长度须满足施工技术规范的要求。
首先，用1.5倍桩径的探孔器对桩孔进行试探，查明桩孔是否正常，然后钢筋骨架用吊车起吊，第一段存入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护筒口，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，钢筋骨架在下放时应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入，同时要注意观察孔内水位情况，如发生异常，马上停止，检查是否坍孔。
声测管采用内径57mm，壁厚3mm的钢管，以防砼浆漏入管内，声测管的底口用钢板焊严实，顶口也用钢板焊接，进行密封，以防砼漏入。
由于在下钢筋笼和导管的过程中，沉淀厚度可能会增大，因此必须采取二次清孔。具体方法是以导管作为作为吸泥泵的吸浆管进行抽浆法清孔。
7、水下混凝土的塌落度以18～22 厘米为宜，并有一定的流动度，浇注水下混凝土时先灌入的首批混凝土，其数量必须经过计算，使其有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m。必要时可采用储料斗。
浇注水下混凝土时，严禁导管提出混凝土面，派有专人测量导管埋置深度及管内外混凝土面的高差，及时填写水下混凝土浇注记录。同时，对浇注过程中的一切故障均要记录备案。
在浇注过程中，当导管内混凝土含有空气时，后续的混凝土宜通过溜槽慢慢地注入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入导管内，以免导管内形成高压气囊，挤出关节间的橡胶垫使导管漏水。见图1
图1隔水球式导管法施工工程序图
六、施工中应该注意的事项
1、钻头钻至溶洞顶时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出現斜孔，除采用抛填片石平衡钻头外，也可采用质量较大的钻头处理。
2、溶洞处理时，必须准备充足的粘土、片石、碎石、钢护筒等材料。
3、溶洞内泥浆浓度要大，比重不小于1.6。
4、水下混凝土的塌落度保持18～22 厘米为宜。
5、导管埋入混凝土的深度一般控制在2m～4m，特殊情况不得小于1m或大于6m。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。
6、当处理住漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆，要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。
七、结束语
在桩基施工过程中，我们通过以上几项控制处理措施，基本上顺利地解决了岩溶、砂砾地区桥梁钻孔桩的技术难题，成桩质量较好，经检测全部为Ⅰ类桩，取得了良好的工程质量和社会经济效益。
参考文献
[1] 李聪林.桥梁岩溶地基的处理方法，铁道标准设计， 2003
[2] 刘梦泽.岩溶地区桩基钻孔施工，.铁道标准设计， 2004