评论・规划・鉴赏 Ｐｉｎｇｌｕｎ ｇｕｌｈｕａ Ｉｌａｎｓｈａｎｇ 建筑与发展 Ｊｉａｎ ＺｈｕＹｕ Ｆａ Ｚｈａｎ ・３７・ 岩溶地质条件下桩基础施工技术探讨 周体祥 广东珠三角城际轨道交通有限公司 ５１０３０８ 【摘要】溶洞区桩基础施工具有复杂性。本文探讨广东某地区岩溶发育特点，分析了岩溶区在桩施工中采取的若干措施，供借鉴使用。 【关键词】溶洞－ ． 岩溶地区桩基施工 ‘ ● １岩溶发育特点及对桩基施工影响 １．加强泥浆质量和比重的控制，其技术指标符合要求。优质的 在广东某地区岩层具有岩溶发育的灰岩层，一般情况是下覆基岩 强风化层裂隙发育，在地下水的长期作用下，出现灰岩破碎层或溶蚀 或溶洞。溶洞大多数为单层溶洞，双层溶洞和多层溶洞，局部为串 珠状溶洞。溶洞埋深差异较大，最浅约７ｍ左右，最深约４ ５ｍ左右， 大部分埋深在１ ５ｍ￣２０ｍ。充填与无充填各占约一半 溶洞区基岩面起 伏很大，某钻孔原先开孔岩面埋深仅２６．２ｍ，因钻具故障向东移动０． ７ｍ重新开孔，岩面埋深变为３４．５ｍ，两者落差８．３ｍ。溶洞按照其 填充状态可分为空洞、半填充和全填充，按照填充物质的性质可分为 粘性土、砂砾和流塑软土三类；按其漏水情况可分为漏水和不漏水两 类。此外溶洞发育的走向与河流的流向相同。溶洞大小差异显著，小 溶洞几厘米大溶洞２ ０多米。 ’ 全填充溶洞洞内已填满物质，在桩基施工过程中，不会发生漏浆 或有少量漏浆：部分填充带有裂隙溶洞，未充填量很大。岩层中存 在很大裂隙，在成孔进程中，泥浆流失量很大。空溶洞在桩基成孔 过程中，泥浆损失非常大。所以溶洞的存在对于桩基完整成孔构成致 命的威胁。比如，位于肇庆某桥梁工程的桩基施工，其中３ ３—２桩 在成孔过程中在接近溶洞顶板时就发生孔内急速漏浆，数分钟内，直 径近２ｍ的钻孔内泥浆液面下降达８ｍ左右，孔内静水压力的急剧下降导 致上部孔壁土层塌落、流失，从而引起更广范围的地表坍方，形成 直径达数十米的坍陷漏斗并使周边交通受到影响。 ２岩溶地区桩基钻孔旖工处理措施 目前溶洞发育地区的桩基础的设计和施工都是事先进行地质勘查钻 探，并绘出各个勘探孔的地质剖面柱状图，桩基础施工前，认真分析现 有地质钻探资料或超前钻探的地质资料，了解溶洞位置、大小与基本构 造，有无充填、顶板岩性和厚度以及钻探过程中多溶洞的描述。形成专 门的溶洞施工组织设计方案，必要时还要准备溶洞突发事故紧急预案。 这里需要强调指出的是，针对溶洞发育地区的地质勘查，应该根据具体 情况对个别岩溶复杂的桩位（墩位）进行２～４孔的地质勘察，以便揭示 溶洞之间的空间拓展关系和溶洞的发育特点，如必要时可采用特殊的物 探手段详查，以便有针对性地进行岩溶处理。 ２．１施工准备 １．做好施工调查及设计文件核对，调查清楚岩溶分布范围和大 小，地质及水文情况，溶洞填充物情况；掌握地质钻探过程中是否 有钻杆掉入及掉入时高程位置。 ２．对地质资料中出现溶洞的桩基础，应加大泥浆制备量，以应 付随时出现的失浆现象，同时根据需要加大泥浆稠度。 ３．钻孔口附近应作管线探测，对重要管线以及１临近建筑物提 前做好保护措施。 ’ ４．在钻孔口位置储备一定数量的粘土，并用纤维袋装好。同时 储备一定数量片石，储备量大小依据溶洞大小而定并确保及时调运。 ５．钻机安装时，尽量加大触地面积，安放足够枕木，在桩基 后侧用缆绳拉住稳定。 ６．在钻孔附近，储备一定数量钢护筒，以应突发事故。 ２．２处理措施 为使桩基钻孔施工顺利穿过岩溶发育地段，一般应采取以下措 旌： 泥浆取决于优质的粘土，同时在泥浆中掺入适量的水泥、纯碱和锯屑 等泥浆处理剂，可防止裂隙漏水及不稳定层。 ２．当岩面倾斜较大时，为防止钻头摆动撞击孔壁，造成偏孔或 塌孔。这时，应回填坚硬片石，以低冲程反复提砸，使孔底岩层出 现一个平台后再转入正常冲孔 ３．钻孔穿过高度０ｍ～３ｍ溶洞的处理方法。此类溶洞较小，且 溶洞内被流塑状粘土或其它充填或无充填物。针对这类溶洞全部用抛 填料的方法，夯填挤壁成孔。钻进过程中根据地质情况柱状图及听钻 头冲击岩层的响声，判断钻头是否接近溶洞顶板。接近顶板．时，要 减少冲程，并且提前向孔内填片石，使钻锤平衡冲击溶洞顶板。防 止由于溶顶岩层厚度、软硬不均造成斜孔。钻头穿透溶洞后，如泥 浆漏失应向孔内补浆，且向孔内抛填片石、袋装粘土，提升钻头冲 击夯挤固壁，在溶洞内钻头冲程控制在０．５４ｍ～Ｏ．８ｍ，反复投料钻进 直至穿过溶洞。 ４．钻孔穿过高度３ｍ～５ｍ的溶洞处理方法。此类溶洞较大，接 近溶洞顶板时减小冲程，并且提前向孔内填片石，使钻锤平衡冲击溶 洞顶部，防止由于溶洞顶板岩层厚度软硬不均造成斜孔。进入溶洞 时，根据洞内填充物的情况拟采用抛填物的方法处理。如发现大量漏 浆随向孔内注浆，以平衡孔壁的侧压力防止塌孔，并投放片石、袋 装粘土。防止抛填物流失，在抛入粘土、片石时，同时投入水泥球 或袋装水泥，待有一定强度后再开始钻进，使孔壁牢固。溶洞内的 充填物内不排除包有孤石或蜂窝状薄岩层，洞壁内参差不齐或存在半 边溶洞，且部分洞壁可能侵入桩孔形成探头石，加上布满溶沟的倾斜 岩面，使钻头底部处于软硬不同的非均质体，极易造成卡钻或偏孔。 发现问题应及时处理。 ５．钻孔穿过高度５ｍ～１０ｍ的溶洞的处理方法。根据地质情况分 析，桩基上部地质情况较为软弱，溶洞位置较深。针对此种情况， 从施工质量和安全及效益等方面考虑，准备采用冲击钻进成孔，严格 控制桩位中心位置，钻进过程中如发现轻微漏浆，向孔内抛投片石及 粘土，再钻进，如此反复抛填钻进。如果漏浆严重，防止由于孔壁 侧压力增大而发生坍孔，向孔内大量抛填片石及袋装粘土和或袋装水 泥，并及时补充泥浆，然后钻进。如果采用抛投的方法效果不好， 再采用下放钢护筒，钢护筒采用优质钢板制成，厚度为１ ０ｍ１１，护简 直径为桩径＋０．１ｍ。护筒按２ｍ和４ｍ长度分节制作，焊接质量保证 符合要求。钢护筒顶固定十字槽钢，用钻头（或振动锤）打入，打入 时严格控制中心位置及垂直度。钢护筒长度满足桩底至溶洞顶板距离 加２１１１。钢护简下至溶洞底板后，再回填１ｍ左右高的粘土冲击，防止 护筒底部漏浆。 ６．钻孔穿过高度大于１ Ｏｍ的溶洞处理方法 此类溶洞位置较深。溶洞较大，拟采用冲击钻成孔，全护简跟 进，保证成孔直径不小于桩径＋０．１ｉｌｌ（为下放钢护筒做准备），桩位准 确。因为溶洞太大，成孔后灌注砼不能保证钢护筒的强度，拟采用 下放双层钢护筒。外层钢护筒采用优质钢板制成，厚度为１ ０Ｉｌｌｍ，护 简直径为桩径＋０．１ｍ；内护筒厚度为６ｍｍ，直径为桩径。钻进时每钻 进２ ｎｌ焊接一节外护筒，至溶洞后再焊接４ｍ长护洞，钢护筒顶固定槽 钢，用振动锤打入，打入时严格控制中心位置及垂直度。内护筒分 节焊接，自由下落至孔底。两层护筒之间填砂状物使两层护筒同时受 建筑与发展 评论・规划・鉴赏 ３８‘ ＪｉａｎＺｈｕＹｕ ＦａＺｈａｎ Ｐｉｎｇｌｕｎ ｇｕｉｈｕａ Ｉｌａｎｓｈａｎｇ 力。 小冲程，采用小冲程钻进，由于顶板地层软硬不均，防止出现斜孔， ７、钻孔穿过多层溶洞的处理方法 或由于泥浆流失塌孔埋钻；在溶洞内钻进时小冲程造浆固壁，加大泥 钻孔施工时，遇到多层溶洞或串珠状溶洞群，需对钻探资料作详 浆稠度，确保固壁良好。 细分析。小溶洞和小溶洞群，一般都可采用回填黏土和小于１５ｃｍ的片 ３．基岩面的裂隙、溶槽往往与溶洞串通，地下水通过溶洞内的 石，夯实然后钻孔成孔。若多层溶洞或串珠状溶洞群有不容易成孔的 透水充填物形工暗流。在钻孔过程中，孔内泥浆比重较大，当其压 大溶洞时，则采用双护筒钻孔施工，即采用振动锤先下沉大护筒钻进 力大于暗流水压时就会发生漏浆。当钻头穿透溶洞顶板时，孔内泥浆 小护筒跟进的方法钻进成孔。护筒采用不小于１Ｏｍｍ厚的钢板卷制。外 就会下泻造成孔内压力骤然下降，孔内外压力差骤然加大，或溶洞顶 护简直径应较设计桩径大】５ｃ Ｊ１１，内护简直径应较设计桩径大５ｃｍ。施 层地层薄弱，由于孔内泥浆骤然下降，压力差加大均会引起孔壁坍 工程序：根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先短后长，先 塌。 易后难，先外后内的原则确定各桩施工顺序。外护筒下到岩面１米以 ４．要求施钻人员随时量测钻孔深度，一旦到达溶洞位置，立即 后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻，其钻孔方法与传统的冲击钻孔 向孔洞内加入黄泥、片石或水泥，并采用小冲程钻进。通过溶洞， 方法相同，但成孔的桩径应比设计桩径大７Ｃｍ，以便内护筒顺利通过 同时注意孔内水位的变化，一旦发现漏水或有塌陷的前兆，应立即采取 顶板。内套管进入稳定岩层ｌ米后，常规钻孔施工。护筒跟进示意如 措施向孔内加黄泥、水泥和片石，必要时提前向商品砼站预订水泥砂浆 下图。当内护筒进至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，为使钻 灌入空洞内。 孔竖直，对继续钻孔起导向作用，应在钻孔前抛１．Ｏｍ３左右的小片石 ５．若回填粘土、片石无法纠偏时，采用在溶洞内灌注水下砼， 和适量粘土拌合物，借钻头冲击力，小冲程把泥浆、石块挤向孔壁， 待砼达到设计强度后，再冲击钻进至设计深度。 以加固护筒刃脚。当内护筒下沉到稳定岩层后，在内外护简间进行抛 ４灌注水下混凝土注意事项 石注浆处理，增加内外护简的整体刚度，之后进行钻孔钻进施工。 １、在钻孑Ｌ距设计标高１０ｃｍ时就开始清孔，第一次清孔时就清干 外护筒下堇古溶地层 净岩碴，待下完钢筋笼后再次清孔时方便快速，以能感觉到孔底岩石 为完毕。对多次坍孑Ｌ的情况，以孔底干净为主，对孔较深难以清干净时 娃屡 采用加双泵或加压的措施。导管安装完毕后，马上进行二次清孔。二次 （±屡蛾软质告羼） 清孔达到以下规范要求时即可灌注混凝土：泥浆比重不大于１．１、含砂 率小于２％，黏度为１７ｓ～２Ｏｓ，沉渣不超过设计要求的１Ｏｃｍ。 ２、水下混凝土坍落度采用１８０ｍｍ～２０Ｏｍｍ，灌注混凝土开盘后， 首批连续入孔混凝土量，必须满足导管底节埋入混凝土深度不小于１ｍ。 水下混凝土应连续灌注，不得中间停顿。在灌注中，要根据灌注速度提 升导管，但导管埋入混凝土的深度，不得小于２ｍ，并不宜大于６ｍ。水 下混凝土灌注面应高出桩顶设计标高０．５ｍ，以便清除浮浆，确保混凝 土质量。 内护睫碾避至稳定岩层 结束语 ８．钻孔过程中的孔径检查：为保证孔径正确和孔形正直，钻进 岩溶地区的桩基础施工具有其复杂性，首先应进行详细勘察，必 过程中经常用检孔器检孔，在更换钻头时必须用检孔器检孔。当检孔器 要时采用特殊的物探手段，探清岩溶分布规律、溶洞的大小及其发育 不能自由通过到达孔底时，即表明发生弯孔或斜孔、梅花孔等情况，此 特点，以及充填物情况等。其次根据勘察结果有针对性地采用相应的 时立即回填片石（回填高度为至检孔器所到位置以上Ｏ．５ｍ），进行冲击 施工方法及施工措施，同时，应做好施工应急预案。另外，在施工 修孔。 时注意细则变化，如孔内泥浆变化、冲击声的变化、冲击有无倾斜 ３钻孔施工注意事项 等，采取相应的对策，确保复杂岩溶区的施工安全及桩基的质量。 １．根据《工程地质勘察报告》资料随时检查孔内水头高度和泥 浆稠度、钻头负荷是否正常，排碴时及时往孔内补水并认真分析碴样， 参考文献： 看碴样是否与地质资料相符，钻头冲击岩层的响声，判断是否接近岩溶 地层。准确测量数据，做好详细的钻孔记录，发现问题及时处理。 ［１］颜建平．岩溶地区桩基施工浅析［Ｊ］．岩土工程界，２００９， ２．在松软地层采用中小冲程钻进；在较硬岩层部分采用大冲程 １２（４）． 钻进，但要注意岩缝裂隙的存在防止卡钻。当钻到溶洞顶板上ｌｍ时减 ［２］龚成中，何春林．岩溶地区桩基施工常见问题分析［Ｊ］ 山西建筑，２Ｏ０７，３３（１ ２）． ｄｔ ｄ ｔ （上接第４２页） 来许多严重的不良后果。若压力调的过高，难以确保系统的安全性 效地消除隐患，排除故障影响，对保证压路机的正常工作至关重要。 能，甚至会造成严重的事故损失。压力低了，则无法完全发挥系统 的正常性能。 参考文献： （６）维修工作需借助电焊完成时应加倍注意，确保搭铁线必须牢靠 地连接在施焊部位同一金属构件。 ［１］李云峰．２ＹＺ ｌ ４ＧＤ压路机液压振动系统典型故障诊断及维修 （７）对液压系统进行准确分析，找出故障发生部位及失效元件后， ［Ｊ］．交通科技与经济，２００４（４）． 应遵循“走一步，看三步”的原则进行修复，在排除故障的同时也 ［２］刘静．浅议压路机液压系统的日常维修技术［Ｊ］．中国高新 尽可能消除其他潜在的安全隐患。 技术企业，２００８（１３）． 结束语 ［３］张建华．１ ０ＣＡ ２ ５振动压路机行走液压系统故障诊断及维修 因多种原因，压路机的液压系统在工作过程中或多或少地会出现 ［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２ ００２（６）． 这样或那样的故障，影响其正常工作。清晰了解常见的故障类型及其 ［４］刘长友，张长安，刘卫峰．两轮压路机末级传动机构常见 产生原因，快速准确地判定故障产生部位，抓住维修要点，及时高 故障［Ｊ］．工程机械与维修，２００ ３（１１）．
