摘要：在岩溶发育地区进行钻孔灌注桩施工，由于地质条件的复杂性和不确定性，很容易发生孔内事故，如卡锤、吊锤、塌孔等现象，且孔内发生事故的频率较高，处理难度较大，造成的经济损失也比较大，严重地影响工程施工质量和施工进度，存在较大的安全隐患。因此在地质复杂的区域进行钻孔灌注桩施工时，合理的采用溶洞处理方法，可以为桩基施工提供安全的保障和良好的经济效益，减少经济方面的损失。
关键词：岩溶强发育、地质复杂、钻孔灌注桩、溶洞处理
导言：灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔，然后放入钢筋笼再灌注混凝土而成。钻孔灌注桩具有入土深、能进入岩层、刚度大、承载力高、桩身变形小，并可方便地进行水下施工等优点，适应性强，是目前用途最广泛的一种桩基础。但其施工中应做好关键工序的控制工作，只有这样，对钻孔灌注桩质量才能取得事半功倍的作用。冲孔灌注桩施工冲孔机冲击成孔，为泥浆护壁成孔。优点是：对邻近建筑物及周围环境的有害影响小；桩长和直径可按设计要求变化自如；桩端可进入持力层或嵌入岩层；单桩承载力大等。缺点是：灌注桩成孔工艺较复杂，操作要求较严，易发生质量事故，且技术间隔时间长，不能立即承受荷载，冬季施工困难较多。
工程简介
辽宁中部环线高速公路铁岭至本溪段路基第二合同段三岔子大桥位于辽宁省铁岭市铁岭县横道河子镇东三岔子村，桥梁全长185.2m。本桥上部采用先简支后结构连续预应力砼空心板，下部采用柱式墩、肋板台，基础均为桩基础，全桥共计72根桩基。桥位区位于阴山东西复杂构造带的东延部位与新华夏系第二个巨型隆起带即长白山脉南段的交接地带，地质构造复杂，综合分析幅内构造形迹，划分为东西向构造、新华夏系构造和莲花状构造。地质资料显示该处地下溶洞比较发育，该处地表以下4—11m范围内为大粒径、高含量卵碎石地层，含量约占50%-70%，卵石粒径20—40mm。卵碎石之下分别为强风化及中风化岩层，其间伴随溶洞，溶洞填充物较少。设计部门根据地质资料，对三岔子大桥桩基进行了优化设计，设计要求桩尖下5m范围内不得有溶洞。溶洞处理时，以桩基础中心为中心，周围5倍桩径范围内采用片石黄黏土回填。
施工过程中存在的问题
一、在施工过程中频繁出现如卡锤、吊锤、塌孔等现象，即影响工程质量又影响工程进度，且存在较大的安全隐患。
原因分析
1、由于地层中卵石含量太高，粒径大，层厚深，溶洞内填充物少等原因，在成孔过程中无法形成有规则的孔壁，扩孔很大，泥浆无法起到护壁作用，在成孔过程中每根桩均出现严重漏浆，溶洞回填片石黄黏土数量大，大卵石、孤石等难以破碎而卡钻头、孔壁坍塌等严重问题不断发生，成孔率低，施工安全隐患大。
2、当在成孔过程中进入岩层后出现溶洞，导致瞬间严重漏浆，而上层卵碎石层的泥浆无法起到护壁作用，致使孔壁坍塌，造成钻头、护筒被掩埋，钻机不稳定，存在极大的安全隐患。在先期施工完成的22个桩基中，有18根桩基钻至5m至11m左右出现坍孔。其中7-5、8-4桩基塌孔比较严重，导致钻头、护筒被掩埋；6-2桩基多次塌孔。
二、在桩基灌注混凝土过程中，混凝土方量超方严重，易造成质量隐患。
先期完成的22根桩基中有12根砼方量超出设计较多，最多的为8-0桩基，超出设计方量达30立方米。
原因分析
1、受地质影响，塌孔频繁，导致扩孔率加大，增加了砼的用量。
2、由于溶洞较大，在成孔过程中采用片石黄黏土进行填充形成护壁。在砼施工过程中，
由于砼的比重大于片石黄黏土护壁的比重，并且在砼灌注过程中的冲击力比较大，对片石黄黏土护壁产生向外的挤压力，使孔壁不稳定，出现不同程度的扩径，甚至塌孔现象，造成砼超方。如果出现均匀的扩径，尚可以保证桩基的质量；若出现一侧扩径，一侧塌孔的现象，则桩基的质量无法得到保证。
采取应对措施：
一、选择适合的钻机。
为了保证工程质量和进度，我部先后选用了旋挖钻、冲击钻及易拉得钻机，但是由于地质条件十分复杂，旋挖钻无法使用，最终我部施工现场采用CZ-8F型钻机（冲击钻）9台，易拉得钻机3台，共计12台钻机施工。
二、按照设计图纸采用片石黄黏土进行溶洞填充与封堵。
三、增加跟进钢护筒的长度。为了控制钻孔过程中的频繁塌孔现象，我部前期采用了增加钢护筒长度的处理方法，将原本长3m的护筒增加到了6—7m，但在实际施工过程中，在地质相对比较均匀的地段施工比较顺利；在遇到大粒径卵石的地段，（钢护筒埋置深度无法越过砂砾层、起到护壁的作用）因无法钢护筒无法正常就位，经常发生位置偏移的现象，反复出现偏位、掩埋、重新钻孔的现象。
四、填充混凝土。针对部分地段地质十分复杂，频繁出现塌孔的地段，我部在综合考虑工程质量、进度和投入的关系后，在桩基成孔过程中，采用C30砼填充溶洞，待砼初凝后再进行钻孔作业。利用混凝土封堵溶洞、同时利用砼填充卵碎石层塌陷部分，在砼达到初凝，强度不高，比较容易钻孔的时候进行钻孔作业，利用砼在卵碎石层形成比较稳固的护壁，从而彻底解决塌孔的问题。当冲孔再次进入岩层遇到溶洞时，按照设计填入片石、黄黏土封堵溶洞，直至成孔。
五、搭建稳固的钻孔平台。由于先期施工过程中频繁出现的塌孔现象，最严重的情况是由于塌孔造成周围3米的范围内出现地面塌陷，钻机险些发生倾覆，存在极大的安全隐患。在实际施工中，我方采用角钢、钢板、木胶板等材料在钻孔周围6m的范围内搭建稳固的工作平台，同时对施工现场进行全面封闭，严禁闲杂人等进入施工现场。最终保证了工程的安全顺利进行，无人员和财产的任何损失。
六、加强灌注桩基清孔及混凝土控制。
1、在水下灌注砼前，要进行二次清孔换浆，清孔时，不仅要上下活动导管，还要前后左右来回活动导管，把孔底四周都清除干净，不要只清除孔底中心部位，若在泥浆不合要求，相对密度、黏度过大的情况下灌注砼，有时会造成导管内砼不易下落，不得不提动导管，使得导管底部距离孔底过大，若砼下落不畅，离开导管底部一定距离后，稠泥浆就会托住砼使其落不到孔底反而向上走，造成埋浆，桩长变短，或者即使砼能落到孔底，砼质量也不会太好;如果在提动导管前已落下一部分砼后不再下落，不得不提动导管，这时很容易提出砼面，形成一层夹泥，造成断桩，因此，要控制好清孔工作，清孔时不仅要注意孔底沉碴厚度，还一定要注意泥浆性能问题。
2、桩基在灌注过程中当砼下落不畅时要上下活动提拉导管，当起拔导管时要提拉导管，这时应注意如果导管的提拉速度过快、幅度过大，有时会埋进空气，造成桩身局部砼松散，出现蜂窝、空洞等，特别是灌注至桩顶部时，灌注时间过长、砼搅拌质量不好等，都会造成砼流动性变差，上下活动提拉导管，管外砼面上升，管内砼面高差到一定程度，管外砼面不再上升，若放下导管速度过快、幅度过大，管内砼流动性又差，有时会形成管外砼面高于管内砼面，提拉拔出导管后，管外流动性差的硷坍落相对慢，水泥砂浆、泥浆、沉碴混杂迅速进入拔出导管后形成的空间，和砼、空气混合，造成桩身中部粗骨料少、杂质多，埋进的空气不易逸出，砼松、强度低，特别严重即形成所谓“空心桩”。灌注时要控制好砼搅拌质量连续灌注，尽量缩短灌注时间，导管一定不能提拉速度过快、幅度过大，灌注至桩顶部，慢起慢落数次后，再慢慢提出砼面，以避免发生桩顶部中心硷质量低劣的空心现象。
结束语
辽宁中部环线三岔子大桥桩基施工过程中，首先深入的分析地质资料，掌握溶洞的分布和特点，综合各考虑桩基安全、质量、工期的要求，正确的选用处理方法，有的采用上述方法中的单种处理方法，也有的采用上述几种方法综合运用，取得了较好的应用效果：
1、有力的保证了工期。三岔子大桥全长185.2米，从桩基施工（含变更设计时间）到桥面铺装及防撞墙施工完成，工期只用了3个月时间，为整个标段、乃至整个项目的工期目标实现提供了有力的保障。
2、经济效益。采取相应的措施也相应的增加了工程成本，但是随着工程的按期完工，更是在冬歇期前完成了全桥的施工，大大的节约了工程管理费成本。
参考文献
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