武汉致远市政建设工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：桥梁建设工程中，桩基施工是最为关键的环节，桩基质量的好坏决定着桥梁的安全与稳定性。本文以实际工程为背景，利用溶洞地区桩基施工的基本原理，提出了湖滨地区多溶洞、强富水等特殊地质条件下钻孔灌注桩施工优化方案，为以后类似工程的施工提供指导。
关键词：桩基处理；溶洞地区；工艺
0 引言
溶洞通常出现在石灰岩且地下水丰富的地层，石灰岩的主要成分与水和二氧化碳反应生成可以融入水的碳酸氢钙，于是又空洞出现并且继续扩大。桩基施工是保证整个桥梁建设的重要体条件，桩基的施工质量变的至关重要；影响桩基施工质量的因素有很多，但具有隐蔽性、复杂性的溶洞对其影响更大，给现场的施工带来极大的困难[1-2]。
1 工程概况
本工程为单塔双索面自锚式悬索桥，半漂浮体系，主梁为塔梁分离，桥塔处梁底设置支墩，主梁为连续体系。跨径布置为（81+81）m，桥梁全长177.5m。桥面宽34.5m，桥面横坡1.5%双向坡，桥下最小净空2m。桥塔塔座下接承台，采用钻孔灌注桩基础，桥台选用一字式桥台。
拟建场地位于溶洞发育地区，地层自上而下可分为6个不同的单元层，即：人工填土及淤泥层（、一般黏性土层、黏性土夹粉土及含砾粘滞粉细砂层、老黏性土层、泥质粉砂岩层、石炭系灰岩层。
2溶洞地区钻孔灌注桩施工重点
1）灌注过程中下料正常，但泥浆面不动或反出量较小，这种情况可判断为人造孔壁出现空洞，使得砼流入溶洞内部。砼灌注过程中出现这种情况应立即联系拌合站，备足砼，继续灌注，直至反出的泥浆量正常，再恢复正常灌注。
2）灌注过程中泥浆面突然下降，这种情况可判断为人造孔壁被击穿，此时必须立即暂停灌注，测量砼面高度，计算导管埋深，如果导管埋深不满足规范要求的2-4m必须停止灌注，按断桩处理；如果导管埋深满足规范要求的2-4m，应立即恢复灌注，直至泥浆面不再继续下降，此时再量测砼面高度，计算导管埋深，如果导管埋深满足规范要求的2-4m，应立即恢复灌注，如果导管埋深不满足规范要求必须停止灌注，按断桩处理。
3）灌注即将结束时泥浆面骤然下降，导管从砼中脱离，这种情况必须按照断桩处理。测量孔内砼面高度，如果砼面标高低于溶洞顶标高则在后续处理中采用钢护筒跟进法处理溶洞；如果砼面标高高于溶洞顶标高可在砼达到一定强度后重新钻孔，钻进过程中必须密切关注穿越此溶洞位置时泥浆面的变化，如果无漏浆现象说明此溶洞已被砼封闭，可继续钻孔，如果出现漏浆现象则必须采用钢护筒跟进法处理溶洞，防止在砼灌注中孔壁再次被击穿。4）钻至离溶洞顶部1米左右时，在1～1.5米范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。5）溶洞顶板处理时，若溶洞顶板、底板面高低不平时，先向孔内分层抛填片石和粘土，用冲击钻机小冲程式冲击切削硬岩成孔。
3溶洞地区桩基处理方法
3.1回填造壁法
对于溶槽、溶沟、全充填的溶洞，该类溶洞当钻头穿过覆盖层或顶板时，钻孔内会出现漏浆，在及时补浆的同时提起钻头，采用挖掘机往孔内填片石和粘土以及泥质强风化岩等，待孔内泥浆面基本稳定后，恢复钻进；减小钻机钻进速率，利用钻头将其挤入溶洞及裂隙中，完成护壁和成孔工作。
（1）填料的选择
填料直接关系到造壁后孔壁的稳定性，因此在填料的选择上要做多项选择对比：粘土掺片石、粘土掺水泥加片石、混凝土、砂浆、泥质强风化岩。根据岩溶发育复杂情况及现场材料运输便利情况选择合适的填料。
（2）回填方式
溶洞击穿漏浆后，应立即采用挖掘机回填填料并补浆，回填高度应根据溶洞的大小来确定，一般为回填至泥浆不再流失后再回填2～3m，钻头小行程打密挤实。如漏浆现象反反复复，则可在回填打密时，反复回填挤密，使溶洞能更好填充，若成孔后溶洞处孔壁不稳定，应对溶洞处灌注C20商品混凝土，初凝后再继续冲孔。
（3）及时发现
一般情况下，钻机钻进过程中，钻机操作手无法看见孔内情况，溶洞漏浆时很难及时发现并处理。针对这种情况，可在孔口加一浮标，浮标高度以钻机操作手能看见为宜，同时浮标可采用绳线悬挂在钻机上，溶洞出现漏浆时，钻机操作手能及时发现，同时浮标也不会随泥浆下沉。
3.2灌注混凝土法
遇到较大溶洞、无较多充填物溶洞（施工时掉钻）时灌注C20商品混凝土封堵溶洞。利用导管将混凝土灌注到孔底，待混凝土达到初凝后再继续冲孔。灌注混凝土采用直升导管法灌注水下砼。导管上设漏斗，漏斗下设隔水栓。开始时漏斗中储备足量的砼拌和物，其数量要保证在切断隔水栓首批砼灌注下去后，使导管下口埋入砼中1～3m。以后尽量采用连续快速灌注，砼拌和物通过导管进入已灌好的砼中，并始终保证导管口埋在砼中（控制在2m～6m范围内）。让灌好的砼顶托着上面的泥浆和水逐步上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，使混凝土在同时间段完成初凝。
3.3注浆处理
对于裂隙、溶蚀明显的蜂窝状灰岩碎块可进场注浆处理，将溶洞完全填充、充满。
（1）钻探工艺
①设备就位：注浆孔位确定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。钻机就位后，用倾斜尺、水平尺等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。
②钻机钻进：将钻杆对准所标孔位，用φ108mm岩芯管开孔钻进，保证开孔直径不小于110mm。开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜。
③下套管：钻至基岩0.5～1.0m后，下入φ108mm套管，并嵌入基岩；套管出露地表0.2～0.5m。用75号水泥砂浆固结套管，并将孔口套管四周捣实封闭，防止浆液从套管周围冒出，影响注浆效果。
④终孔：根据设计要求确定孔深钻至桩底顶板3倍桩径深度，钻到位置后，拧上孔口盖，准备注浆。
（2）注浆工艺
①注浆前准备：备足42.5级普通硅酸盐水泥，做好浆液配比用料。
②注浆：选择注浆机及相应注浆设备。先稀后浓，依吸浆情况逐步加浓浆液，配合比控制在0.8：1～1：1。
4涌水的处理
根据勘察资料及附近工程经验，对冒水量较小非周边泉群泉水通道的涌水点采用钻孔注浆法进行封堵，成孔深度为以进入中风化岩1.0m，孔径为150mm；注浆管采用焊接钢管，底部包裹，以免在注浆前进入砂石，缠绕满海带丝，上部采用水泥砂浆封堵；注浆选用水泥－水玻璃混合浆液，采用 P.O42.5 普通硅酸盐水泥，水灰比为 0.5；水玻璃采用模数 2.4～3.4，浓度为 30～45 波美度的水玻璃，水玻璃掺入比为 15%，浆液初凝时间控制在 30～60min；注浆压力为 1.0～1.5MPa，压力稳定后达到 30min 即可结束注浆。
参考文献：
[1]马剑萍.钻孔灌注桩在岩溶地层施工中的工艺探讨[J].市政技，，2020（03）.
[2]李勇.桥梁桩基施工溶洞处理浅析[J].中外建，，2010（04）.