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摘要：桥梁建设过程中，溶洞桩基处理一直是施工的难点。以汀泗河特大桥80号墩为例，对其地质情况进行研究，比选超大溶洞处理方法，并对溶洞充填填料及充填方式进行了试验研究， 首次提出采用泥质风化岩填充溶洞，并采用了斜岩处理、大钻头扩孔法和水下爆破造钻孔平台新技术，取得了显著的效益。
关键词：超大溶洞；钻孔桩；处理措施
一、工程概况
汀泗河特大桥位于湖北省咸宁市境内，全长4368.71m。桥梁基础采用钻孔灌注桩基础，桥址区岩溶极度发育，钻孔灌注桩基础溶洞可见率达90%以上，溶洞大部分桩与桩联通，掺杂流砂、淤泥、岩面倾斜等不良地质。其中主跨80#墩的钻孔深度为80m，最大溶洞净高达30m。这种超大溶洞长桩成孔、成桩质量控制难度巨大。
（一）地质条件
80#墩位于汀泗河南岸的黄土垄岗上，覆盖层为稳定性较好的黄粘土，夹杂有卵石土层（流沙）及淤泥质粉质黏土层，厚17～35m，岩面落差极大，溶洞最大净高达30m，埋深约45m，各桩间均已贯通，溶洞呈半填充状态，填充物为淤泥质粘土及卵石土。
（二）桩基础工程特点
80#墩地下水较丰富，溶洞内填充物稳定性较差，不宜采用挖孔桩施工，且灰岩硬度较高，建议采用冲程可控的冲击钻施工。因岩溶、斜岩、流沙、淤泥等不良地质相互影响，钻孔过程中，极易造成坍孔、卡钻、掉钻等；在混凝土灌注过程中也易造成混凝土流失、桩基夹泥等问题，给钻孔桩施工带来了极大的困难。
二、基础处理措施
（一）溶洞处理
1．溶洞处理方案选择
溶洞处理通常有：套内护筒法、岩溶注浆预处理法、回填造壁法。[1]
由于80#墩溶洞埋深较深，且溶洞净高过大，如采用套内护筒法，钢护筒跟进时，难以确保钢护筒在溶洞范围内不发生弯曲、歪斜等情况，且在斜岩处理中，钻头晃动碰撞钢护筒容易导致护筒变形卡住钻头；如采用岩溶注浆预处理方法，则施工周期长，成本巨大，且因地下潜压水影响，溶洞填充强度、防漏浆效果也不理想[2]。
以上两种处理方法成本均较巨大，且效果难以达到预定目标，经研究决定采用回填造壁法施工。该方法适用于小型溶洞处理；对于超大溶洞，成本较小，但周期长，且钻进过程中，容易发生漏浆坍孔、填充溶洞片石掉落卡钻等事故，在混凝土灌注过程中，极易发生坍孔、混凝土流失、桩基夹泥等事故。通过对溶洞填料、回填挤实方式研究改进，取得了较好效果。
2．回填造壁法施工
回填造壁法是利用填料在巨大溶洞内形成较密实稳定的堆积体，然后在堆积体中间造孔穿过，堆积体需有足够的强度平衡孔内外压力差，并具有良好的抗渗效果[1]。
（1）填料选择：填料直接关系到造壁后孔壁的稳定性。通过对粘土掺片石、粘土掺水泥加片石、混凝土、砂浆、泥质强风化岩进行多项试验对比，泥质强风化岩填堵溶洞效果最为显著，粘土掺水泥加片石次之。
（2）挤密方式：溶洞击穿漏浆后，立即回填并补浆，一般回填至泥浆不再流失后再回填5～10m，用钻头小行程打密挤实。如回填几次仍无法堵住漏浆，可在回填打密时，反复回填挤密，使溶洞能更好填充。
（3）时间上的把握：如一个溶洞经多次回填仍无法通过，可待孔位回填满，回填物稳定后重新钻进。80#墩6号桩施工了2个月，仍无法通过第一个溶洞，后将钻机调走，孔位回填停置1个月，重新钻进仅用15天即成孔。灌注时混凝土流失较少，溶洞充填质量较好。
（二）斜岩处理
本桥址区基岩为高强度白云质灰岩，斜岩处理采用大钻头扩孔磕打、水下爆破两种方法。大钻头扩孔磕打法是采用大钻头扩孔，扩大钻头的受力面，小行程磕打，造出支撑面，然后更换设计孔径匹配钻头进行钻进。水下爆破法即利用地质潜孔钻机钻入斜岩造孔，进行水下爆破，以达到处理斜岩的目的。此种办法可作为斜岩处理的终极办法。针对80#墩长桩的特性，主要采用了水下爆破法，达到处理斜岩的目的。
（三）沉渣控制
沉渣控制是为了防止桥梁沉降，导致无砟轨道道床板开裂。
1．测量手段：采用测绳进行测量。先通过测绳感觉孔底硬度，记录数据A；然后将测绳绑在钻头上，利用钻头下到孔底，搅开孔底沉渣后，钻头沉底进行测量，所得数据加上钻头高度即为实际孔深B，则（B－A）就是孔底的沉渣厚度[3]。
2．清孔措施：实行二次清孔。一次清孔采用气举反循环清除孔内沉渣，并将泥浆比重调至1.2～1.3之间。二次清孔采用导管清孔，通过导管上下活动，调匀孔内泥浆，冲开孔底沉淀。
（四）成桩控制
在长桩混凝土灌注时，混凝土面擦刮泥浆护壁，造成后期孔内泥浆比重相当大，若导管埋深控制不当，极易造成桩基夹泥，同时也对混凝土面的准确测量带来难度。同时，随着混凝土面的升高，对溶洞人造孔壁压力增大，容易挤破孔壁，造成混凝土流失，处理不当也容易造成灌注失败[4，5]。
根据现场施工经验，岩溶地区水下混凝土施工时导管埋深控制在6m～8m之间，困难时不低于4m。这样即能保证混凝土的灌注质量，亦能在出现混凝土流失，给导管接长留出足够时间。后期泥浆比重过大，无法准确测量混凝土灌注面时，可测量基础上考虑1～2m虚桩，成桩时采用竹槁插探控制超灌量[6]。
三、施中常见问题及处理措施
（一）漏浆
漏浆的主要原因有：溶洞回填不密实，钻进时对孔壁的扰动造成漏浆；裂隙漏浆；清孔的泥浆比重下调，护壁减弱造成漏浆[7]。
处理时可采用对溶洞、裂隙进行回填填补处理，同时采用水泥对泥浆护壁进行加强。如漏浆速度较快，可直接回填泥质风化石夹黏土进行处理。如漏浆速度较慢，则可在回填黏土的同时投入袋装水泥进行处理。一般每回填3m黏土，投一次袋装水泥500kg，如处理效果不好可加大袋装水泥的投入量[6，7]。
（二）卡钻、掉钻
造成卡钻原因较多，主要有：斜孔、偏孔后，钻机仍在钻进，钻头歪斜被孔壁围岩蹩死，造成卡钻；钻头击穿溶洞顶板时，冲程过大，钻头进入溶洞后被溶洞顶板蹩住，造成卡钻、掉钻；漏浆坍孔后，钻头来不及提起，造成埋钻；溶洞内石块掉入孔内，蹩死钻头，造成卡钻；钻机钢缆绳磨损过大未经维修或更换，造成掉钻。
钻头卡住后，先稳住试着上下活动钻头，看能否提出，如不行则下附绳挂住钻头保险带，固定在钻机上，防止钢缆绳断后掉钻。卡钻、埋钻后可通过外力振动钻头、冲杠清孔、扩筒清孔、潜水员下孔等方法处理。
（三）混凝土面下沉
随着混凝土灌注面的升高，混凝土对孔壁压力增大到一定程度，容易挤破溶洞处的人工造壁，造成混凝土流失，导致混凝土面下沉[8]。
一般来说，混凝土流失速度较缓慢，灌注时须勤观察勤测量，一旦发现孔内泥浆面下降，立即测量孔内混凝土面的高度，如导管仍有埋深可接长导管，接导管时加大测量频率，防止导管口露出混凝土面后仍在接导管。
混凝土灌注完成后，需保留1～2m埋管观察半小时确认混凝土面稳定后再取出导管，若发现混凝土面下沉，及时补灌。80#的- 7号桩就是在水下混凝土灌注完成后，混凝土面下沉了8m，通过及时补灌措施，保证了桩基础质量。
四、结语
汀泗河特大桥桥址区岩溶极度发育，钻孔灌注桩基础溶洞可见率达90%以上，溶洞大部分桩与桩、部分墩与墩间联通，并掺杂流砂、淤泥、斜岩等不良地质。通过对溶洞处理的多种填料试验对比，采用泥质强风化岩，效果显著，极大地避免了坍孔、卡钻、掉钻、混凝土流失等事故。在斜岩的处理上，首先提出了大钻头扩孔磕打、水下爆破两种方法，且效果显著。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部．TB 10012-2007/J 124-2007铁路工程地质勘察规范[S]．中国铁道出版社，2007．
[2]林治基．桥梁桩基溶洞地段施工处理技术[J]．山西建筑 ，2007 ，33(19)．
[3]李智毅 ，唐辉明.岩土工程勘察[M].北京:中国地质大学出版社 ，2000．
[4]张峰. 岩溶地质桥梁的桩基成孔技术[J].山西建筑，2008， 34(9)．
[5]康丹．巖溶发育地区桩基础设计与施工[J]. 中南公路工程，2002，27(1)．
[6]黄敦.富湾特大桥溶洞桩基处理措施[J].山西建筑，2008 ，34 (23)．
[7]翟世鸿，王靖涛．岩溶地区桥桩设计与施工若干问题浅析[J]．土木基础，2004，18(2)．
[8]罗元明．浅谈桥梁溶洞桩基处理方法[J]．山西建筑，2009，35(9)．
作者简介：陈鹏飞（1974- ），男，安徽望江人，高级工程师，研究方向：路基工程。
关键词：超大溶洞；钻孔桩；处理措施
一、工程概况
汀泗河特大桥位于湖北省咸宁市境内，全长4368.71m。桥梁基础采用钻孔灌注桩基础，桥址区岩溶极度发育，钻孔灌注桩基础溶洞可见率达90%以上，溶洞大部分桩与桩联通，掺杂流砂、淤泥、岩面倾斜等不良地质。其中主跨80#墩的钻孔深度为80m，最大溶洞净高达30m。这种超大溶洞长桩成孔、成桩质量控制难度巨大。
（一）地质条件
80#墩位于汀泗河南岸的黄土垄岗上，覆盖层为稳定性较好的黄粘土，夹杂有卵石土层（流沙）及淤泥质粉质黏土层，厚17～35m，岩面落差极大，溶洞最大净高达30m，埋深约45m，各桩间均已贯通，溶洞呈半填充状态，填充物为淤泥质粘土及卵石土。
（二）桩基础工程特点
80#墩地下水较丰富，溶洞内填充物稳定性较差，不宜采用挖孔桩施工，且灰岩硬度较高，建议采用冲程可控的冲击钻施工。因岩溶、斜岩、流沙、淤泥等不良地质相互影响，钻孔过程中，极易造成坍孔、卡钻、掉钻等；在混凝土灌注过程中也易造成混凝土流失、桩基夹泥等问题，给钻孔桩施工带来了极大的困难。
二、基础处理措施
（一）溶洞处理
1．溶洞处理方案选择
溶洞处理通常有：套内护筒法、岩溶注浆预处理法、回填造壁法。[1]
由于80#墩溶洞埋深较深，且溶洞净高过大，如采用套内护筒法，钢护筒跟进时，难以确保钢护筒在溶洞范围内不发生弯曲、歪斜等情况，且在斜岩处理中，钻头晃动碰撞钢护筒容易导致护筒变形卡住钻头；如采用岩溶注浆预处理方法，则施工周期长，成本巨大，且因地下潜压水影响，溶洞填充强度、防漏浆效果也不理想[2]。
以上两种处理方法成本均较巨大，且效果难以达到预定目标，经研究决定采用回填造壁法施工。该方法适用于小型溶洞处理；对于超大溶洞，成本较小，但周期长，且钻进过程中，容易发生漏浆坍孔、填充溶洞片石掉落卡钻等事故，在混凝土灌注过程中，极易发生坍孔、混凝土流失、桩基夹泥等事故。通过对溶洞填料、回填挤实方式研究改进，取得了较好效果。
2．回填造壁法施工
回填造壁法是利用填料在巨大溶洞内形成较密实稳定的堆积体，然后在堆积体中间造孔穿过，堆积体需有足够的强度平衡孔内外压力差，并具有良好的抗渗效果[1]。
（1）填料选择：填料直接关系到造壁后孔壁的稳定性。通过对粘土掺片石、粘土掺水泥加片石、混凝土、砂浆、泥质强风化岩进行多项试验对比，泥质强风化岩填堵溶洞效果最为显著，粘土掺水泥加片石次之。
（2）挤密方式：溶洞击穿漏浆后，立即回填并补浆，一般回填至泥浆不再流失后再回填5～10m，用钻头小行程打密挤实。如回填几次仍无法堵住漏浆，可在回填打密时，反复回填挤密，使溶洞能更好填充。
（3）时间上的把握：如一个溶洞经多次回填仍无法通过，可待孔位回填满，回填物稳定后重新钻进。80#墩6号桩施工了2个月，仍无法通过第一个溶洞，后将钻机调走，孔位回填停置1个月，重新钻进仅用15天即成孔。灌注时混凝土流失较少，溶洞充填质量较好。
（二）斜岩处理
本桥址区基岩为高强度白云质灰岩，斜岩处理采用大钻头扩孔磕打、水下爆破两种方法。大钻头扩孔磕打法是采用大钻头扩孔，扩大钻头的受力面，小行程磕打，造出支撑面，然后更换设计孔径匹配钻头进行钻进。水下爆破法即利用地质潜孔钻机钻入斜岩造孔，进行水下爆破，以达到处理斜岩的目的。此种办法可作为斜岩处理的终极办法。针对80#墩长桩的特性，主要采用了水下爆破法，达到处理斜岩的目的。
（三）沉渣控制
沉渣控制是为了防止桥梁沉降，导致无砟轨道道床板开裂。
1．测量手段：采用测绳进行测量。先通过测绳感觉孔底硬度，记录数据A；然后将测绳绑在钻头上，利用钻头下到孔底，搅开孔底沉渣后，钻头沉底进行测量，所得数据加上钻头高度即为实际孔深B，则（B－A）就是孔底的沉渣厚度[3]。
2．清孔措施：实行二次清孔。一次清孔采用气举反循环清除孔内沉渣，并将泥浆比重调至1.2～1.3之间。二次清孔采用导管清孔，通过导管上下活动，调匀孔内泥浆，冲开孔底沉淀。
（四）成桩控制
在长桩混凝土灌注时，混凝土面擦刮泥浆护壁，造成后期孔内泥浆比重相当大，若导管埋深控制不当，极易造成桩基夹泥，同时也对混凝土面的准确测量带来难度。同时，随着混凝土面的升高，对溶洞人造孔壁压力增大，容易挤破孔壁，造成混凝土流失，处理不当也容易造成灌注失败[4，5]。
根据现场施工经验，岩溶地区水下混凝土施工时导管埋深控制在6m～8m之间，困难时不低于4m。这样即能保证混凝土的灌注质量，亦能在出现混凝土流失，给导管接长留出足够时间。后期泥浆比重过大，无法准确测量混凝土灌注面时，可测量基础上考虑1～2m虚桩，成桩时采用竹槁插探控制超灌量[6]。
三、施中常见问题及处理措施
（一）漏浆
漏浆的主要原因有：溶洞回填不密实，钻进时对孔壁的扰动造成漏浆；裂隙漏浆；清孔的泥浆比重下调，护壁减弱造成漏浆[7]。
处理时可采用对溶洞、裂隙进行回填填补处理，同时采用水泥对泥浆护壁进行加强。如漏浆速度较快，可直接回填泥质风化石夹黏土进行处理。如漏浆速度较慢，则可在回填黏土的同时投入袋装水泥进行处理。一般每回填3m黏土，投一次袋装水泥500kg，如处理效果不好可加大袋装水泥的投入量[6，7]。
（二）卡钻、掉钻
造成卡钻原因较多，主要有：斜孔、偏孔后，钻机仍在钻进，钻头歪斜被孔壁围岩蹩死，造成卡钻；钻头击穿溶洞顶板时，冲程过大，钻头进入溶洞后被溶洞顶板蹩住，造成卡钻、掉钻；漏浆坍孔后，钻头来不及提起，造成埋钻；溶洞内石块掉入孔内，蹩死钻头，造成卡钻；钻机钢缆绳磨损过大未经维修或更换，造成掉钻。
钻头卡住后，先稳住试着上下活动钻头，看能否提出，如不行则下附绳挂住钻头保险带，固定在钻机上，防止钢缆绳断后掉钻。卡钻、埋钻后可通过外力振动钻头、冲杠清孔、扩筒清孔、潜水员下孔等方法处理。
（三）混凝土面下沉
随着混凝土灌注面的升高，混凝土对孔壁压力增大到一定程度，容易挤破溶洞处的人工造壁，造成混凝土流失，导致混凝土面下沉[8]。
一般来说，混凝土流失速度较缓慢，灌注时须勤观察勤测量，一旦发现孔内泥浆面下降，立即测量孔内混凝土面的高度，如导管仍有埋深可接长导管，接导管时加大测量频率，防止导管口露出混凝土面后仍在接导管。
混凝土灌注完成后，需保留1～2m埋管观察半小时确认混凝土面稳定后再取出导管，若发现混凝土面下沉，及时补灌。80#的- 7号桩就是在水下混凝土灌注完成后，混凝土面下沉了8m，通过及时补灌措施，保证了桩基础质量。
四、结语
汀泗河特大桥桥址区岩溶极度发育，钻孔灌注桩基础溶洞可见率达90%以上，溶洞大部分桩与桩、部分墩与墩间联通，并掺杂流砂、淤泥、斜岩等不良地质。通过对溶洞处理的多种填料试验对比，采用泥质强风化岩，效果显著，极大地避免了坍孔、卡钻、掉钻、混凝土流失等事故。在斜岩的处理上，首先提出了大钻头扩孔磕打、水下爆破两种方法，且效果显著。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部．TB 10012-2007/J 124-2007铁路工程地质勘察规范[S]．中国铁道出版社，2007．
[2]林治基．桥梁桩基溶洞地段施工处理技术[J]．山西建筑 ，2007 ，33(19)．
[3]李智毅 ，唐辉明.岩土工程勘察[M].北京:中国地质大学出版社 ，2000．
[4]张峰. 岩溶地质桥梁的桩基成孔技术[J].山西建筑，2008， 34(9)．
[5]康丹．巖溶发育地区桩基础设计与施工[J]. 中南公路工程，2002，27(1)．
[6]黄敦.富湾特大桥溶洞桩基处理措施[J].山西建筑，2008 ，34 (23)．
[7]翟世鸿，王靖涛．岩溶地区桥桩设计与施工若干问题浅析[J]．土木基础，2004，18(2)．
[8]罗元明．浅谈桥梁溶洞桩基处理方法[J]．山西建筑，2009，35(9)．
作者简介：陈鹏飞（1974- ），男，安徽望江人，高级工程师，研究方向：路基工程。