桥梁桩基溶洞处理施工技术
发布者：君小豪
一、溶洞的形成
溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解形成一个或多个溶洞。
溶洞虽然可以使用地质勘探技术进行对其研究，但是也只是能够对其存在及大概位置给予确定，而无法准确的堪测出溶洞的大小以及形状，因此很难避免溶洞给施工带来的诸多困扰，具体在桩基础的施工中，当遇到有地下溶洞的时候，一般会出现以下现象：
①孔内的泥浆水面下降缓慢并最终达到稳定，这就说明地下溶洞有间断、不发育且溶洞体积较小。这种溶洞一般危害较小，对桩基施工不会造成实质上的影响，因此可以不作处理，正常施工即可。
②孔内的泥浆下降迅速，这时地面可能出现了两种情况，第一种是洞口无异常，表明溶洞顶以上的覆盖层比较结实，能够很好的支撑地面的重物，但是为了保证安全，还是要立即把机械移走；第二种情况是洞口有了崩塌现象，应立即将钻机移走。
③孔内的泥浆突然消失，且洞口附近地面突然塌陷，这种情况一般发生在溶洞位置比较浅且体积大的时候，溶洞顶部地质较为软弱，不能够对地面重物提供足够的支撑力，一般此类危害的突发性比较强，使钻机直接倾斜，甚至掀翻，使施工人员来不及对其作出反应，因而对于人、机都危害非常大。
三、溶洞桩基施工过程中出现的问题及处理方法
1、坍孔
如果有透水层，当冲击到溶洞后，犹豫突然楼江造成水头高度集聚下降，透水层失稳，形成漏斗状坍孔。坍孔的原因有护筒脚底周围漏水，孔内水位下降，或在潮汐河流中涨潮时，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，一级护筒周围堆放重物或机械震动等，均有可能引起坍孔。
①坍孔的预防：坍孔的预防在于“常看，常补“常看就是要求各地层地质情况做到心数有数，随时注意钻进情况，随时观察水位情况。“常补”就是当钻进松散粉砂土或者流砂中时，要及时补充较大的比重，粘度的泥浆，甚至可补充投入参有片石或卵石的粘土，此外，要有专人负责补水，以保证钻孔内必要的水头高度
②坍孔后的处理
A当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻孔。
B当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在坍孔的喇叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实再重新钻孔。
2斜孔
①原因：犹豫溶洞面倾斜或出现探头石致使钻头沿软土层部位下滑造成斜孔。
②处理方法
A扩孔纠编法：此方法适合于浅孔阶段中（一般不超过10m）钻孔已偏斜严重的情况下，采取加长粗径钻具，并使用比原钻具直径至少大一级的钻具，从孔口或者从孔口管底部位置扩下去，可以扩大处理符合要求的钻机，矫正钻机的方向，防止继续钻进中该孔偏斜严重发生的情况出现。
B短钻具法：在松软岩层或者厚度大的覆盖层中钻进时，当钻孔产生一定偏斜后，可利用较短的粗径钻具进行矫正，因为在上述地质条件下钻孔，孔径一般比较大，而短钻具在较大孔径内较易改变方向。主要通过用轻压力满转速的操作方法，钻具会因自重垂向钻进。
C换径法：主要用比原正常钻具小一级或者两级直径长度短于1.5m的钻具钻进。因为短细的钻具可在较大的孔径内接近垂直状态。
D扫孔法：此方法是在某一灌浆段钻孔结束时进行孔斜测量，发现偏斜超过允许值情况下，先补进行纠偏处理，按正常程序继续灌浆，当快要结束时，用比例为0.5（或者0.6）：1的浓浆置换出孔内稀浆，并待凝24—28小时后扫孔（用钻具扫除孔壁和孔底的障碍物）。
3漏浆
①在冲击成孔中，由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相同，泥浆迅速流走，水头高度急剧下降，造成漏浆，施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,要及时回填片石、粘土冲击造壁,并马上补水,防止水头高度继续下降。
②意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。
4埋钻
埋钻是由坍孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外,如果未及时提钻,漏浆后坍孔,钻头便被埋在孔中。
①人工挖土钢护筒跟进法。桩孔进尺10m以内,地下水易于控制,没有大的承压力,人可以下到桩孔中去边挖坍落的泥石,边护筒跟进,一直挖到钻头位置,护筒也跟进到钻头位置。
②真空吸渣法。将导管置于坍孔的底部,用9 m3 空压机通过50～66 mm 钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于坍孔石头的粒径不大于25 mm的情况。
③还可用强力泵冲孔，以求用冲洗液冲散坍塌物，并排出孔外，才强力开泵的情况下串动钻具，并逐步扩大串动范围，此方法可针对于不太严重的埋钻事故。
④若填埋很厚，其程度比较严重，上述方案都无法实施的情况下，可将填埋物以上的钻杆反上来，然后下入同径钻具送水钻进，待将填埋物钻掉，并冲洗干净后用丝锥捞取事故钻具
5 其它注意问题
① 遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌掉锤现象。
② 混凝土坍落度以18～20cm为宜；浇筑导管必须密闭良好，浇筑时先放置隔水塞，浇注混凝土必须连续、快速；混凝土灌注比理论计算偏大是孔中有浆浸入溶洞，在溶洞地区浇筑桩基混凝土应增加，备料应不少于八十立方米。
四、溶洞处理的原则
①每根桩必须由地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，画图列表，未制订详细施工方案提供详实依据。
②对填充进行土工试验，分析其物理力学性能，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。
③根据地质钻探资料及填充物状况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。
④对每种处理方案，都要进行仔细的计算，施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。
五、溶洞处理方案
1.片石粘土筑壁法
溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土和 整包水泥(按1 m3：3 m3：0．75 t比例，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石)回填冲击，用0．5～0．8 m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土和 整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，坐落在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的坍孔。严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成坍孔，导致钻头被埋在孔内,护筒埋置采用钢护筒跟进法。
2.常规成孔法
当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水的情况下，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂直数量有多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地址情况施工，采用冲击钻成孔，洞内的图纸和溶洞外的图纸没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工
3.钢护筒跟进法
溶洞较大，单层或者多层溶洞成垂直穿珠带状情况下，采用钢护筒跳进法施工，该方法就是一边冲孔，一边接高护筒，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，当桩孔穿过多个溶洞并且成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个位置堵漏。
4.注浆法
溶洞层数较多，为串珠状，溶洞位置勘测准确，溶洞大于0.5m小于3m，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起坍方的情况下，采用预先压注水泥浆，待水泥浆压注工作完成24小时后开始钻进。压注时压力控制不大于0.4Mpa，并直到稳定两秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻孔冒浆为止。
5.帷幕注浆法
针对高度大于8m的溶洞，采用帷幕注浆法，注浆采用水泥砂浆注浆，单管注浆，注浆压力为0.5—1.0Mpa，注浆范围为整个溶洞高度，帷幕的范围以桩中心以外5m，每隔一米提管一次，注浆孔间距3—5m，根据测量放样成梅花形布置。在距离桩周边5米的范围布置钻孔位置，钻孔位置不得随意调整，钻孔位置需设置护桩。选用合适地质钻机或者潜孔钻机并配置好压浆机，保证注浆工作与钻桩工作同步，成孔空闲时间不宜过长。钻孔采用隔行跳打，不得漏钻，要求孔壁垂直。成孔后，及时安放注浆管，连接注浆机，调整设备，拌合水泥浆，拌合好的浆液中不得有结块，确保设备工作正常。先将注浆管位置设置在距离孔底0.5m处，注浆开始采用0.4Mpa的注浆压力，在预定的位置上，采用低压送浆，在浆液充足后采用1.0Mpa的压力持压应大于10分钟，然后提管1m，继续下一阶段的注浆工作。
