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摘要：本文主要就灰岩地区的冲孔混凝土灌注桩溶洞处理方法进行了探讨，并分析了成桩过程中的塌孔，埋钻，斜孔，漏浆，卡钻等常出现的问题的处理。
关键词：溶洞；冲孔；灌注桩；斜孔；埋钻；注浆
Abstract: in this paper, the limestone area concrete piles of punching karst processing method is discussed, and analyzed in the process of pile hole collapse, buried drill, oblique hole, the slurry, the card often appear of the problem of treatment.
Keywords: cave; Punching; Filling pile; Inclined hole; Drill burying; grouting
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
近几年来冲孔灌注桩在桂北地区被广泛应用于建筑工程中，由于这种桩施工工序复杂，桩基质量不易控制，在溶洞发育的灰岩地区尤其复杂，因此，正确处理溶洞地区的冲孔混凝土灌注桩技术，是摆在工程人员面前的一大重要课题。
一、工程概况
工程项目要点简述：某学院一期工程总建筑面积13.56万m2，一期工程包括：学院教学实验楼，公共教室楼，学生公寓，教工食堂，及南面的运动场地（含小运动场和篮球场），景观、绿化、休闲区以及校园内道路、水电等配套设施项目等。
本工程的施工难点：
工期紧迫，但工程的基础大部分采用冲孔灌注桩；
根据地质资料显示，本工程所处区域为岩溶地区，地下存在土洞、溶洞。
由于本工程地质的特殊性，每根灌注桩必须做超前钻探。通过超前钻资料显示，约有65%的桩存在溶洞，大部分溶洞高约在0.3～6.98m之间，最高达到13m，微风化岩有泄水现象。
二、冲孔混凝土灌注桩小溶洞的处理
（一）片石粘土筑壁法
溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土和整包水泥(按1m3：3m3：0.75t比例，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石)回填冲击，用0.5～0.8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，座落在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的塌孔。严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成塌孔，导致钻头被埋在孔内，护筒埋置采用钢护筒跟进法。
对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。
（二）注浆法
溶洞层数较多，为串珠状。溶洞位置勘察准确，洞高大于0.5米，小于3米，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起塌方的情况，采用预先压注水泥浆，待水泥浆压注工作完成24小时后开始钻进。压注时压力控制不大于0.4Mpa，并直到稳定2秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻孔冒浆为止。
三、冲孔混凝土灌注桩下较大溶洞的处理
溶洞处理应该做到:保证施工安全；保证不影响周围临近已成桩的质量；能够成桩。
（一）常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)
当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工。
（二）钢护筒跟进法
溶洞较大（洞高>3m，单层或多层溶洞成垂直串珠装）采取钢护筒跳进法施工。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。
当桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁塌塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏。
a、钢护筒选择。内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=(h+H)m(h为地质超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30cm的高度)。单层护筒内径大于桩直径10cm。多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为9mm为宜，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。
b、内护筒的沉放。当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机(或桩机自身重量)把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。
用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于钢护筒外径3～5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。
如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小，不能满足护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。
（三）灌砂(石)十注浆法
当溶洞内填充物较少或物理性质不良时可以采用灌砂(石)十注浆法，先应向孔内灌砂或碎石，提供桩孔维护体，然后向灌注物中注浆使其固结，提供成孔条件。灌砂(石)前先按照桩基直径、灌砂孔位置、所需的渗透半径及灌砂石时的锥体成型特征计算所需的砂石量。施工时先在选定合适位置钻出灌砂(石)孔，然后向灌砂孔内放入固定钢套管用风压机器将干砂注入；若需灌入碎石则应钻较大的孔，并在注入时不断振动钢管防止卡管。
注浆时必须合理控制注浆速度与压力，以便浆液能充分渗透到周围的填充物之中，最终形成足够的固结体。注浆的压力一般控制在0.5MPa～1.0MPa范围较为合适，如果孔内存在压力时可用其他注浆孔作为减压孔。注浆速度应根据填充物的性质决定，一般选择15L／min ～20 L／min，这样浆液能渗透到填充物内包含灌入的砂或碎石，容易固结。
四、施工中出现的问题处理
（一）塌孔
如果有透水层，当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层失稳，形成漏斗状塌孔。
a、预防塌孔的方法:采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落在亚粘土层上，再继续冲击成孔；发现漏浆及时补水。
b、塌孔的处理方法:当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻孔；
当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在塌孔的剌叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。
（二）卡钻的原因和处理方法:
a、冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻，应经常对冲击钻进行补刃；
b、孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻头打圆孔，不用一字钻；
c、十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。
钻头在冲击填充的片石时，冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下，可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出。
d、钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。
钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸掉顶板岩，一般用药量為300～500g，一次不行可反复几次，在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。
e、发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。
（三）漏浆
漏浆分为小裂隙漏浆和大溶洞漏浆。在打穿溶洞出现漏浆之前，准备大量粘土，用水泥袋装好，并封口备用。对于大溶洞漏浆，一旦出现大量漏浆，先向孔内回填大量毛石及整袋粘土，在填粘土包时，分层加入一定量的整包水泥，回填高度超过漏浆位置高度。然后放下重锤挤压粘土包机水泥包，使水泥和粘土混合，形成水泥土浆，并挤进孔周围的毛石、粘土及水泥包之间或挤进岩溶缝隙之间。一旦孔内成浆之后，需停工12h，待水泥土凝固，且有一定强度，在桩孔周围形成了一水泥土护壁层，保证能正常向下施工时，再进行冲击成孔。
小缝隙的漏浆，粘土可不必装袋，可直接倒入孔内，水泥需整袋抛入，使其沉底，操作方法同上。当再次打穿下一层溶洞发生漏浆时，重复上述工作，直至完成一个桩孔为止，见图一。
图一 堵漏示意
（四）埋钻
埋钻是由塌孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后塌孔，钻头便被埋在孔中。
a、人工挖土钢护筒跟进法：桩孔钻进10m以内，地下水易于控制，没有大的承压力，人可以下到桩孔中去边挖塌落的泥石，边护筒跟进，一直挖到钻头位置，护筒也跟进到钻头位置。
b、真空吸渣法：将导管置于塌孔的底部，用9m3空压机通过50～66mm钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于塌孔石头的粒径不大于25mm的情况。
参考文献：
[1]林宗元．岩土工程治理手册[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，1993．
[2]JGJ94—94建筑桩基技术规范[S]．北京：中国建筑工业出版社．
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：溶洞；冲孔；灌注桩；斜孔；埋钻；注浆
Abstract: in this paper, the limestone area concrete piles of punching karst processing method is discussed, and analyzed in the process of pile hole collapse, buried drill, oblique hole, the slurry, the card often appear of the problem of treatment.
Keywords: cave; Punching; Filling pile; Inclined hole; Drill burying; grouting
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
近几年来冲孔灌注桩在桂北地区被广泛应用于建筑工程中，由于这种桩施工工序复杂，桩基质量不易控制，在溶洞发育的灰岩地区尤其复杂，因此，正确处理溶洞地区的冲孔混凝土灌注桩技术，是摆在工程人员面前的一大重要课题。
一、工程概况
工程项目要点简述：某学院一期工程总建筑面积13.56万m2，一期工程包括：学院教学实验楼，公共教室楼，学生公寓，教工食堂，及南面的运动场地（含小运动场和篮球场），景观、绿化、休闲区以及校园内道路、水电等配套设施项目等。
本工程的施工难点：
工期紧迫，但工程的基础大部分采用冲孔灌注桩；
根据地质资料显示，本工程所处区域为岩溶地区，地下存在土洞、溶洞。
由于本工程地质的特殊性，每根灌注桩必须做超前钻探。通过超前钻资料显示，约有65%的桩存在溶洞，大部分溶洞高约在0.3～6.98m之间，最高达到13m，微风化岩有泄水现象。
二、冲孔混凝土灌注桩小溶洞的处理
（一）片石粘土筑壁法
溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土和整包水泥(按1m3：3m3：0.75t比例，顺序为袋装水泥、袋装粘土、片石)回填冲击，用0.5～0.8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土和整包水泥，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，这也是个比较成熟的施工方法。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须穿透砂砾及卵石层等透水层，座落在不透水的亚粘土层上，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成的塌孔。严禁因为钢护筒短，没座在亚粘土层上，造成塌孔，导致钻头被埋在孔内，护筒埋置采用钢护筒跟进法。
对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时采取投放片石、粘土，整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。
（二）注浆法
溶洞层数较多，为串珠状。溶洞位置勘察准确，洞高大于0.5米，小于3米，土层中有较厚的砂层，溶洞漏浆会引起塌方的情况，采用预先压注水泥浆，待水泥浆压注工作完成24小时后开始钻进。压注时压力控制不大于0.4Mpa，并直到稳定2秒后再进行下一个孔的注浆，或相邻孔冒浆为止。
三、冲孔混凝土灌注桩下较大溶洞的处理
溶洞处理应该做到:保证施工安全；保证不影响周围临近已成桩的质量；能够成桩。
（一）常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)
当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工。
（二）钢护筒跟进法
溶洞较大（洞高>3m，单层或多层溶洞成垂直串珠装）采取钢护筒跳进法施工。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其压到或震动下沉至已钻成的孔内。
当桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁塌塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏。
a、钢护筒选择。内护筒长度和内径的确定：护筒长度L=(h+H)m(h为地质超前钻确定的溶洞高度，H为溶洞顶到地面加30cm的高度)。单层护筒内径大于桩直径10cm。多层护筒最内层护筒内径大于桩直径10cm，其外面一层护筒内径大于内层护筒外径10cm，并以此类推。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为9mm为宜，单个大溶洞用单层护筒，两个大溶洞用双层护筒，并以此类推。
b、内护筒的沉放。当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护筒，用吊机(或桩机自身重量)把内护筒放入外护筒内沉至孔底，必要时用振动锤下沉。
用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工时，施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。钻头直径大于钢护筒外径3～5cm，护筒到位后钻头改为满足成孔要求的钻头直径。
如果冲击钻在坚硬的岩石中的扩孔系数较小，不能满足护筒下沉要求的，回填并加大钻头直径二次冲孔，以保证钢护筒顺利下沉。为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。
（三）灌砂(石)十注浆法
当溶洞内填充物较少或物理性质不良时可以采用灌砂(石)十注浆法，先应向孔内灌砂或碎石，提供桩孔维护体，然后向灌注物中注浆使其固结，提供成孔条件。灌砂(石)前先按照桩基直径、灌砂孔位置、所需的渗透半径及灌砂石时的锥体成型特征计算所需的砂石量。施工时先在选定合适位置钻出灌砂(石)孔，然后向灌砂孔内放入固定钢套管用风压机器将干砂注入；若需灌入碎石则应钻较大的孔，并在注入时不断振动钢管防止卡管。
注浆时必须合理控制注浆速度与压力，以便浆液能充分渗透到周围的填充物之中，最终形成足够的固结体。注浆的压力一般控制在0.5MPa～1.0MPa范围较为合适，如果孔内存在压力时可用其他注浆孔作为减压孔。注浆速度应根据填充物的性质决定，一般选择15L／min ～20 L／min，这样浆液能渗透到填充物内包含灌入的砂或碎石，容易固结。
四、施工中出现的问题处理
（一）塌孔
如果有透水层，当冲击到溶洞后，由于突然漏浆造成水头高度急剧下降，透水层失稳，形成漏斗状塌孔。
a、预防塌孔的方法:采用冲击钻冲孔施工时，可将钢护筒坐落在亚粘土层上，再继续冲击成孔；发现漏浆及时补水。
b、塌孔的处理方法:当成孔深度不大时，可全孔回填粘土，暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层，方可重新钻孔；
当成孔深度较大时，可将钢护筒一直坐落在塌孔的剌叭口下缘的亚粘土层上，护筒周围回填粘土，挤实，再重新钻孔。
（二）卡钻的原因和处理方法:
a、冲击钻刃脚磨钝、孔径变小造成卡钻，应经常对冲击钻进行补刃；
b、孔不圆，形成梅花孔，最好用五刃和四刃钻头打圆孔，不用一字钻；
c、十字孔、探头石、落石等物卡钻，或钻头卡在溶洞内，上下提动无效时，用“一”字形或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走，提出钻头。
钻头在冲击填充的片石时，冲击后弹起的石块将钻头和孔壁的空隙挤住，钻头不能上下，可用小冲击钻冲动，或用冲吸的方法将卡在钻头上的石碴松动后再提出。
d、钻头被溶洞顶板卡住时，可用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头。钻头提出后用小冲程慢慢修孔，必要时回填片石、黏土重钻。
钻头冲破溶洞顶板掉入溶洞，钻头倾斜，提不出来，应放小炮炸掉顶板岩，一般用药量為300～500g，一次不行可反复几次，在冲击到岩洞顶板时应采用小冲程打紧锤、打圆孔。
e、发生卡钻事故后，不宜强提钻头，免得拉坏机械，拉断钢丝绳，掉钻头。当钻头可以上下活动时，利用钻机上下提动钻头，并用撬棍拔动大绳使钻头旋转，反复多次，提出钻头。
（三）漏浆
漏浆分为小裂隙漏浆和大溶洞漏浆。在打穿溶洞出现漏浆之前，准备大量粘土，用水泥袋装好，并封口备用。对于大溶洞漏浆，一旦出现大量漏浆，先向孔内回填大量毛石及整袋粘土，在填粘土包时，分层加入一定量的整包水泥，回填高度超过漏浆位置高度。然后放下重锤挤压粘土包机水泥包，使水泥和粘土混合，形成水泥土浆，并挤进孔周围的毛石、粘土及水泥包之间或挤进岩溶缝隙之间。一旦孔内成浆之后，需停工12h，待水泥土凝固，且有一定强度，在桩孔周围形成了一水泥土护壁层，保证能正常向下施工时，再进行冲击成孔。
小缝隙的漏浆，粘土可不必装袋，可直接倒入孔内，水泥需整袋抛入，使其沉底，操作方法同上。当再次打穿下一层溶洞发生漏浆时，重复上述工作，直至完成一个桩孔为止，见图一。
图一 堵漏示意
（四）埋钻
埋钻是由塌孔造成的。施工中发现漏浆应立即将钻头提到孔外，如果未及时提钻，漏浆后塌孔，钻头便被埋在孔中。
a、人工挖土钢护筒跟进法：桩孔钻进10m以内，地下水易于控制，没有大的承压力，人可以下到桩孔中去边挖塌落的泥石，边护筒跟进，一直挖到钻头位置，护筒也跟进到钻头位置。
b、真空吸渣法：将导管置于塌孔的底部，用9m3空压机通过50～66mm钢管压入空气吸出沉渣。这种方法适用于塌孔石头的粒径不大于25mm的情况。
参考文献：
[1]林宗元．岩土工程治理手册[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，1993．
[2]JGJ94—94建筑桩基技术规范[S]．北京：中国建筑工业出版社．
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。