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摘要：本文结合工程实例，对桥梁钻孔桩溶洞处理的方法谈谈自己多年的经验，供同行参考借鉴。
关键词：桥梁桩基溶洞 处理
1前言
随着生活水平的不断提高，节奏的加快，人们对快速、舒适出行
的要求也越来越高。因此公路建设如火如荼，公路里程快速增加。公
路里程的增加，路网密度也越来越大。公路建设过程中经过岩溶等不
良地质区域无法回避。由于岩溶区工程地质情况错综复杂，不同的岩
溶地质，其处治方法各异，一旦处理不好，将直接影响到工程的质量、
安全及公路的使用品质，轻则造成经济损失，延误工期，重则在施工
及运营过程中造成重大的人员伤亡。故岩溶地区溶洞处理问题就一直
困挠着工程界。这也激励着从事工程建设的人们对这个问题进行不懈
的研究。
2工程概况
某大桥全长4 000多m。该桥桩基偏深，个别桩基达100余m。桥位处地势平坦、地下水丰富，但导流缓慢，有利于基础工程施工。
该桥桩基地质鉆探柱状图揭示，地表为粉质粘土，其下为卵石土和圆砾土，下卧高低不平的灰岩基岩，岩层内分布着大小不等、形状各异、极不规则且贯通的溶洞、裂隙、溶沟槽和土洞。岩溶发育呈串珠状，且软硬不均匀，溶洞最大层高18 m，最多达20层。沿桥轴线弱风化灰岩顶板起伏变化大，呈两头高中间低形态，顶板埋深0.53 m～69.21 m，顶板标高165. 93 m～92. 95 m,且基岩面附近红粘土呈软塑一流塑状，易形成不均匀地基，局部形成土洞。
在该桥基础冲击钻成孔和灌注混凝土施工中时常发生以下事故:
1)由于岩溶发育成串珠状，软硬不均，遇到岩溶岩面倾斜过大时，偏孔严重，且处理偏孔过程时间长，上部泥浆沉淀，比重下降，发生塌孔;
2)锤击穿溶洞顶盖时，孔内泥浆水位突然下降，导致孔内压力骤减，孔上部坍塌埋钻或导致护筒下沉、偏位;
3)击穿溶洞时，成孔不规则，导致钻头悬空、偏锤，甚至掉钻
头或卡钻;
4)孔深时因清孔时间长，清孔过程中易塌孔;
5)水下混凝土灌注过程或灌注完成后，个别桩内混凝土下陷等。
针对上述事故及施工时采取的处理措施，现总结如下。
3溶洞探明及处理措施
1)超前逐个孔位钻探。由于该桥溶洞发育，为保证顺利施工，设计单位和施工单位在桩基开钻前，对设计未探明的桩位进行逐桩超前补探，以探明溶洞有无充填物及充填物性质。对有填充物的溶洞施作灌注填充溶洞试验，制定每个桩的溶洞处理方案和措施。
2)无充填物溶洞(空洞、土洞)处理。无充填物溶洞(空洞)有两种情况，一种是单独的洞室，一种是相互串通联系，个别地段构成地下网络，形成地下蓄水体系。对于单独的洞室可利用超前钻孔直接灌注填充或采用岩溶注浆的方式填充，遇到第二种空洞情况较复杂时，需单独进行处理。方法一是施工较大口径的钻孔(孔底直径不小于130mm)灌注混凝土和砂泥混合料。方法二在相互连通的两个孔内分别用地质钻钻孔(孔底直径不小于130 mm)，在两钻孔中灌注低标号混凝土，堵塞地下渗流通道，停滞一定时间(约8 h)再继续灌注混凝土或砂土混合料，使孔内裂隙水排出，空洞内填充密实。
3)半充填物溶洞处理。钻孔时对封闭且体积较小的溶洞，若洞内有部分填充物且钻穿溶洞时水头变化不大，则可加入少量粘土以保持泥浆浓度;若洞内有水，则可抛入粘土、片石等，保持泥浆浓度;若空洞较多且孔内水头突然下降，则及时补浆并加入空洞体积1.3倍～1.5倍的粘土和小片石，小冲程冲砸。
4)填充物充满溶洞处理。根据钻探资料所得充填物的可塑、软塑和流塑等特征，抛填少量片石、黄土、水泥等以便挤密处理。
4护筒的防护
4. 1钢护筒制作
根据设计钻探资料以及钻孔桩穿越溶洞的层数，是否采用护筒跟进的施工方案等来确定护筒的直径和钢板厚度。钢护筒采用Q235钢板制作，板厚为8mm以上，直径比钻孔直径大40 cm,每节护筒高度根据每根桩的地质、孔深及现场设备制作，合理确定护筒节数，分段接长、分段振沉。护筒接长时在护筒外围加焊宽为20 cm的加强板，底节刃脚加强板40 cm，以防护筒振裂。采用多层护筒的钻孔桩，内层护筒比外层护筒直径缩小10 cm左右。
4. 2护筒的埋设
一般护筒需穿过淤泥层、砂层，最后到达粘土层(进入粘土层2m以上)或砂岩面，以防止冲击钻孔穿透溶洞盖时突发漏浆，不平衡压力造成的淤泥层、砂层瞬间回缩，引起塌孔、地面沉陷等;用起重机或冲击钻架把护筒吊入，钢护筒套焊接长，振动下沉。覆盖层较厚时采用钻埋法埋设钢护筒，先用回旋钻机施钻覆盖层，再下放护筒至基岩面，改由冲击钻钻孔。
5钻孔
5. 1溶洞顶部冲孔
冲孔至溶洞顶0.7 m～1.0 m时，加大泥浆比重，并采用低冲程(高度控制在1 m以内)慢速冲进逐渐击穿溶洞盖，冲击时设专人观察护筒内泥浆面的变化，一旦发现泥浆面下沉，则迅速提锤同时进行补浆及抛填混合料(先填粘土待钻头出来后再填片石)，泥浆面稳定后，则继续低冲程挤砸混合料，形成泥石孔壁穿越溶洞，为确保穿越溶洞成功，穿过溶洞区后，可再次回填片石和粘土至溶洞上顶面1 m～1. 5 m，再次冲砸加强人造泥石孔壁的强度和稳定性;若再次冲砸仍有漏浆现象则可反复回填冲砸几次直至没有渗漏为止，回填片石和粘土时可根据泥浆面情况抛填部分水泥或混凝土，以保证护壁稳定。
5.2多层溶洞钢护筒跟进施工
溶洞间距离较近、洞室高差不大时，冲击至溶洞顶面1.0 m左右，将钢护筒套入孔内，低冲程冲穿溶洞，及时回填粘土、片石、补足稠泥浆，重复施工直至达设计要求标高。需要注意的是，采用这种施工方法时要求振动锤要有足够的重量和激振力，并随孔深和溶洞层数增加而增加，在开钻前根据设计及补探资料合理选择。
溶洞间距较大、洞室较大时，采用内套护筒的施工方法。第一层溶洞采用较大直径钢护筒(比设计孔径大0.4 m)，穿过后根据第一层护筒刃脚的深度和设计资料确定第二层溶洞的孔深，扩筒考虑1.0 ～2.0 m的重叠，第二层钢护筒的内径比上一层泊洞的内径小0.1 m，上一层大护筒跟进至溶洞顶岩石上，小护筒跟进至溶洞0.5 m，内套小护筒用钢丝绳下放到位，冲击锤兼引导作用保证其准确到位。
5. 3未探明裂隙、溶洞的施工
钻孔时发现孔内泥浆缓慢下降，及时分批加入加有膨润土、锯末、粘土、水泥的软塑状混合体，改由小冲程冲击，将锯末混合体挤入岩石裂隙，阻断泥浆流失。正常钻孔中若发现孔内泥浆面快速下降，可能碰到未探明的溶洞，及时上提钻头，同时用装载机回填备用片石和粘土，同时大量补浆补水，并用小冲程冲击直至浆液面不再下降为止。
5.4钻冲结合
覆盖层较厚的桩孔，根据设计及补探资料，可采用钻冲结合的施工方法钻孔，即先用循环钻机施钻覆盖层，覆盖层钻孔完成后，也可加人全长内护筒(加人内护筒可保证钻孔不塌孔)，再换冲击钻钻岩层和溶洞，这种施工方法可以加快成孔速度，但更换钻机用时较长，且需补充孔内泥浆，冲击钻施钻前可在结合部回填2m高混合料(片石、粘土)，使孔壁比较密实并加强内护筒与基岩面接触密实。
6钻孔防偏、纠偏
溶洞地区冲击钻孔极易出现偏孔的现象，分析其原因如下:
1)桩的同一平面存在两种以上强度不同的岩石(或部分为岩石部
分为土类);
2)有溶槽、溶沟和不规则的空洞、土洞。
在钻孔过程中遇到软硬不均的地层时，冲击钢丝绳会有规律
地向一侧摆动，这时可向孔内倾斜方向抛填片石或混凝土块，小
冲程冲击，当冲击绳没有大的摆动，垂直上下时即可正常钻孔。
若巖面倾斜较缓或钻面有部分溶洞，可向冲击钢丝绳倾倒方
向一侧填小片石，小冲程逐渐修正倾斜面，直至全部钻面孔位修
正到同一平面改为正常冲程。如果上述效果不好，可反复回填冲
击纠偏或清孔后及时灌注0.8 m～1.0 m高度的混凝土，待24 h
后再重新钻孔，可纠偏成功，这种处理方法需要在停止钻孔至重
新钻孔期间密切注意孔内泥浆变化情况，及时补充泥浆。
若岩面倾斜坡度陡或钻面溶洞面较大时，可向冲击钢丝绳倾斜一侧回填较大尺寸的片石和粘土，也是用小冲程来冲砸回填混合物，逐渐纠正倾斜。
若岩层倾斜面太陡，岩层较硬，纠偏不成功时，可采用水下爆
破或利用地质钻机密排钻孔再改为上述方法冲击纠偏。
7清孔措施
清孔时，随着泥浆逐渐变稀，穿过溶洞时人工墙壁容易塌孔，
所以冲击钻孔通过溶洞时可反复回填反复冲击，增加人工孔壁的
强度和刚度;施工时采用气举反循环清孔、清碴，清碴时注意观察
孔内泥浆面及时补充泥浆，保持孔内水压和泥浆的比重，以维持
孔内外水压平衡。
钻孔桩内混凝土灌注前，需对钻孔桩进行二次清孔，由于对沉碴要求极高，俗称“0沉碴”，施工时采用“油田泥浆”换填可达标准。
8灌注混凝土的措施
采用非全护筒成孔灌注混凝土时，为防止已灌注的混凝土产生的压力使人工墙壁被挤垮造成已灌注混凝土流失，从而造成断桩质量事故，在成孔桩内下钢筋笼时可在溶洞处上下各1.0 m范围内用厚4 mm～5 mm的钢板卷成钢护筒直接焊接在钢筋骨架外侧随钢筋笼下放到位置，注意此种钢护筒尺寸要保证钻孔桩的最小尺寸。
9 结语
根据地质资料合理安排施工顺序，先安排外围桩而后中间桩，先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工，再安排长桩施工。对于地质资料不详的柱桩，桩孔在达到设计标高后，应探明桩底以下不小于3倍桩径深度范围内的岩层情况，确认没有溶洞后方可终孔。若有则提请设计变更。
采用钻、冲结合成孔可提高功效，充分发挥两种不同性质钻机的各自的优点。对于铁路无碴轨道桥梁钻孔桩，为达到“0沉碴”的要求，采用“油田泥浆”，即聚丙烯酞胺不分散低固相泥浆(P. H. P)是非常必要的，其具有低含砂率、低失水量、低固相、高胶体率、不分散等优点。
关键词：桥梁桩基溶洞 处理
1前言
随着生活水平的不断提高，节奏的加快，人们对快速、舒适出行
的要求也越来越高。因此公路建设如火如荼，公路里程快速增加。公
路里程的增加，路网密度也越来越大。公路建设过程中经过岩溶等不
良地质区域无法回避。由于岩溶区工程地质情况错综复杂，不同的岩
溶地质，其处治方法各异，一旦处理不好，将直接影响到工程的质量、
安全及公路的使用品质，轻则造成经济损失，延误工期，重则在施工
及运营过程中造成重大的人员伤亡。故岩溶地区溶洞处理问题就一直
困挠着工程界。这也激励着从事工程建设的人们对这个问题进行不懈
的研究。
2工程概况
某大桥全长4 000多m。该桥桩基偏深，个别桩基达100余m。桥位处地势平坦、地下水丰富，但导流缓慢，有利于基础工程施工。
该桥桩基地质鉆探柱状图揭示，地表为粉质粘土，其下为卵石土和圆砾土，下卧高低不平的灰岩基岩，岩层内分布着大小不等、形状各异、极不规则且贯通的溶洞、裂隙、溶沟槽和土洞。岩溶发育呈串珠状，且软硬不均匀，溶洞最大层高18 m，最多达20层。沿桥轴线弱风化灰岩顶板起伏变化大，呈两头高中间低形态，顶板埋深0.53 m～69.21 m，顶板标高165. 93 m～92. 95 m,且基岩面附近红粘土呈软塑一流塑状，易形成不均匀地基，局部形成土洞。
在该桥基础冲击钻成孔和灌注混凝土施工中时常发生以下事故:
1)由于岩溶发育成串珠状，软硬不均，遇到岩溶岩面倾斜过大时，偏孔严重，且处理偏孔过程时间长，上部泥浆沉淀，比重下降，发生塌孔;
2)锤击穿溶洞顶盖时，孔内泥浆水位突然下降，导致孔内压力骤减，孔上部坍塌埋钻或导致护筒下沉、偏位;
3)击穿溶洞时，成孔不规则，导致钻头悬空、偏锤，甚至掉钻
头或卡钻;
4)孔深时因清孔时间长，清孔过程中易塌孔;
5)水下混凝土灌注过程或灌注完成后，个别桩内混凝土下陷等。
针对上述事故及施工时采取的处理措施，现总结如下。
3溶洞探明及处理措施
1)超前逐个孔位钻探。由于该桥溶洞发育，为保证顺利施工，设计单位和施工单位在桩基开钻前，对设计未探明的桩位进行逐桩超前补探，以探明溶洞有无充填物及充填物性质。对有填充物的溶洞施作灌注填充溶洞试验，制定每个桩的溶洞处理方案和措施。
2)无充填物溶洞(空洞、土洞)处理。无充填物溶洞(空洞)有两种情况，一种是单独的洞室，一种是相互串通联系，个别地段构成地下网络，形成地下蓄水体系。对于单独的洞室可利用超前钻孔直接灌注填充或采用岩溶注浆的方式填充，遇到第二种空洞情况较复杂时，需单独进行处理。方法一是施工较大口径的钻孔(孔底直径不小于130mm)灌注混凝土和砂泥混合料。方法二在相互连通的两个孔内分别用地质钻钻孔(孔底直径不小于130 mm)，在两钻孔中灌注低标号混凝土，堵塞地下渗流通道，停滞一定时间(约8 h)再继续灌注混凝土或砂土混合料，使孔内裂隙水排出，空洞内填充密实。
3)半充填物溶洞处理。钻孔时对封闭且体积较小的溶洞，若洞内有部分填充物且钻穿溶洞时水头变化不大，则可加入少量粘土以保持泥浆浓度;若洞内有水，则可抛入粘土、片石等，保持泥浆浓度;若空洞较多且孔内水头突然下降，则及时补浆并加入空洞体积1.3倍～1.5倍的粘土和小片石，小冲程冲砸。
4)填充物充满溶洞处理。根据钻探资料所得充填物的可塑、软塑和流塑等特征，抛填少量片石、黄土、水泥等以便挤密处理。
4护筒的防护
4. 1钢护筒制作
根据设计钻探资料以及钻孔桩穿越溶洞的层数，是否采用护筒跟进的施工方案等来确定护筒的直径和钢板厚度。钢护筒采用Q235钢板制作，板厚为8mm以上，直径比钻孔直径大40 cm,每节护筒高度根据每根桩的地质、孔深及现场设备制作，合理确定护筒节数，分段接长、分段振沉。护筒接长时在护筒外围加焊宽为20 cm的加强板，底节刃脚加强板40 cm，以防护筒振裂。采用多层护筒的钻孔桩，内层护筒比外层护筒直径缩小10 cm左右。
4. 2护筒的埋设
一般护筒需穿过淤泥层、砂层，最后到达粘土层(进入粘土层2m以上)或砂岩面，以防止冲击钻孔穿透溶洞盖时突发漏浆，不平衡压力造成的淤泥层、砂层瞬间回缩，引起塌孔、地面沉陷等;用起重机或冲击钻架把护筒吊入，钢护筒套焊接长，振动下沉。覆盖层较厚时采用钻埋法埋设钢护筒，先用回旋钻机施钻覆盖层，再下放护筒至基岩面，改由冲击钻钻孔。
5钻孔
5. 1溶洞顶部冲孔
冲孔至溶洞顶0.7 m～1.0 m时，加大泥浆比重，并采用低冲程(高度控制在1 m以内)慢速冲进逐渐击穿溶洞盖，冲击时设专人观察护筒内泥浆面的变化，一旦发现泥浆面下沉，则迅速提锤同时进行补浆及抛填混合料(先填粘土待钻头出来后再填片石)，泥浆面稳定后，则继续低冲程挤砸混合料，形成泥石孔壁穿越溶洞，为确保穿越溶洞成功，穿过溶洞区后，可再次回填片石和粘土至溶洞上顶面1 m～1. 5 m，再次冲砸加强人造泥石孔壁的强度和稳定性;若再次冲砸仍有漏浆现象则可反复回填冲砸几次直至没有渗漏为止，回填片石和粘土时可根据泥浆面情况抛填部分水泥或混凝土，以保证护壁稳定。
5.2多层溶洞钢护筒跟进施工
溶洞间距离较近、洞室高差不大时，冲击至溶洞顶面1.0 m左右，将钢护筒套入孔内，低冲程冲穿溶洞，及时回填粘土、片石、补足稠泥浆，重复施工直至达设计要求标高。需要注意的是，采用这种施工方法时要求振动锤要有足够的重量和激振力，并随孔深和溶洞层数增加而增加，在开钻前根据设计及补探资料合理选择。
溶洞间距较大、洞室较大时，采用内套护筒的施工方法。第一层溶洞采用较大直径钢护筒(比设计孔径大0.4 m)，穿过后根据第一层护筒刃脚的深度和设计资料确定第二层溶洞的孔深，扩筒考虑1.0 ～2.0 m的重叠，第二层钢护筒的内径比上一层泊洞的内径小0.1 m，上一层大护筒跟进至溶洞顶岩石上，小护筒跟进至溶洞0.5 m，内套小护筒用钢丝绳下放到位，冲击锤兼引导作用保证其准确到位。
5. 3未探明裂隙、溶洞的施工
钻孔时发现孔内泥浆缓慢下降，及时分批加入加有膨润土、锯末、粘土、水泥的软塑状混合体，改由小冲程冲击，将锯末混合体挤入岩石裂隙，阻断泥浆流失。正常钻孔中若发现孔内泥浆面快速下降，可能碰到未探明的溶洞，及时上提钻头，同时用装载机回填备用片石和粘土，同时大量补浆补水，并用小冲程冲击直至浆液面不再下降为止。
5.4钻冲结合
覆盖层较厚的桩孔，根据设计及补探资料，可采用钻冲结合的施工方法钻孔，即先用循环钻机施钻覆盖层，覆盖层钻孔完成后，也可加人全长内护筒(加人内护筒可保证钻孔不塌孔)，再换冲击钻钻岩层和溶洞，这种施工方法可以加快成孔速度，但更换钻机用时较长，且需补充孔内泥浆，冲击钻施钻前可在结合部回填2m高混合料(片石、粘土)，使孔壁比较密实并加强内护筒与基岩面接触密实。
6钻孔防偏、纠偏
溶洞地区冲击钻孔极易出现偏孔的现象，分析其原因如下:
1)桩的同一平面存在两种以上强度不同的岩石(或部分为岩石部
分为土类);
2)有溶槽、溶沟和不规则的空洞、土洞。
在钻孔过程中遇到软硬不均的地层时，冲击钢丝绳会有规律
地向一侧摆动，这时可向孔内倾斜方向抛填片石或混凝土块，小
冲程冲击，当冲击绳没有大的摆动，垂直上下时即可正常钻孔。
若巖面倾斜较缓或钻面有部分溶洞，可向冲击钢丝绳倾倒方
向一侧填小片石，小冲程逐渐修正倾斜面，直至全部钻面孔位修
正到同一平面改为正常冲程。如果上述效果不好，可反复回填冲
击纠偏或清孔后及时灌注0.8 m～1.0 m高度的混凝土，待24 h
后再重新钻孔，可纠偏成功，这种处理方法需要在停止钻孔至重
新钻孔期间密切注意孔内泥浆变化情况，及时补充泥浆。
若岩面倾斜坡度陡或钻面溶洞面较大时，可向冲击钢丝绳倾斜一侧回填较大尺寸的片石和粘土，也是用小冲程来冲砸回填混合物，逐渐纠正倾斜。
若岩层倾斜面太陡，岩层较硬，纠偏不成功时，可采用水下爆
破或利用地质钻机密排钻孔再改为上述方法冲击纠偏。
7清孔措施
清孔时，随着泥浆逐渐变稀，穿过溶洞时人工墙壁容易塌孔，
所以冲击钻孔通过溶洞时可反复回填反复冲击，增加人工孔壁的
强度和刚度;施工时采用气举反循环清孔、清碴，清碴时注意观察
孔内泥浆面及时补充泥浆，保持孔内水压和泥浆的比重，以维持
孔内外水压平衡。
钻孔桩内混凝土灌注前，需对钻孔桩进行二次清孔，由于对沉碴要求极高，俗称“0沉碴”，施工时采用“油田泥浆”换填可达标准。
8灌注混凝土的措施
采用非全护筒成孔灌注混凝土时，为防止已灌注的混凝土产生的压力使人工墙壁被挤垮造成已灌注混凝土流失，从而造成断桩质量事故，在成孔桩内下钢筋笼时可在溶洞处上下各1.0 m范围内用厚4 mm～5 mm的钢板卷成钢护筒直接焊接在钢筋骨架外侧随钢筋笼下放到位置，注意此种钢护筒尺寸要保证钻孔桩的最小尺寸。
9 结语
根据地质资料合理安排施工顺序，先安排外围桩而后中间桩，先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工，再安排长桩施工。对于地质资料不详的柱桩，桩孔在达到设计标高后，应探明桩底以下不小于3倍桩径深度范围内的岩层情况，确认没有溶洞后方可终孔。若有则提请设计变更。
采用钻、冲结合成孔可提高功效，充分发挥两种不同性质钻机的各自的优点。对于铁路无碴轨道桥梁钻孔桩，为达到“0沉碴”的要求，采用“油田泥浆”，即聚丙烯酞胺不分散低固相泥浆(P. H. P)是非常必要的，其具有低含砂率、低失水量、低固相、高胶体率、不分散等优点。