巖溶地區樁基溶洞處理技術

孫田田

（中核華緯工程設計研究有限公司，江蘇南京 210000）

0 引言

在巖溶地區進行樁基成孔施工，由于溶洞的存在可能引發許多潛在的安全隱患，造成塌孔及漏漿等意外事故，此類事故的影響，也可能會影響樁基的整體質量。針對巖溶地區中的橋梁進行予以施工，要求針對溶洞開展高效處理，以充分保障橋梁樁基結構的穩定性及強度。同時，要求有關施工人員充分關注巖溶地質情況，以為解決橋梁樁基施工重難點問題提供充分保障，通過高效可行的處理技術手段，讓橋梁樁基在巖溶地區中的穩定性得到充分保障，以保證工程項目的整體施工質量，讓橋梁工程建設項目得以實現可持續發展。

1 溶洞對橋梁樁基施工的影響及施工常見問題

1.1 溶洞對橋梁樁基的影響

針對巖溶區域內的橋梁工程進行施工，可能影響樁基結構的整體穩定性及質量，其主要影響如下：①由于溶洞結構的存在，可能增加樁基塌孔的風險，一旦孔中的泥漿到達溶洞位置或鉆到了溶洞頂板位置處，便可能導致泥孔中的泥漿發生大規模流失，相應降低了孔內漿液的液面，導致孔隙內外表現出突出的壓力差，進而影響了泥漿護壁結構，導致其受力嚴重不均，甚至可能引發溶洞塌孔事故。②可能因溶洞結構而影響鉆孔作業質量，導致鉆孔發生嚴重傾斜。由于溶洞中的洞壁風化水平相對較低，且洞壁壁厚及質地均表現出一定的差異，一旦需要在溶洞的洞壁位置實施鉆孔作業，則可能因為洞壁兩端發生進尺偏差而相應影響鉆孔作業的質量，導致鉆孔常發生傾斜問題。③在溶洞的影響下，鉆機可能發生嚴重的卡鉆問題，如果在鉆孔操作實踐中需要使用溶洞頂板，且未能做好積極合理的沖程操作，便可能相應影響鉆頭的操作質量，使其卡在溶洞頂板底部，進而影響工程項目的整體安全性。④可能增加樁基失效的風險，若無法針對溶洞結構實施全面細致的填充處理，或所采取的填充作業未能深入落實，填充密實度相對較低，便可能相應影響樁基結構的穩定性，造成十分嚴重的沉降問題，進而影響樁基的使用效果。針對溶洞中所存在的巖溶液體予以處理，若無法進行徹底的清理，便可能相應影響樁基結構的質量，導致其結構發生嚴重侵蝕，進而相應影響樁基結構的實際承載力和強度，造成樁基結構失效[1]。

1.2 巖溶地區橋梁樁基施工現存問題

在巖溶區域內開展橋梁工程施工，要求充分關注橋梁溶洞施工的常見問題，積極采取高效的管控措施，實現對施工現存問題的高效管控，以充分保障橋梁樁基施工的安全性。

巖溶地區內的橋梁樁基施工現存問題如下：①地面沉降問題，由于塌陷的面積相對較大，可能相應影響地面自身結構的穩定性，導致橋梁樁基結構發生大規模沉降。②塌陷問題，巖溶地質工程項目的溶洞之間聯系十分密切，可能存在一定的泥漿泄露風險。若泥漿流失十分嚴重，且未能采取及時有效的補充處理措施，便可能相應影響泥漿和地下水質量，帶來十分嚴重的壓力偏差，使地下水大面積流入孔隙之中，產生嚴重的沙土流問題，造成孔口大面積坍塌。在進行溶洞穿越時，如果因為施工鉆進作業而導致溶洞頂端的巖層發生塌陷，便可能影響地質層的穩定性，帶來嚴重的塌陷問題，進而影響橋梁樁基結構的整體承載性能，同時，增加樁基兩端的摩擦力。③泥漿滲漏問題，由于實際施工階段會產生較為突出的巖溶裂縫問題，同時，巖溶結構自身具有一定的滲透性，一旦某一溶洞結構遭到了破壞，便可能影響泥漿的結構，導致其向裂隙之中持續流動，并發生滲漏問題[2]。

2 工程項目概況

2.1 項目簡述

該工程項目的施工場地為石灰巖巖溶發育狀態，然而，并未表現出明顯的地面巖溶問題，不存在落水洞、孤峰及暗河等諸多問題。同時，在多種不同因素的綜合影響下，可能導致石灰巖中的巖溶表現出不同的發育程度。該溶洞的具體參數信息見表1。

表1 溶洞參數信息

2.2 施工工藝

針對巖溶地區進行施工，為切實規避局部漏漿的問題，一般會將其中的泥漿設置得相對較大，且常介于1.5～1.6 區間內。在正式進入灰巖地段時，為有效規避偏孔及卡錘事故的風險，要求盡量選用小沖程實施進尺操作。針對進入溶洞后的片石粘土實施回填，需要綜合使用多次沖擊夯實回填的操作，以確保可以通過足量的回填物填滿孔壁的縫隙，提升孔壁沖擊的堅實性。同時，需要充分運用大塊片石，以相應減小縮孔的風險，使其直徑得以略高于護筒外徑，以充分穿越整個溶洞結構[3]。

2.3 施工優勢

針對各類巖溶樁基施工的技術手段予以總結，優化以往單一化的溶洞處理技術，同時，結合工程項目實例，發現該技術的優勢主要體現在如下3 方面。

（1）通過高效的溶洞處理技術可以讓企業的經濟效益得到充分保障，同時，針對各類處理情況進行全面匯總，并制作成相應的決策表格，以切實強化施工過程中與周邊建筑物的聯系，使其得以保持在相應的安全距離。

（2）充分運用總決策表格，實現對巖溶處理技術決策的簡化和處理，以便分析具體的方案決策內容，并從中確定工程施工的具體費用。

（3）要求綜合利用合理的監測技術手段開展對于周邊建筑物情況的細致監測，以充分保障成樁的質量，爭取良好的實踐效果[4]。

3 溶洞處理施工技術

3.1 溶洞頂板處理技術

針對樁基結構進行施工，要求以充分保障溶洞頂板的穩定性為前提，讓后續樁基施工工程的質量得到充分保障，并將其作為后續施工的重要前提。為此，要求充分關注溶洞頂板施工處理技術，以實現對溶洞頂板的擊穿，同時，相應保障樁基結構在擊穿后的安全性及穩定性。在實際施工階段遇到的溶洞通常為無填充型結構，要求在實際施工階段充分運用高效合理的測量作業手段，以確定最適宜的鋼護筒結構埋設位置，同時，借助吊車設備，充分使用振動錘的震動作用，使吊車得以進入鋼護筒中。此外，要求在溶洞周邊增設鋼筋固定架結構，將其長度控制在4m，同時，實現對固定架的充分固定，使其得以固定在巖層上方10cm。借助沖擊鉆樁基設備開展鉆孔作業，需要充分使用低錘密集設備予以處理，將鉆孔保持在于溶洞頂相距1cm 的位置。

在此背景下，要求有關操作人員對于鋼絲繩及錘擊反饋狀態有充分把握和清晰感知，以確保可以在溶洞頂板結構被擊穿后實現對鉆機的快速處理，使其得以被放置于孔口位置，并在此基礎上展開對孔內泥漿液面的細致觀察。若發生泥漿滲漏的情形，則要求針對樁基結構四周的地面進行細致監測，以及時發現地面中存在的各類裂縫問題，減小結構下沉的風險。需要妥善安置施工作業人員，使其得以迅速撤離出相應的施工現場，同時開展對下沉原因的深入探究。

需要積極采取各項合理可行的技術措施開展對于下沉問題的高效處理，若周邊的地面仍然保持良好的穩固狀態，則需要結合具體的施工設計方案，高效開展后續施工環節。使用樁錘和剎車等設備開展修孔作業，以充分確保樁錘下放的有效性，在正式實施修孔操作前，要求運用剎車設備實現對錘頭下放速度的有效管控，以充分保障修孔作業的質量和有效性。此外，要求有關作業人員建立對于溶洞填充狀態的全面感知，結合具體的勘探資料信息，建立對于實際施工情況的全面把握，以充分提升鉆孔作業的開展質量[5]。

3.2 溶洞填充處理技術

針對溶洞進行施工，要求將填充處理動作施工要點予以充分把握。針對樁基溶洞實施處理，要求充分利用封堵法，以達到良好的填充效果，其具體操作流程如下。

（1）要求積極開展開孔及護筒埋設作業，在實際施工階段采用的護筒長度為9m、直徑為1.9m，要求結合護筒的實際尺寸信息確定相應的施工方案，以充分保障開孔作業的質量和有效性。

（2）如果溶洞被擊穿，導致孔中的漿面高度出現了迅速下降，要求立即采取有效的抬升措施，讓漿面得以不斷抬升到鉆機孔口位置處，同時，向孔徑中投放相應數量的C20 混凝土、黏土及片石結構，以達到良好的填充效果。要求針對一次性回填高度予以充分管控，使其得以保持在2～3cm，同時，持續向孔中進行泥漿補充，通過小沖程的錘頭達到良好的錘擊效果，讓回填材料的密實性得到充分保障，以實現對填料的充分擠壓，使其得以粘附在溶洞四周，并在此基礎上形成泥漿碎石外護壁結構。待結束填充作業后，要求將其靜置一段時間，直到孔中的漿液可以維持穩定的狀態后方可正式開展后續施工。

（3）在實施鉆進作業時，需要向其中增加一定量的粘土，以充分保障其中的泥漿比重。使用片石、粘土實現對于溶洞某一位置的封堵，若展現的封堵效果較差，則需充分運用片石、袋水泥等方式予以處理，借助小沖程錘頭實現對于水泥袋混合物的充分擊破。待結束全部回填作業后，要求將其靜置1d，方可開展后續施工，如圖1 所示。

圖1 回填

3.3 溶洞處理效果分析技術

待結束溶洞頂板施工，且完成填充作業后，要求針對溶洞的實際處理效果開展全面細致的分析，以便確定最精準的溶洞處理方式，讓后續施工質量得到充分保障。要求結合具體的施工設計要求確定相應的溶洞填充水平及承載力狀態，使其得以充分滿足后續橋梁樁基施工高度要求，以免樁基結構失效。

針對樁基結構進行施工，可能導致其中的多數樁身被放置在溶洞的填充層中，其處理質量的優劣將會相應影響樁基結構的穩定性。為此，要求在溶洞分析處理的全程開展對填充層指標參數的細致檢測。一般而言，可以綜合使用超前地質鉆探及動力初探試驗等多種方式建立對填充作業質量的充分把控，使填充層中的參數信息得以充分滿足施工設計的要求，并以此為前提開展后續施工[6]。

3.4 確定溶洞處理方案

3.4.1 常規回填

作為一種已經得到廣泛運用的溶洞處理手段，常規回填技術更適用于高度較低的溶洞，此類溶洞的發育面積普遍相對較小，且地質硬度呈不均勻分布的狀態。目前通常運用填片石及水泥等材料實現對溶洞的封堵處理，以免發生溶洞漏漿問題，對孔壁的穩定性造成不良影響，同時，可以相應提升樁基施工的整體質量，以充分節約項目施工的成本。

3.4.2 鋼護筒跟進

一般而言，此種方法主要適用于2m 以上高度的溶洞，且其中的填充物數量嚴重匱乏。鋼護筒跟進的方式有著較為突出的安全性優勢，且應用質量相對較高，非常適用于大型及多層溶洞之中，要求深入跟進到基巖結構的1m 內，將直徑高度控制在略高于設計樁30cm 的范圍。一旦覆蓋層的高度超出30cm，則需要盡量避免振動跟進的情形，同時，結合實際跟進的鋼護筒直徑實施鉆孔操作。護筒參數如表2 所示。

表2 護筒參數

3.4.3 壓漿加固

壓降加固操作主要適用于部分深度較深的溶洞區域，同時，也可以應用在土巖界面土洞之中，此類加固方法在實際運用階段會發生較大的損耗，且通常難以實現良好的溶洞封堵效果，而此項技術的最主要意義便是可以有效降低土洞及表層溶洞中的泥漿數量，以減少其安全隱患[7]。

4 溶洞處理過程的質量控制要點

①對于某些規模較小的溶洞結構，需要在溶洞頂端設置一個小孔，同時，借助小孔沖程的錘頭實現對于溶洞頂板的擊穿處理。實施鉆進作業，可能導致其中的泥漿損失速度相對較快，為此，要求及時做好泥漿補充工作，向其中填充充足的片石和粘土塊結構，以確保其充填的緊密性，并在此基礎上實施鉆進作業。②針對相對較高的溶洞予以施工，要求以小溶洞鉆孔作業為前提，充分運用下鋼護筒結構實施鉆孔作業，同時，充分運用C20混凝土、片石及粘土塊結構，實現對于溶洞的封堵處理，以充分保障溶洞處理的質量。③對某些具有較大深度的溶洞，要求充分關注溶洞的貫通狀態。針對相對較深的溶洞實施處理，要求充分運用超前地質鉆探技術，以實現高效的溶洞處理。待沖擊鉆達到溶洞頂部時，要求適當調整沖擊鉆的提升速度，同時，放緩進尺操作，以充分保障溶洞的開孔質量，切實避免強雷沖擊等問題，以免對溶洞的穩定性造成嚴重影響。如果在實際操作過程中發現某個具體樁孔中發生了溶槽及空洞等系列問題，則要求分層開展對溶槽的處理，同時，積極跟進下放內鋼護筒狀態。④實施溶洞鉆進操作，要求建立對溶洞周邊地質狀態的細致觀察，因為溶洞地下水位存在一定差異，可能導致粘土層及巖層發生不同程度的滲漿問題，一旦此類問題過于突出，則可能嚴重影響整體結構的穩定性，帶來結構坍塌的風險。為此，要求充分運用粘土及混凝土等多種材料，并在此基礎上開展對地基的加固處理。⑤要求在實際施工階段做好鋼護筒下放跟進工作，充分運用回填片石及粘土結構，以實現對于溶洞結構的高效處理，同時，切實落實護壁保護工作。此外，要求針對混凝土的澆筑速度及澆筑量予以嚴格把控，并在結束混凝土澆筑后建立對于護壁實際的動態化監測，以便在發現問題時及時充分解決，以充分保障后續施工的質量和安全性[8]。

5 結語

綜上所述，巖溶地區的地質狀態相對較為復雜，且溶洞普遍呈復雜的發育及變化趨勢，為此，要求積極運用多種勘察方式開展細致勘察，以充分明確樁基結構巖溶狀態的發育狀態，避免因使用的方法過于單一而對建筑物的基礎結構質量造成嚴重影響。需要相關人員充分關注實際處理過程中使用的各項技術，以充分保障巖溶地區樁基工程施工的整體質量，進而推動樁基工程項目的發展。