桩基大溶洞的处理方法探讨
摘 要：大连开发区振连路桥梁工程第2号至第61号墩均位于海里，平均水深4米，桩基施工难度较大，海里地质情况复杂，从上至下有淤泥层、粉质粘土层、中砂层、卵石层、溶洞、基岩等，溶洞是施工的难点，本文介绍了大溶洞的几种方法。 关键词：桩基
溶洞
处理
大连开发区振连路桥梁工程第2号至第61号墩均位于海里，平均水深4米，桩基础施工难度较大，而溶洞的出现给施工带来更大困难，海里地质情况复杂，从上至下有淤泥层、粉质粘土层、中砂层、卵石层、溶洞、基岩等，如处理方法不当，会造成掉钻、卡锤、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁桥梁运营安全。因而充分了解桥区桩位所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等，采取稳妥的措施，保证施工的顺利进行，十分重要。
1．工程简介：
大连振连路开发区段起点为大连湾和尚岛(k7+080)，终点接赤峰街(k10+428.718)，主要穿越红土堆子湾、滨海新区、金窑铁路。总长3348.718m，桥梁总面积86810m2，引堤总面积5650 m2。主线分为三部分，其中桥梁总长2817.004m，引堤段长107.996m，沈阳路改造段长423.718m。桥梁第2号至第61号墩在海里，长度1800m，上部结构设计一联4×30米或5×30米的装配式部分预应力混凝土箱形连续梁。采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系。下部结构设计桥墩采用圆形截面，桩基采用钻孔灌注桩。 ２．地质情况
工程场区地处黄海近岸海域，属海滨地带，水下海底面较平坦，标高变化在-4.12米—2.2米。水深2—5米，海底水面标高变化在-1.38米—2.04米之间。地质变化如下：
由浅至深顺序如下：第一层为淤泥质土；第二层为粉质粘土；第三层粉质粘土混碎石；第四层为中砂；第五层为卵石；第六层为基岩。其中桩基38－1有四层溶洞呈串珠型分布，上面三个溶洞较小，分别为0.8m、1.2m和1.2m，最下一层溶洞高度为9.1m，四层溶洞总高度为12.3m，溶洞内均为软塑状粘土全充填。
３．施工方案的确定
针对该桩溶洞较大且呈串珠型分布，施工技术难度较大，该工程又为市重点工程，我公司从严把质量关，确保工程进度，确保施工安全考虑，把该桩做列为重中之重并按设计要求作相关施工监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识。根据该桩溶洞情况，溶洞内全为流塑状粘土全充填，溶洞位置较深，最后确定先采用冲击钻成孔，投放抛填物的方法处理溶洞，后考虑采用下放钢护筒的方案。
４．施工前的准备
①人员组织
项目部专门组织有关技术人员研究学习有关溶洞处理的措施，并且成立了溶洞处理应急小组。施工现场派4名技术人员分两班在工地24小时轮流值班，发现问题及时上报处理。项目部还组织桩基队钻机机长学习溶洞处理的知识，使他们对溶洞处理心中有数。总之，在
人员组织方面，明确分工，各负其责。
②材料准备
片石100m3，粘土20 m3，水泥10T，编织袋200条，钢护筒30m。
③机械配备
装载机40型一台，16T吊车一台，小斗车10辆。
５．施工过程控制
该桩护筒顶标高为1.005m,设计孔底标高-45.5m,应钻深度46.505m。采用冲击钻成孔，钻头直径2.10m(加大钻头直径,使成孔直径不小于2.1m,为下放钢护筒做准备,钢护筒直径2.09m),钻头质量4000Kg,后换为7000 Kg原装钻头。本桩10月1日开钻，10月16日穿过最后一层溶洞，钻孔深度40.1m。
上部松软地层厚度9.29m，钻进速度较快。泥浆颜色灰黑色，且有臭味。上面两个溶洞较小，分别为0.8m和1.2m，中间间隔只有10cm，两溶洞已基本联为一体。钻头钻至最上一层溶洞溶顶以上0.6m时,向孔内抛投片石高度0.5m，以平衡钻头，防止穿破溶洞时出现孔斜。冲程控制在0.8m,平稳冲砸。经仔细观察钻头穿破溶洞后钢丝绳无摆动，孔位无偏斜。钻进溶洞后，无漏浆，钻头进尺稍微加大。为保证固壁良好，向孔内投放片石1.5m，以0.6m的小冲程钻进,钻进1m后,再次投放片石1.5m,其中夹杂投入粘土,钻进时进尺较小,遂加大冲程至1m，钻进过程中无异常现象发生。溶洞内钻进时，泥浆比重为1.6。
第二层溶洞与第三层溶洞之间为5.4m的微风化含炭质灰岩，岩质较硬，进尺慢，钻头损坏严重。我部及时进行调整改装钻头（质量4000 Kg）换为7000Kg的原装钻头。第三层溶洞穿破后，未见漏浆现象，由于该层溶洞较小高度只有1.2m，钻头穿破溶顶后随即向孔内投放片石1.5m，并用0.6m左右的小冲程反复冲砸以固壁。钻进过程中无异常。
第四层溶洞最大，溶洞高度为9.1m，溶洞位置在孔深31m至40.1m之间。钻头进入溶洞后进尺加大。泥浆有轻微漏浆现象，随即提出钻头，向孔内投入片石及粘土，厚度1.5m,然后以0.6m的冲程冲砸。进尺1m后泥浆由灰黑色渐变为黄褐色。根据地质勘察报告溶洞内全为黄褐色粘土充填，实际地层与设计相符。由于该层溶洞大，抛投的片石大部分取用大直径片石，尺寸25～40cm。溶洞内没有发现大量漏浆现象，粘土未装袋抛投，只是夹杂于片石内投入。该溶洞处理时，均采用每钻进1m投放片石及粘土1.5m重复钻进的方法。溶洞内泥浆比重始终控制在1.6以上。施工过程中由于钻头质量较大，钻机主机出现一点故障，中间间隔了一段时间。9.1m溶洞处理历时5天。
四层溶洞处理时，泥浆比重均在1.6以上，泥浆未加水稀释，只保持循环，浓度较大。
６．处理效果
该桩从开钻到穿过最后一层溶洞，历时16天，钻孔深度40.1m。其中溶洞处理共耗时7天，溶洞总高度12.3m。溶洞处理抛投片石共计75 m3,粘土18 m3。我部采用抛填片石及粘土的方法，成孔质量良好。钻进过程中无塌孔、吸钻、埋钻及卡钻现象。钻头上下自如，无孔斜、缩孔现象。
７．混凝土灌注
混凝土采用垂直导管法进行灌注，采用商品混凝土并派实验人员前往混凝土厂家进行质量控制，根据灌注情况随时调节混凝土性能，较好的满足了施工需要。现场由专业工程师控制灌注进度并根据地质情况控制埋管深度，保证成桩质量。当灌注到溶洞位置时保持较大的埋管深度，防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉，造成断桩。施工过程中保持埋管深度不小于5m，没发现混凝土面下降现象。但当灌注到溶洞位置时，混凝土面上升缓慢，尤其是孔深35m～33m位置时，平均每上升1m需要混凝土8m3左右，混凝土浪费严重。但翻浆正常，下料顺利。灌注完毕后，混凝土方量比设计多出60 m3。
８．体会和心得
①、钻头钻至溶顶时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔，除采用抛填片石平衡钻头外，也可采用质量较大的钻头处理。
②、溶洞处理时，速度稍微放慢一些或稍停一段时间，可促使片石和粘土的固结利于固壁。
③、充填物的溶洞采用抛填物的方法处理是可行的，但为了避免发生缩孔，可采用大块片石。
④、溶洞内泥浆浓度要大，比重不小于1.6。孔内泥浆比重从上至下均应满足。
⑤、如孔内泥浆不是大量流失，粘土可不装袋投入。
⑥、因溶洞内为流塑状粘土，即使孔内不漏浆，为加大泥浆浓度，增加固壁的牢固性，也要按片石粘土3:1的比例加入。
⑦、当处理住漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆，要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。
结束语：
在溶洞地区进行桥梁桩基施工是比较困难的，如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得更为重要。通过以上处理，能够保证大溶洞的处理，保证了工程质量。
参考文献：程建耀 桥梁设计实用手册 吉林电子出版社 ２００５
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