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【摘 要】 岩溶地区桩基施工面临成孔难、易漏浆、常塌孔等技术难题，结合某特大桥岩溶区钻孔桩基的施工，介绍了采用多层钢护筒跟进，抛投片石、黏土、水泥封堵小洞和混凝土封堵大洞等方法，成功解决各项技术难题，保证了桩基的成孔质量，为类似地区桩基施工提供了可借鉴经验。
【关键词】 岩溶地层;钻孔桩护筒跟进成孔;施工技术
前言：
护筒跟进的作业工艺，较适合珠串状溶洞且溶腔大于3m的复杂岩溶地质条件施工。但桩长超过一定深度后，护筒跟进作业容易造成偏位而难于成孔。溶腔充填物受外界环境影响较小，充填物比较软弱，特别是半充填及无充填的情况下，施工中采用回填挤密的方案，在冲击成孔过程中形成梯形孔壁，有利于冲击钻进成孔。
1、工程概况
某特大桥中心里程为K95+310.15，全长2088.3m，上部結构为20m、25m、30m和40m预应力简支箱梁，下部结构为圆形柱式实体墩，肋板式桥台和柱式桥台，基础为钻孔灌注桩，其中Φ180cm桩基170根、Φ150cm桩基249根、Φ120cm桩基16根，共计435根。设计最大桩长58m，实际孔深近60m。
桥区地质勘察揭露岩溶等不良地质。特殊岩土层为谷地中软土和煤层，影响拟建桥台、墩的稳定性，须采取相应的处理措施。岩溶影响拟建桥台、墩的稳定性，桥梁基础应嵌入完整连续的灰岩内，且应保证桩端持力层及其应力扩散范围内不能存在有溶洞、溶槽或其它临空面。
桥址岩层以页岩、砂岩与灰岩为主，岩溶强发育。单层溶洞最高达25m，整个桩基范围内最多分布溶洞有13层。溶洞大小不一，呈两种典型分布形态：一种为小型串珠溶洞群，单个的溶洞相对较小，洞室高度一般不大于3m，形状相对规则，沿深度呈串珠分布;一种为大型溶洞，洞室高度超过3m，跨度较大，沿深度呈断续分布，且填充物复杂。
2、桩基成孔
根据地质勘探钻孔结果，经过多方论证，最终确定成桩方案：采用冲击钻冲孔，钢护筒跟进成孔方法。单层钢护筒跟进至土石分界线下1m，隔离上部松软土层，保证桩孔在钻进过程遇溶洞孔内不漏浆，上部土层保持稳定不塌孔，溶洞采用抛投片石、黏土、水泥封堵小洞和混凝土封堵大洞的方法处理。跟进第2层钢护筒，隔离溶洞人工填充物，穿过溶洞区，保证该层溶洞不再引起漏浆或塌孔现象，防止混凝土灌注过程因混凝土挤破孔壁而引起的混凝土流失。以右幅17#-2桩基为例：右幅17#墩2号桩基设计孔深58m，实钻孔深59.8m。开孔埋设3m长Φ2.4m普通钢护筒，采用1.8m十字锤头冲孔。土层位置正常钻进，当钻进37m进入岩层1m，跟进2.2m钢护筒形成坚固孔壁。下部采用抛投片石、黏土、水泥封堵小溶洞和混凝土封堵大溶洞的方法处理溶洞。溶洞处理完毕后正常钻进成孔。
2.1溶洞封堵
溶洞封堵方法的选定依据为溶洞漏浆量、漏浆速度、漏浆频次，一般钻孔过程发现漏浆，及时采取抛投片石、黏土、水泥混合物封堵然后补浆至孔口。若同一位置反复漏浆且漏浆情况严重则采取C25水下混凝土灌注封堵的方法处理。具体如下：
（1）溶洞范围小，溶洞高度小于1m，漏浆缓慢，采用片石和黏土的混合物回填至溶洞顶以上2m，钻头小行程挤压密实。当溶洞填充物为流塑状时，在回填混合物时可掺适量水泥起固结护壁作用，然后补浆至孔口。待水泥终凝24h后再继续施工。如一次回填不能完全填充，则可再回填一次，使混合物完全填充溶洞。
（2）溶洞高度大于1m，且溶洞为填充或半填充的、漏浆缓慢，则先抛填片石（15～20cm狗头石）、黏土和水泥混合物（片石和黏土比例为1：1，每填高3m混合物填水泥500kg），回填高度一次以2～3m为准;然后用小冲程冲击片石挤压到溶洞边形成泥浆碎石外护壁，水泥黏土混合物将片石空隙初步堵塞后停止冲击;混合物回填至溶洞顶以上3～5m，待水泥强度达到2.5MPa后，再继续冲击，穿过溶洞。在钻前或钻进过程中，适当增加黏土数量，提高泥浆比重（泥浆比重以1.35～1.45g/cm3为宜）。
（3）溶洞高度大于1m，溶洞为无填充或漏浆严重的，向孔内快速回填片石（15～20cm狗头石）、黏土和水泥混合物待水头不再下降为止;然后回填5～10m混合物，补浆至孔口;钻头小冲程挤压，把混合物挤进溶洞内，24h后，待水泥强度达到2.5MPa后，再继续冲击，穿过溶洞。
（4）在同一溶洞位置多次使用片石、黏土、水泥混合物封堵不能通过的，提前做好混凝土封堵准备，待再次漏浆快速下设导管至孔底，灌注C25水下混凝土，待混凝土面开始上升后补灌4～6m，然后补浆至孔口，静置2～3d待混凝土强度达到70%后重新冲孔。
2.2钢护筒跟进
2.2.1钢护筒尺寸选择
最里层钢护筒大于桩径10～20cm，同时小于上一层钢护筒内径20cm，依次类推。钢护筒壁厚10mm。
（1）桩径1.2m的桩基采用1.4m、1.6m、1.8m的钢护筒组合;
（2）桩径1.5m的桩基采用1.6m、1.8m、2.0m的钢护筒组合;
（3）桩径1.8m的桩基采用2.0m、2.2m、2.4m的钢护筒组合。
2.2.2钢护筒制作
钢护筒在工厂分节预制（每节1.5m长），现场焊接成9m长钢护筒备用，接口处设置8～10个连接板加固。
2.2.3钢护筒施工
（1）正常埋设普通钢护筒2～4m，确定桩位中心后开钻。
（2）上部覆盖层使用大于桩径55cm锤头正常钻进至土石分界线下1m，沉放第1层钢护筒。
（3）孔内跟进第1层钢护筒后，继续冲砸将溶洞打开，抛填黏土、片石及水泥混合物将洞内冲砸密实或灌注混凝土形成临时闭合层防止塌孔。如下层溶洞较小或溶洞封堵处理后状态稳定，则使用同桩径尺寸锤头正常钻进至设计桩底，不再跟进钢护筒。如下部溶洞发育则根据穿过溶洞及岩层性质决定是否采取第2层、第3层钢护筒跟进。当穿过最后一层溶洞后跟进钢护筒进入完整基岩至少0.5m。
（4）当钢护筒下沉至第1层岩面或穿过溶洞下至基岩面时，抛投片石、水泥、黄土混合物或灌注混凝土，然后采用小冲程冲击，使其密实造壁，孔底平整后继续冲孔。防止因岩层面倾斜造成套筒壁与岩层产生较大空隙，钻进过程发生埋锤、卡钻、套筒刃脚倾斜等现象。
3、施工注意事项
（1）根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先长后短、先难后易的原则确定各桩施工顺序。
（2）第1层钢护筒跟进至土石分界面下1m后可预防孔口塌孔及孔内塌孔造成后续不良情况。
（3）桩基清孔使用膨润土，即保证泥浆均匀、清渣彻底，同时防止灌注后期因泥浆比重加大造成的灌注困难。第2次清孔泥浆比重控制在1.1～1.15，孔内排出的泥浆手摸无较大（2～3mm）颗粒。较长溶洞桩基泥浆比重一般调至1.15即可灌注水下混凝土。
4、存在问题及对策
（1）溶洞若处于斜岩地层，钢护筒仅能对一个方向支护，斜岩下端的填充物位置围护不到，继续钻进仍然存在漏浆，会发生钢护筒外侧填充物坍塌、后期灌注混凝土挤破孔壁等意外，因此刃脚的固结处理至关重要，钻进及灌注过程仍须做好应急预案。
（2）强烈发育岩溶区钻孔桩在灌注混凝土过程中灌注速度不能太慢，同时混凝土初凝时间控制在6h左右，在混凝土水头压力作用下薄弱溶洞壁容易被压穿导致混凝土流失造成断桩。针对这种情况需对原桩孔以片石、粘土回填（有条件时尽量在回填前采用水下切割钢筋笼），然后在钻进的过程中不需用电磁铁去吸附砸碎的钢筋头，重新成孔。
5、结束语
通过对某特大桥435根岩溶地层桩基的成孔技术的研究，解决了溶洞发育地区桩基的成孔及因溶洞漏浆引起的塌孔、埋锤、混凝土灌注过程混凝土挤破孔壁等技术难题，虽钢护筒用量较大，但加快施工进度、确保了施工质量，也降低了施工成本和风险成本，对同类工程具有一定的借鉴价值。
参考文献：
[1]丘斌.岩溶地区桥梁桩基设计[J].铁路建筑，2004，（5）：13-14.
[2]周建普，李献民.岩溶地基稳定性分析评价方法[J].矿冶工程，2003，23（1）：4-7.
【关键词】 岩溶地层;钻孔桩护筒跟进成孔;施工技术
前言：
护筒跟进的作业工艺，较适合珠串状溶洞且溶腔大于3m的复杂岩溶地质条件施工。但桩长超过一定深度后，护筒跟进作业容易造成偏位而难于成孔。溶腔充填物受外界环境影响较小，充填物比较软弱，特别是半充填及无充填的情况下，施工中采用回填挤密的方案，在冲击成孔过程中形成梯形孔壁，有利于冲击钻进成孔。
1、工程概况
某特大桥中心里程为K95+310.15，全长2088.3m，上部結构为20m、25m、30m和40m预应力简支箱梁，下部结构为圆形柱式实体墩，肋板式桥台和柱式桥台，基础为钻孔灌注桩，其中Φ180cm桩基170根、Φ150cm桩基249根、Φ120cm桩基16根，共计435根。设计最大桩长58m，实际孔深近60m。
桥区地质勘察揭露岩溶等不良地质。特殊岩土层为谷地中软土和煤层，影响拟建桥台、墩的稳定性，须采取相应的处理措施。岩溶影响拟建桥台、墩的稳定性，桥梁基础应嵌入完整连续的灰岩内，且应保证桩端持力层及其应力扩散范围内不能存在有溶洞、溶槽或其它临空面。
桥址岩层以页岩、砂岩与灰岩为主，岩溶强发育。单层溶洞最高达25m，整个桩基范围内最多分布溶洞有13层。溶洞大小不一，呈两种典型分布形态：一种为小型串珠溶洞群，单个的溶洞相对较小，洞室高度一般不大于3m，形状相对规则，沿深度呈串珠分布;一种为大型溶洞，洞室高度超过3m，跨度较大，沿深度呈断续分布，且填充物复杂。
2、桩基成孔
根据地质勘探钻孔结果，经过多方论证，最终确定成桩方案：采用冲击钻冲孔，钢护筒跟进成孔方法。单层钢护筒跟进至土石分界线下1m，隔离上部松软土层，保证桩孔在钻进过程遇溶洞孔内不漏浆，上部土层保持稳定不塌孔，溶洞采用抛投片石、黏土、水泥封堵小洞和混凝土封堵大洞的方法处理。跟进第2层钢护筒，隔离溶洞人工填充物，穿过溶洞区，保证该层溶洞不再引起漏浆或塌孔现象，防止混凝土灌注过程因混凝土挤破孔壁而引起的混凝土流失。以右幅17#-2桩基为例：右幅17#墩2号桩基设计孔深58m，实钻孔深59.8m。开孔埋设3m长Φ2.4m普通钢护筒，采用1.8m十字锤头冲孔。土层位置正常钻进，当钻进37m进入岩层1m，跟进2.2m钢护筒形成坚固孔壁。下部采用抛投片石、黏土、水泥封堵小溶洞和混凝土封堵大溶洞的方法处理溶洞。溶洞处理完毕后正常钻进成孔。
2.1溶洞封堵
溶洞封堵方法的选定依据为溶洞漏浆量、漏浆速度、漏浆频次，一般钻孔过程发现漏浆，及时采取抛投片石、黏土、水泥混合物封堵然后补浆至孔口。若同一位置反复漏浆且漏浆情况严重则采取C25水下混凝土灌注封堵的方法处理。具体如下：
（1）溶洞范围小，溶洞高度小于1m，漏浆缓慢，采用片石和黏土的混合物回填至溶洞顶以上2m，钻头小行程挤压密实。当溶洞填充物为流塑状时，在回填混合物时可掺适量水泥起固结护壁作用，然后补浆至孔口。待水泥终凝24h后再继续施工。如一次回填不能完全填充，则可再回填一次，使混合物完全填充溶洞。
（2）溶洞高度大于1m，且溶洞为填充或半填充的、漏浆缓慢，则先抛填片石（15～20cm狗头石）、黏土和水泥混合物（片石和黏土比例为1：1，每填高3m混合物填水泥500kg），回填高度一次以2～3m为准;然后用小冲程冲击片石挤压到溶洞边形成泥浆碎石外护壁，水泥黏土混合物将片石空隙初步堵塞后停止冲击;混合物回填至溶洞顶以上3～5m，待水泥强度达到2.5MPa后，再继续冲击，穿过溶洞。在钻前或钻进过程中，适当增加黏土数量，提高泥浆比重（泥浆比重以1.35～1.45g/cm3为宜）。
（3）溶洞高度大于1m，溶洞为无填充或漏浆严重的，向孔内快速回填片石（15～20cm狗头石）、黏土和水泥混合物待水头不再下降为止;然后回填5～10m混合物，补浆至孔口;钻头小冲程挤压，把混合物挤进溶洞内，24h后，待水泥强度达到2.5MPa后，再继续冲击，穿过溶洞。
（4）在同一溶洞位置多次使用片石、黏土、水泥混合物封堵不能通过的，提前做好混凝土封堵准备，待再次漏浆快速下设导管至孔底，灌注C25水下混凝土，待混凝土面开始上升后补灌4～6m，然后补浆至孔口，静置2～3d待混凝土强度达到70%后重新冲孔。
2.2钢护筒跟进
2.2.1钢护筒尺寸选择
最里层钢护筒大于桩径10～20cm，同时小于上一层钢护筒内径20cm，依次类推。钢护筒壁厚10mm。
（1）桩径1.2m的桩基采用1.4m、1.6m、1.8m的钢护筒组合;
（2）桩径1.5m的桩基采用1.6m、1.8m、2.0m的钢护筒组合;
（3）桩径1.8m的桩基采用2.0m、2.2m、2.4m的钢护筒组合。
2.2.2钢护筒制作
钢护筒在工厂分节预制（每节1.5m长），现场焊接成9m长钢护筒备用，接口处设置8～10个连接板加固。
2.2.3钢护筒施工
（1）正常埋设普通钢护筒2～4m，确定桩位中心后开钻。
（2）上部覆盖层使用大于桩径55cm锤头正常钻进至土石分界线下1m，沉放第1层钢护筒。
（3）孔内跟进第1层钢护筒后，继续冲砸将溶洞打开，抛填黏土、片石及水泥混合物将洞内冲砸密实或灌注混凝土形成临时闭合层防止塌孔。如下层溶洞较小或溶洞封堵处理后状态稳定，则使用同桩径尺寸锤头正常钻进至设计桩底，不再跟进钢护筒。如下部溶洞发育则根据穿过溶洞及岩层性质决定是否采取第2层、第3层钢护筒跟进。当穿过最后一层溶洞后跟进钢护筒进入完整基岩至少0.5m。
（4）当钢护筒下沉至第1层岩面或穿过溶洞下至基岩面时，抛投片石、水泥、黄土混合物或灌注混凝土，然后采用小冲程冲击，使其密实造壁，孔底平整后继续冲孔。防止因岩层面倾斜造成套筒壁与岩层产生较大空隙，钻进过程发生埋锤、卡钻、套筒刃脚倾斜等现象。
3、施工注意事项
（1）根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先长后短、先难后易的原则确定各桩施工顺序。
（2）第1层钢护筒跟进至土石分界面下1m后可预防孔口塌孔及孔内塌孔造成后续不良情况。
（3）桩基清孔使用膨润土，即保证泥浆均匀、清渣彻底，同时防止灌注后期因泥浆比重加大造成的灌注困难。第2次清孔泥浆比重控制在1.1～1.15，孔内排出的泥浆手摸无较大（2～3mm）颗粒。较长溶洞桩基泥浆比重一般调至1.15即可灌注水下混凝土。
4、存在问题及对策
（1）溶洞若处于斜岩地层，钢护筒仅能对一个方向支护，斜岩下端的填充物位置围护不到，继续钻进仍然存在漏浆，会发生钢护筒外侧填充物坍塌、后期灌注混凝土挤破孔壁等意外，因此刃脚的固结处理至关重要，钻进及灌注过程仍须做好应急预案。
（2）强烈发育岩溶区钻孔桩在灌注混凝土过程中灌注速度不能太慢，同时混凝土初凝时间控制在6h左右，在混凝土水头压力作用下薄弱溶洞壁容易被压穿导致混凝土流失造成断桩。针对这种情况需对原桩孔以片石、粘土回填（有条件时尽量在回填前采用水下切割钢筋笼），然后在钻进的过程中不需用电磁铁去吸附砸碎的钢筋头，重新成孔。
5、结束语
通过对某特大桥435根岩溶地层桩基的成孔技术的研究，解决了溶洞发育地区桩基的成孔及因溶洞漏浆引起的塌孔、埋锤、混凝土灌注过程混凝土挤破孔壁等技术难题，虽钢护筒用量较大，但加快施工进度、确保了施工质量，也降低了施工成本和风险成本，对同类工程具有一定的借鉴价值。
参考文献：
[1]丘斌.岩溶地区桥梁桩基设计[J].铁路建筑，2004，（5）：13-14.
[2]周建普，李献民.岩溶地基稳定性分析评价方法[J].矿冶工程，2003，23（1）：4-7.