桥梁溶洞探测及处理技术

桥梁溶洞探测及处理技术（精选6篇）

篇1：桥梁溶洞探测及处理技术

桥梁桩基溶洞探测及处理技术研究

随着我国高速公路建设的迅猛发展，溶岩地区修建的公路桥梁越来越多。溶岩为石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等可溶性岩层经常年水流侵蚀作用，逐渐溶蚀形成的溶槽、溶沟或溶洞，其分布无规律可循。

石灰溶岩地区桥梁桩基的持力层为石灰岩，岩质一般较坚硬，岩层中裂隙、溶洞、溶槽、石笋发育，岩面倾角大且不规则，给施工带来很大的困难，若处理不当，往往会造成掉钻、卡钻、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁桥梁运营安全。因此充分了解桥梁桩位所处地区溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物性状等，进而评价岩溶地基的稳定性，并在施工过程中采取稳妥地防治措施，才能保证施工顺利进行、桥梁运营安全。

一、溶洞探测技术

溶岩地区桥梁桩基施工，应充分了解桩位溶洞分布规律等基本情况。目前较常采用的方法是超前钻探、地球物理勘探、电磁波层析CT探测、三高测量技术等。

1.超前钻探

在工程地质勘测工作中，钻探是广泛采用的一种最重要的勘探手段，科韵获得深部底层的可靠地质资料，因此在施工首根桩时，如果发现地质情况与设计资料出入较大，应该采用逐桩超前钻探，并按照设计桩底标高在完整基岩内加深5m，确保桥梁的安全可靠性。通过超前钻探，揭示溶岩的发育情况、溶洞的分布位置、地下水特征等。在施工中应该注意以下事项：

（1）每根桩必须用地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，画图列表，为制定相应施工方，按提供详实依据；

（2）对充填物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为以后处理提供依据；

（3）根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的处理方案、成孔方法及施工措施。

2.地球物理勘探

地球物理勘探简称物探，是以各种土、石物理性质的差别为基础，采用专门的仪器，观测天然或人工的物理场变化，来判断地下地质情况的方法。在工程地质勘探中，与调查测绘、挖探、钻探配合使用，对指导地质判断、合理布置钻孔、判断溶岩地区的地质状况有很大的作用。目前常用的物探方法有：电法勘探、地震勘探、声波探测、重力勘探、磁力勘探、放射性勘探与地质雷达等，恰当地运用多种物探方法，相互配合，进行综合物探，效果会更好。

南昆铁路在施工过程中考虑到岩溶为不规则三维形体，空间组合复杂，为较为精确的查清岩溶的位置、形态及埋深，选用了直流电测深法和地质雷达探测法为主进行勘探，个别路段辅以联合剖面法、充电法和四极对称剖面法；在具备网格状布孔的条件下，采用孔内无线

电波透视法。电测探法点距为5m，异常地段加密至2.5m，AB/2从1.5m变至50m，MN/2=0.5m；地质雷达探测法采用连续追踪剖面观测，为兼顾勘探深度和精度，采用了100MHz和300MHz两种对空屏蔽天线进行施测采样点为512点扫描，记录长度为30010-9~65010-9s；孔内无线电波透视法采用定发、定接及同步等多种方式观测。通过采用综合物探方法，相互印证，取长补短，取得了良好的勘探效果。

3.电磁波层析CT探测

电磁波层析CT探测方法是80年代发展起来的一门新技术，将医学CT的原理运用于地学，派生出一系列的层析成像技术。目前国际上发展了3种井间层析探测技术：地震波井间层析探测技术、电磁波层析成像和电阻率成像。

在地基勘探中钻孔是最基本的手段之一，它虽然能给出详细直接的地层信息，但不能代表钻孔之间大范围的地下结构状况，常规一桩一孔的方法难于查明桥墩位下方的溶洞分部件情况。今年发展起来的地学CT成像技术可以弥补这方面的不足。井间电磁波层析透视探测方法应用可控发射源，在两个钻孔之间进行发射与接收，对比发射与接收之间的差异，可重建两钻孔之间的结构图像。

在肇庆大桥的建设过程中采用电磁波层析成像，工作频率采用32MHz，探测结果表明：该法能直观地勾画出墩位下方溶洞的分布形态和延伸状况，为大桥设计提供了较可靠的地质资料。总体而言，电磁波透视层析成像法在岩溶发育地带是一种有效而经济的探测方法，只要有足够多相互交错的探测剖面对桩进行控制，有助于正确判断溶洞在水平和垂直方向的延伸范围，减少漏判和误判，结合初勘钻孔进行电磁波透视CT探测，可以大量减少重复的财力和物力消耗。此外，根据水平切面溶洞分布图计算不同深度桩的实际有效摩擦面积，进而推算桩的承载力。

4.三高测量技术

三高测量即高精度、高密度、高分辨率。三高测量采用GDT高分辨率地质探测仪，对探测地质体的分辨率高，可达3%（层厚与埋深之比）。该技术是将单个的GDS测点以一定的密度，即点距等于极距差，测出的数据有高密度DS电测深曲线图、高密度电阻率等值线图（常规高密度）、高密度GDS曲线图，三种图形呈等深度的正方或长方形排列，不同于常规的倒梯形或三角形。其中高密度GDS曲线，对探测地质体的分辨率高，在探测岩溶石可以明显而直观的反映出岩溶发育分布情况及形态等特征。

在采取各种措施，对溶洞位置及各种情况进行探测后，能最大限度的降低施工风险。但是在实际施工过程中，不可避免的要对溶岩、溶洞采取一定的措施，来增加施工安全性，确保桥梁的运营安全。

二、溶洞处理技术

在溶岩地区选线，要想完全绕避是不可能的，尤其是在我国南方部分溶岩分布广泛的地区，难度更大，因此采用适当的措施对溶岩或溶洞进行处理就显得十分必要。

根据溶洞发育特点，将其分为三类：一般小溶洞、溶槽、裂隙，封闭大型溶洞，复杂溶洞。根据其特点采用相应的处理及施工方案。

1.一般小溶洞、溶槽、裂隙的处理措施

钻孔施工过程中，经常遇到一些不明情况的小溶洞、溶槽、裂隙，设计提供的地质资料也不一定有注明，这时准确的判断就非常必要，以便及时处理，从而可避免损失。比如，在冲孔的过程中，发现泥浆冒气泡或者浑水，泥浆面缓慢下降，可判断桩底遇到了一般的小溶洞、溶槽、裂隙。对此，立即投放小直径片石和袋装粘土，反复冲压，以填塞小溶洞、溶槽、裂隙，效果不明显时加投袋装粘土包裹锯木屑或短草根甚至整袋水泥，进行堵漏，同时向孔内不断补充泥浆，直至孔内情况稳定，然后再缓慢进尺，穿过岩溶区，再恢复正常。此法操作简单，经济实用，在广州西二环高速公路巴江河特大桥的施工中对较小的溶洞均采用此方法，效果理想。

2.封闭大型溶洞的处理措施

一般情况下，依据设计的地质资料，可以判断大型溶洞的大致位置。具体做法是，当进尺接近溶洞顶部约2m时，要求钻机操作人员改用低冲程(1～1.5 m)冲击，以防止迅速击穿岩壳时而卡钻，同时加强对进尺深度的测量和对钻孔情况的观察，发现异常情况及时处理。与此同时，在附近准备好大量的片石、袋装粘土，安排1台挖掘机在该桩附近待命，并备好大量的泥浆。在钻进过程中，操作人员如发现孔内浆面冒气泡，且泥浆面迅速下降，说明此时钻头已击穿了溶洞顶壳，应立即停止钻孔并将钻头提出孔外，并迅速开启泥浆池中的泥浆泵，不断往孔内加注泥浆及补水，以尽量保持孔内的水头差；另一方面立即组织附近的挖掘机向孔内投放片石、袋装粘土及膨润土进行回填。当泥浆面下降比较缓慢时，再用钻头进行反复冲压，将沉碴挤入溶洞，并边冲边回填直至孔内情况稳定，恢复正常为止。巴江河特大桥13-64桩-13.56~-27.26m溶洞采用以上措施，顺利完成施工。

对于较大的溶洞，若洞内无填充物或半填充时，则需要首先打设钢护筒穿透砂层，最好达到岩层表面，防止钻孔时打穿溶洞顶板后，泥浆迅速下落，导致上部钻孔坍塌。钢护筒打设完成后进行冲孔。溶洞顶板打穿后，向孔内填充片石及粘土至溶洞顶板，灌注泥浆后继续冲孔。如漏浆太快则应重复上述操作，直至泥浆不再下降为止。若溶洞深度不大，可采用打长钢护筒(或预制钢筋混凝土护筒)，采取边冲孔、边振沉钢护筒的方法穿过溶洞，在溶洞处套上钢套管的主要作用是防止混凝土流进溶洞。

3.复杂溶洞的处理

复杂溶洞主要是指联通型溶洞，依据设计提供的地质资料，若同一墩台桩基较大溶洞位置大致相同，则很可能为串通型溶洞。若钻孔至溶洞，孔内泥浆面迅速下降，向孔内投放片石、袋装粘土及膨润土，较长时间回填土面持续下降，不能稳定，就可以判断该溶洞为串通型溶洞或地下河。串通型溶洞可能在同一墩位的桩与桩之间相互串通，也可能串通到其他墩位。

此时应根据地质资料进行处理，若溶洞不大，可灌注混凝土，阻隔两孔，使之无法串通；若溶洞较大，可填充片石、卵石、漂石等石料，使其形成具有一定强度和厚度的护壁，防止施工过程中的漏浆、塌孔。如巴江河特大桥桩28—141 和桩28—143，在冲孔过程中，发现桩位溶洞联通，开始填充片石和粘土，还是无法阻隔；最后在28—143 孔内灌注混凝土，封住溶洞孔，24h后再进行冲孔。

4.压浆法处理

该方法是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻穿岩层溶洞，确定位置后，用高压泥浆泵等高压发生装置，使水泥浆液成为高压喷射流，从注浆管底部、侧面喷出。同时钻杆以一定的速度提升，不断以强力冲击溶洞内。浆液经一定时间凝固后，即在溶洞内形成一个固结体 这样便起到充填溶洞的作用。

1）设计要求

（1）布孔：当溶洞面积小于2m 时，在溶洞中央布一个孔；当面积大于2m，按2 m间距布孔。

（2）孔深：钻至溶洞底0.5 m以上为限。

（3）注浆材料及配比：浆液以水泥为主剂，为提高灌浆速度掺用水玻璃、减水剂，主要可以采用42.5号普通水泥。

2）施工工艺

（1）布孔钻进：根据勘探资料，了解溶洞位置、深度，进行布孔及确定钻孔深度，然后进行钻孔，并控制钻进深度、垂直度。

（2）试喷：钻孔到预定深度后，清孔，保证孔内无沉碴后安装注浆设备，起拔钻具，下注浆管，达到一定深度后，开泵试喷。

（3）注浆：根据成孔地质情况，了解渗透系数大小，确定各孔段浆液配比、灌注速度，配比根据效果而定，遵循由稀到浓的原则，逐级逐段改变，直至把整个溶洞灌满。灌注过程中如遇多层溶洞，先灌注底层溶洞，再提升钻杆，逐级灌注上层溶洞。

（4）清洗：起拔注浆器封孔，刷洗注浆管，以便畅通。

（5）在处理完后，再进行钻探，以探明岩溶、溶洞水泥浆充填情况，固结是否良好，有无空隙。

三、结语

在溶洞地区施工桥梁桩基是比较困难的，本文针对目前较常采用的溶岩检测方法和溶洞处理技术进行了总结，希望能够对在相关地区的工程施工提供参考。

参考文献：

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徐洪磊（1975-），男，山东济南人，学士，路桥工程师，主要从事公路、桥梁建设施工。

（简介：1975-3-29出生，学历为：大学本科，于1998年7月毕业于重庆交通学院（现重庆交通大学）公路与城市道路工程专业，工作单位为：山东省路桥集团有限公司华南分公司，现任职务为华南分公司总工程师）

篇2：桥梁溶洞探测及处理技术

岩溶地区由于地层岩性软硬不宜，裂隙发育，溶洞的位置、大小、深浅变化多，即使工程地质勘察钻探时一桩一探，一桩一分析，桩基施工时采取超前地质钻探，仍不能准确把握复杂的地质情况。另外钻探有时会留下钻杆、钻头等遗留物，增加了施工的难度系数。这些都给桩基施工造成一定的困难，因而施工中容易出现问题。对此应做好充分准备，有针对性地采取相应措施，防止桩基质量事故的发生。

一、岩溶裂隙及小型溶洞的处理

对岩溶裂隙及小型尺寸定义为0.5m以下，其危害性相对较轻，一般冲击钻孔施工通过溶蚀裂隙发育密集段时，工艺上要求通常进尺一段深度时必须回填一定量粘土，在冲锤冲击作用下挤入裂隙堵塞桩孔周边溶蚀裂隙，同时可以保持泥浆密度。裂隙对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆。

主要处理措施为：

1.1、入岩前，准备充足的水源和1～2台水泵，同时准备足够的粘土、片石等溶洞处理所需要材料。片石采用强度≥30MPa石灰岩，片石粒径为15-50cm。

1.2、密切注意护筒内泥浆面的变化情况，当泥浆面迅速下降时，证明在漏浆，首先要赶快补水，然后将片石加粘土按6：4的比例往下投入孔内再重新开钻。当再次漏浆时，仍按上述方法处理，即可逐步解决裂隙漏浆的问题。二、一般溶洞处理

一般溶洞是指洞高一般小于4m，连通性较差的溶洞。一般溶洞施工以做好预防为主。钻孔前在附近储备大量粘土、片石及一定数量的袋装水泥，钻孔施工过程中，要求配备水泵和充足的水源，保证一旦漏浆，可以立即进行补水补浆。

对于空溶洞或半充填的溶洞，特别是超前钻显示漏浆的溶洞，在击穿洞顶之前，采用小冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻，要专人密切注意桩机底盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已穿越溶洞顶进入溶洞。应根据溶洞的大小和洞内的填充物采取不同的技术措施。首先应迅速用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提钻，防止埋钻，然后用铲车或小型挖掘机（60型）及时将准备好的片石、粘土按适当的比例抛入、必要时投以袋装水泥，仍采用小冲程轻砸，用桩锤击碎后让黏土和片石充分挤入溶洞内壁发挥护壁作用。直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此后可用冲锤进行适

武汉建工股份有限公司 当挤压，直至把桩基周围的溶洞都填满或堵死为止，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。击穿溶洞顶板后，要用冲锤将溶洞顶板处的桩孔修理圆滑，以防卡钻或卡钢筋笼。

若溶洞内进尺过快，则在孔底已穿过溶洞底后，再次提升钻头，投入片石、粘土，重新进行冲砸，使块石与粘土在溶洞内挤密形成一道环壁，保证成孔质量。

每遇到一层溶洞，无论是否漏浆，是否为充填溶洞均应向孔中投入一定数量的比例为6：4的片石、粘土，然后用小冲程冲击投下的混合物，使其挤入裂隙、溶洞内，如此反复操作，多次挤入溶洞通道固壁。在钻进过程中，应适当增加粘土数量，提高泥浆密度。若溶洞充满后孔内有漏浆现象，可抛填水泥包、粘土包并用小冲程挤压，使水泥与泥浆混合填充在漏浆的缝内，使缝隙饱满，待水泥与泥浆凝结后再恢复冲进。

三、大型溶洞处理

3.1、回填封堵漏浆

遇到较大的溶洞，特别是溶洞底部原本存在漏浆源的半充填溶洞，在溶洞形成的过程中已充填的粉土、卵石等将漏浆源堵住，冲孔过程中充填物滑落或被重新揭开，造成重新漏浆。为了堵住漏浆源，发现漏浆后，集中水泵向孔中补水以保持水头，同时立即向孔中抛袋装水泥，然后向孔中投入3～5m厚粘土、片石混合物，待漏浆停止后重新冲孔，冲孔到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前，然后停止6～10h。如此反复操作，直到凝固后的水泥粘土浆把漏浆源堵死为止。

3.2、钢护筒跟进法

遇到特大型空溶洞或半充填的溶洞时，为防止漏浆造成孔壁坍塌，采用预钻孔，然后埋钢护筒隔离上部松软覆盖层的方法进行处理。穿越大型空溶洞或半充填的溶洞时，采用护筒跟进法可达到较好的效果。即先采用较大直径的钻头冲击至溶洞顶，1.0m以后下内护筒至孔底，在换小钻头继续冲砸，直至击穿溶洞，然后回填粘土、片石混合物，采用反复冲击的办法将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。此方案的关键在于：

a、内护筒必须位置准确； b、内护筒必须具备足够的刚度；

c、击穿溶洞后及时回填粘土、片石混合物。

对于桩基穿越溶洞高较大的空洞时，采取下钢护筒的处理方案。冲击钻冲穿溶洞后，打入比孔口护筒稍小的钢护筒，用导向锤将钢护筒振至溶洞底岩面。钢护筒跟进法一般情况下必须同时结合采用溶洞内回填片石冲进以及溶洞底部与护筒脚之间的封

武汉建工股份有限公司 堵处理，否则处治效果可能大打折扣。

3.3灌注砼护壁二次成孔钻进法

对于桩基穿越洞高较大且填充物为流塑状溶洞时，由于溶洞较高，且泥浆的侧向压力较大、自稳性较差，如果采用单一的回填片石和砾石等或回填片石后下钢护筒的方法，回填物可能随流塑状填充物涌向桩孔，抛填数量难以估计，清孔困难，在施工砼灌注桩时存在质量隐患，且大量泥浆涌入桩孔或砼大量流失极易造成断桩。因此，在穿越填充物为流塑状的大尺寸溶洞时，还可以采用以下方法，即钻至溶洞底板后，不用清孔，即向孔内灌注水下砼到溶洞顶0.5m左右，待砼达到7d强度后，重新钻进。灌注的砼会在桩孔周围形成一个圆形或半圆形围护，可有效防止溶洞内流塑状填充物涌入或砼流失而引起的断桩。

四、多层溶洞处理

通过由小型和一般溶洞组成的多层溶洞时，岩溶发育层溶洞数量多且期间多夹杂风化裂隙岩体，一般多出现漏浆、斜孔等病害，因此处理方法可采用处理多个一般溶洞的方法一一解决，由于溶洞规模较小，钻探范围有限，钻孔一般不能穿过所有桩孔范围的溶洞，因此钻探资料往往不能如实反映岩溶发育情况，而将一些深层的小型溶洞遗漏，这些小型溶洞在施工时才被发现，于是时常出现原设计桩底高程不能满足终孔要求现场变更的情况。

由大型溶洞组成的多层溶洞的处理可综合采用灌浆法和内护筒法，可以采用全套护筒法，穿过溶洞使钢护筒底部支撑在溶洞底板或顶板上，接着重新再护筒内钻孔，如还是漏浆，则采用下内护筒等方法进行处理。

多层溶洞，根据溶洞层数、大小和填充物的情况，采用片石、多层护筒嵌套施工相结合的方法进行处理。开钻前，根据工程地质纵剖图，确定哪层溶洞需埋设钢护筒及个数，开孔时根据埋设钢护筒的数量确定孔径，一般内套护筒比外层护筒小15cm，最内层护筒内径不小于设计桩径+0.15m。处理溶洞前，外层护筒应穿过砂层，以防塌孔。应根据不同护筒直径选用不同的冲锤。

五、不完整溶洞处理

岩溶地区相对较复杂，常会遇到岩面呈斜面、陡坎、石笋、溶沟、溶槽等复杂情况，处理这些情况，可采取两种方法：

A、抛填粘土片石，反复冲击成孔在孔内分层抛填片石、粘土，然后冲击钻反复冲击成孔，直到完整岩面。如在冲击过程中，出现冲击钻头有偏移情况，则要及时再加入

武汉建工股份有限公司 片石、粘土，然后再反复冲击，此时，冲程不宜过高（2.0m左右），并注意控制孔内泥浆浓度。采取这一方法的优点是操作程序简单、工期短、成本低，易于连续钻进作业，但如覆盖层为砂层或含砂较多的粘土，则成孔后清孔难度相对较大，且易出现漏砂情况。

B、压浆固结

先勘探清楚桩孔位置岩面的具体情况，然后利用地质钻机钻孔压浆，平面布置要基本均匀，但对于沟、槽及岩面较低部位可相对加密，孔深要根据岩面情况及所需固结的厚度来确定，固结厚度范围控制在护筒刃脚上方50cm至岩面最低点，周边宽度控制在比桩径大1.0~1.5cm范围内，岩面砂、粘土层压浆固结完成并达到一定强度后，可开始进行桩基础钻孔施工。采用这一方法的优点并达一定强度后，可开始进行桩基础钻孔施工。采用这一方法的优点是固结完成后，可按普通地层情况进行钻孔钻进，不易出现漏砂情况，清孔容易，质量易保证，但其工期相对较长，成本也较高。

六、岩溶通道串浆、串孔处理

连通孔是指由于场地岩溶裂隙发育，地下水丰富，有连通性好的溶洞存在，使得相邻的桩孔在桩身的某个部位被溶洞贯穿。相邻桩在成孔和灌注混凝土时常有干扰现象，如其中一个桩孔冲孔时，相邻桩孔内水面或淤泥面相应翻动。如有的钻孔暂时停钻或终孔时，由于受邻桩孔钻进影响，冲洗液相互串通，使岩粉和沉渣增多；在灌注混凝土时，混凝土有时会通过荣西流入邻近正在施工的桩孔内，影响临近桩孔的正常施工。

遇到此种情况不可勉强向下施工，应根据地质资料进行判断。若溶洞不大，可向孔内回填粘土，并掺入一定量的片石、卵石、漂石等石料，使其形成具有一定强度和厚度的护壁，阻隔两孔，使之无法串通；若溶洞较大，可将整袋粘土抛入孔内，分层加入一定量的袋装水泥，防止施工过程中出现漏浆、塌孔现象。

施工时若通过露部位发现各桥墩位处存在地下横向贯通溶洞，为避免相邻桩孔在成孔和灌注混凝土时相互干扰，首先考虑整条施工顺序，采用间隔施工，协调好各个施工钻机之间的关系，当一个桩孔终孔进行清孔灌注混凝土时，相邻有干扰关系的桩孔施工必须暂停并提升钻具，以防止清孔不干净影响混凝土的成桩质量。为防止混凝土进入相邻桩孔，在相邻桩孔内投入粘土封堵，待混凝土灌注完毕后，清理孔内的粘土，继续钻进成孔。

七、深大溶槽处理

深大溶槽所在位置处成桩，其穿过的覆盖层厚度往往比周边桩孔深数十米，另外由于溶槽底部往往聚集有类似溶洞充填物的软塑状甚至流塑状土层，动力触探次数一般仅

武汉建工股份有限公司 1~2，溶槽底部基岩面起伏不平整，溶洞以及裂隙孔道发育，因此冲孔中时常遇到成孔困难，护筒变形、塌孔、漏浆甚至地面塌陷等病害多现象，影响程度不亚于大型溶洞，因此对此类岩溶类型需加以重视。通过动弹次数1~2的覆盖层土或溶槽时，成孔孔壁稳定性一般难以保证，宜采用预注浆固结或下钢护筒全程跟进方法。

八、施工注意事项及处理措施

1、卡钻事故处理

卡钻的主要原因是对溶洞分布情况不明确，在钻到离溶洞顶板很近时采用高落程冲击，使钻头冲破溶洞顶板岩石，钻头倾斜，卡在溶洞顶板岩石不同部位。

防止卡钻措施为：严格控制冲程，在施工过程中细心观察，根据不同的地质情况掌握好冲程。如在基岩中采用3~5m的冲程，在靠近溶洞顶月1m处采用0.5~1.5m的小冲程变化冲进，要求轻锤慢打使孔壁圆滑坚固，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐将洞顶击穿，防止因冲程过长导致卡钻。经常检查钻机运转性能，对于故障隐患早发现早解决。

遇到卡钻时不能慌，更不能强行提拉，野蛮施工，以防塌孔、埋钻。施工时由于钻机操作手经验不足，卡钻时强行提拉，最后使钻机翻到钻孔左前方，使钻机遭受较大损失。

遇到卡钻时首先分析原因，然后对症下药：若卡在顶板岩石中部，可缓缓上下活动钻头，待松动后慢慢提出。若斜卡在顶板岩石中，可自制简易正绳器，将钻头拉正，缓缓提起；若卡在顶板岩石下部，则可利用大钻头上下松动，由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头将顶板岩石破掉后提出，也可用钢丝绳将小钻头放入把顶板岩石砸碎，再将大钻头提出。

卡钻严重时，用钻机本身提钻时钻机尾部会翘起来引起安全事故，利用钢丝绳和千斤顶给钻头一个外力，再用钻机轻打卡点石，或者采用“振动爆破法”处理，即将经过周密计算和经验总结的一定药量的防水炸药用垂陀放入孔内，沿锤的滑槽放到锤底，而后引爆。震送卡锤，再用卷扬机和千斤顶同时提拉。

卡钻钻头取出后应停止向下继续钻孔，回填片石和粘土快，一般回填高度为1.5米，调整钻机冲程后反复冲砸，在顶板上部形成坚硬柱体以传递冲力，冲击使卡钻的突石、溶洞表明面平整，防止卡钻再次发生。

2、掉钻埋钻事故处理 A、掉钻

掉钻事故主要是主绳和钻头转向鼻子断裂引起的，因此要经常检查者两部分的情况，武汉建工股份有限公司 遇有钻头提不上来时，不要强行提拉。掉钻后要及时摸清情况，钻头上之前要装保险绳，保险绳要牢固、可靠。若泥浆太浓或泥渣太厚导致钻锤被沉淀物或塌孔土石覆盖，应首先清孔吸泥，使打捞工具能接触钻锤。先用侧锤探测钻锤在孔底的情况，用打捞钩放入孔底，钩住钻锤保险绳再提起。

在施工过程中掉钻要以预防为主，经常检查机具设备，及时检修，遇到损坏的部分立即维修或更换，消除隐患。施工时严禁在溶洞内打空锤，应绷紧钢丝绳，采用小冲程进行抵打紧击。一旦发现漏浆或异常情况，马上提锤至洞口，然后采取其他补救措施。

B、埋钻

埋钻也有两种情况：一是沉渣埋钻，二是塌孔埋钻，要避免沉渣埋钻，钻头不能长时间停留在孔底不动，要经常上下活动，使得泥浆不停地循环，这样就可以防止沉渣埋钻的现象发生，如发生塌孔埋钻，最主要的是将主绳保住，利用回旋钻机扫孔和“反冲法”将钻头提出。

3、钻孔偏位处理

穿越溶洞时，对洞顶和洞底岩层倾斜、岩层厚度不均、基岩面陡倾不平整的溶洞进行钻孔施工的关键是防止偏孔和纠正偏孔，钻头穿越溶洞时要密切注意大绳的情况，以便判断是否偏孔。

基岩面大坡度倾斜且微风化层不连续，软硬不均，钻头容易沿坡面歪斜产生斜孔偏孔，当出现冲击钢丝绳摆动较大、进尺突然加大时，则预示发生偏孔，应及时停钻。处理偏孔采用回填片石的措施可有效地解决，片石的强度要强于岩层的强度，处理时应提起钻头，向孔内抛填15cm~25cm大小的片石、碎石机粘土快，回填到斜面顶或偏孔处0.5m以上后再重新冲砸钻进，采取小冲程、低频率的方式冲孔，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直，浅程缓进。若一次纠偏效果不行则进行多次回填。并反复进行，直至进入均匀、稳定完整的基岩内1.0m，然后按正常施工，通过回填片石、粘土，既改变孔底虚实不均的问题，有利于保持桩孔垂直，又可造壁堵漏。

严重的岩石斜面或溶洞交汇岩层强度不一致。上述回填石方法难以凑效，可先掏渣清孔，后向孔内灌注高强度的水下混凝土封底，将溶洞填充满或到达与倾斜岩面上缘相平大的高度，等强度达到30MPa后再重新钻进。

4、塌孔处理

塌孔是主要由于漏浆严重，补水来不及造成的。采用护筒跟进技术可有效防止塌孔事故，但由于投入费用较多，并非所有情况都适用，因此一般情况下主要预防措施是保

武汉建工股份有限公司 持泥浆浓度和水头高度、采用中小冲程钻进、钻机和钻架安装稳定可靠。

根据孔壁稳定原理护筒内设置一定高度的超高水头，以构成对孔壁的附加静水压力，这种静水压力连同孔壁的圆环作用，方能对水中的孔壁起到稳定作用。一般超高水头保持2m~2.5m可以较好地满足护壁需要。

当孔壁局部坍塌，孔内水头无明显损失时，向孔内抛粘土，加大泥浆比重，下沉内护筒进行处理。另外溶洞内压力大导致充填物多次冲入桩孔内部。此类情况应采用砼封堵或加大钢护筒跟进措施。

当遇溶洞、溶穴、溶槽，孔内水头突然损失造成塌孔时，如是小面积塌陷，且护筒无移位，除下沉内护筒外，可及时分层抛入片石、粘土块、袋装水泥、片石等，以填充和堵塞溶洞，回填至内护筒底部以上2~3m，然后采用中小冲程重新钻进。溶洞发育严重时，如连通特大型溶洞或连通地下河溶洞，上述处治措施均不能有效处理好，即使多次回填片石粘土等也不能成功组织漏浆；或者护筒变形，有较大横向位移，无法纠偏时，可拔出钢护筒，用粘土回填，并采用内护筒跟进穿过溶洞。内护筒跟进时应先采用孔径大于25cm的大钻头冲击到岩层，然后下放比孔径大20cm的长护筒到底，再换用正常钻头钻进。这样施工主要目的是防止在施工中继续漏浆造成土层再次塌孔。这种方法关键之处在于护筒的位置放样必须准确。

塌孔常引起钻机倾翻：主要原因是由于桩位处的地面强度弱，当孔内发生局部塌壁，引起地面塌陷，造成钻机倾翻。预防措施可在有溶洞发育的桩位处，在钻机位置横向垫放6~8片12m长的320工字钢，并在钻机滚筒下密铺枕木，扩大钻机与地面的接触面积，减少孔口处的局部压力。

5、漏浆处理

成桩过程中，住哟控制漏浆等情况，如果这些情况控制不好，很可能导致情况进一步恶化造成塌孔、埋钻等事故，甚至会出现地面塌陷，影响周边建筑物的安全。

发生漏浆的主要原因，一是钻孔通过与地下水暗流相连的强透水性地层，如岩溶岩全风化层时，砾石间空隙和孤石较多，孔壁不密实；二是遇到未填充的溶洞、溶穴、溶槽等。施工到溶洞或裂隙处，由于溶洞或裂隙往往具有连通性，泥浆会顺着溶洞或裂隙的空隙大量流失，表现为孔内水头突然下降。如是孔溶洞或大裂隙，孔内泥浆迅速漏光，造成施工事故。泥浆池均尽可能做大，保证有一定的储浆量，同时准备足够的黄泥、粘土、块石等填充物，补水管网接至孔口，一旦发生漏浆迅速补给泥浆、清水、同时大量填充。

武汉建工股份有限公司 出现漏浆一般处理措施是：及时向孔内补充泥浆；加稠保持泥浆浓度，起到减少孔内外的压力差，有效护壁减缓漏浆速度等作用，为处理漏浆争取时间；采用中小冲程钻进；向孔中回填粘土夹片石、块石等，反复冲击回填粘土以增加护壁的密实度和强度。此法对于小裂隙和小容洞、孤立溶洞的堵漏效果较明显，但对于大溶洞、连通裂隙堵漏效果并不理想，当进行第二次冲击成孔时，很快将堵住的地方冲通，又出现漏浆，或者孔内回填粘土无法凑效，回填的粘土随地下岩溶水全部流走，无法堵住。

处理漏浆效果更为明显的另外两类方法是：一类是水泥粘土或混凝土浆固结堵漏发；另一类是互通跟进护壁堵漏法；

A、水泥粘土或混凝土浆固结堵漏发 将漏浆主要分为小裂隙漏浆和大溶洞漏浆。

在冲穿溶洞出现漏浆之前，准备好大量粘土，用水泥袋装好，并封口备用。对于大溶洞，一旦出现大量漏浆，就将整袋粘土抛入孔内，在抛填粘土袋时，分层加入一定量的整包水泥包和片石，回填高度超过漏浆位置，然后轻放下重锤挤压粘土袋及水泥包，使之充填到溶洞缝隙中，再用重锤小冲程轻打，使水泥和粘土混合，形成水泥土浆，使其挤进孔周围的粘土及水泥包之间或挤进岩溶缝隙中。一旦孔内成浆，需停工12h，待水泥土浆凝固，在桩孔壁形成一层水泥土浆护壁层，并具有一定强度时，再进行冲击成孔，其目的是使溶洞空间内形成一个圆锥体，在其中心钻孔，周围形成为有一定厚度和强度的护壁。

对于小裂隙的漏浆，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，其目的是堵漏，同时也为了造浆。

对于多层溶洞，当打穿下一层溶洞再次发生漏浆时，重复上述工作，直到完成一个桩孔为止。钻孔到达桩底标高后漏浆多为桩底贯通性质溶洞溶槽的存在，采用上述方法处理后可暂时防止漏浆现象，由于桩底沉渣有厚度要求，因此需要清孔排渣，在此过程中封堵溶洞的充填物等可能流失，时常出现再次或多次漏浆现象，这种情况下可考虑采用清孔后，根据溶洞大小情况抛入片石，然后桩底灌注或浇筑底层混凝土灌满处理，混凝土有一定强度时再继续。此方法成本较高，工期较长，但可以彻底堵漏。

B、护筒跟进护壁堵漏法

对于大型溶洞造成的漏浆要多次回填，需要大量粘土和水泥，处治不当时还会造成塌孔等其他病害，因此大型溶洞漏浆建议宜用护筒跟进堵漏过溶洞区。

当漏浆程度低时，加入粘土加大量泥浆比重继续钻进；当漏浆程度为一般时，除加

武汉建工股份有限公司 大泥浆比重外，下沉内护筒可遏制漏浆速度；当漏浆程度为高时，除下沉内护筒外，分层抛入片石、粘土块、片石等，以填充和堵塞溶洞、溶穴、溶槽，回填至内护筒底部以上2~3m，然后采用中小冲程重新钻进。

6、混凝土流失及断桩处理

灌桩中混凝土流失。对于能预计的小容洞，成孔后直接灌注砼填充，有小量差方是正常的。

但是当溶洞较高、体积较大时，不采取任何措施时水下混凝土实际灌注的数量一般要大大超过设计数量。针对水下混凝土灌注过程中流失的现象及防止断桩发生，一般有以下施工措施。

A、加大混凝土生产和运输能力。

B、加大混凝土初灌量，避免因首盘混凝土数量不够造成导管埋深不够而断桩； C、灌注过程中加大导管埋深，混凝土灌至溶洞或裂隙处时，适当增加导管埋深，确认安全后，再提升导管。灌注混凝土过程中，在混凝土能下去的情况下，导管下口埋入深度一般宜控制在4~6m。灌注时要勤测量混凝土面高程，对灌注过程中出现的缓慢下降要有准确的判断，防止混凝土面突然下降导管悬空造成断桩事故；

D、对漏浆严重或多次漏浆的个别孔，应做到心中有数，在灌注时应加大混凝土灌注高度，一般考虑超过设计高程1.5~2.0m，尽量避免在灌注完成拔出导管后混凝土面下降造成断桩。

E、遇到大的溶洞或溶洞失水现象严重的桩，为防止浇筑超方过多或发生事故，应准确计算溶洞高程后，灌注混凝土前先在钢筋笼上对应于溶洞的位置，附近钢护筒或薄铁板作包裹处理。以防止灌注混凝土时，护筒被挤破，造成混凝土流失；护筒高度上、下都超过溶洞口1m，从而避免混凝土流入溶洞。

F、对于有比较大的溶洞的钻孔桩，混凝土灌注速度要尽快可能地快一些，以免孔内护壁发生变化出现漏浆或塌孔等异常情况。

篇3：桥梁桩基施工中溶洞偏孔处理技术

桃源立交桥位于佛山市南海区小塘境内，桩径设计均为1.2m，最大桩长55m。

该桥址位于溶洞发育的复杂地段内，桩基地质探孔柱状图揭示的地质情况为：地表为2～4m厚的粉质粘土，其下为5～10m厚的卵石土和圆砾土，下卧灰岩基岩。岩层内分布着大小不等且贯通的溶洞和空洞，是施工的重点和难点。

2、问题的提出

该桥在接到施工图纸后，立即组织桩基班组进行钻孔施工，但在钻孔过程对溶洞的大小和贯通程度估计不足，钢护筒埋置的太浅，桩基遇见溶洞漏浆后致使卵石土和圆砾土层悬空，在地下水的作用下，造成多次不同程度塌孔且影响到相邻桩基。同时因遇见溶洞后岩面倾斜过大、偏孔严重，在处理偏孔过程中上部泥浆因沉淀时间过长，比重下降也出现了塌孔现象，针对现场存在的问题，项目部对该桥桩基施工方案进行了调整，取得了显著的效果。

3、桥梁桩基溶洞、偏孔处理方案

3.1 在桩基施工方案上的调整

为避免桩基在钻孔遇见溶洞后发生塌孔，采取上挖下钻的综合桩基施工方案。即上部软弱透水地层（8～14m）采用护壁支撑人工挖孔，下部岩石地段（14～40m）采用钻机钻孔。采用人工挖孔，增加了工作面，加快了施工进度，减少了下钢护筒费用，又有效地防止上部软弱层塌孔；下部岩石地段进行钻孔，避免爆破和突遇溶洞造成人身安全，又保证施工进度。

3.2 溶洞处理

3.2.1 上层软弱透水层与岩层分界处的溶洞处理

该段出现溶洞易造成护壁外侧上层软弱透水层坍塌填充溶洞，并易对挖孔护壁形成偏压造成护壁偏移或开裂变形，严重的因护壁损坏造成塌孔。为此，对该处出现的漏浆要严密监控、高度重视并及时进行处理。主要是向孔内回填黄泥和水泥，使黄泥、水泥与少量塌落的透水层土体固结形成不透水的护壁，并在孔内泥浆的反压下保持孔壁稳定。

3.2.2 岩层内溶洞的处理

因岩层内出现溶洞，对成孔影响不大，为保证顺利钻孔，只要对孔内泥浆进行补充，并对空洞进行回填即可处理。一是漏浆量较少情况（漏浆小于3m），只要向孔内回填黄泥，并采用小冲程进行处理。二是漏浆量较大（漏浆大于3m），就向孔内回填片石和黄泥，并用小冲程慢速把片石挤进空洞，并通过黄泥填塞片石缝隙，形成稳定的孔壁。在处理溶洞过程中要保证孔内泥浆的比重，不能耽搁时间过长，确保原已经处理的溶洞孔壁因内外压力不平衡造成重复塌孔。

3.2.3 溶洞处理的方向性

摸清溶洞贯通的方向，是有效处理漏浆和节约投资的关键。一般是根据地表水流的方向，一般溶洞的发育方向也基本按照地表水流的方向，因此，须先堵住漏浆出口，即先施工下游的桩基。对于群桩，先施工外围孔再施工内孔会减少漏浆提高进度。对于桩长部分，应该先施工短桩，再施工长桩。

3.2.4 溶洞地表处理及安全防护

因该桥桥址内溶洞发育且贯通，特别是上层软弱透水层与岩层分界处出现溶洞，在钻孔过程中容易冲穿孔壁，致使溶洞内的充填物和水流出，顺着已有通道流走，造成空洞使上层软弱面缺少支持后易出现坍塌。因此在桥两侧各50m的地段要设置隔离带和警示标志，确保施工安全。同时对地表缺陷处采用原土回填处理。

3.3 偏孔处理

偏孔主要存在两种地质形式，一种是孔桩同一平面内存在软硬两种不同的岩性或风化程度；另一种就是在岩溶发育地段。该桥出现的偏孔主要是第二种情况。

3.3.1 岩面倾斜坡度缓，单侧溶洞体积小

出现该情况可向孔内填少量块度小的片石，通过小冲程逐渐把倾斜高的一侧修平，在修至孔径的2/3时可适当加大冲程，直至全部孔位修正到同一平面后至正常冲程作业。

3.3.2 岩面倾斜坡度陡，单侧溶洞体积大

出现该情况要向孔内填块度较大的片石，并通过锤头冲击先充填溶洞空洞区。然后采用小冲程对倾斜岩面进行修正，冲程高度不大于50cm。对于该方法不能快速修正的，采用水下爆破方式进行处理。

4、桥梁桩基溶洞、偏孔处理的几个关键技术

4.1 采用上挖下钻方式进行桩基施工时，要把上部挖孔的孔径扩大，确保在护壁出现破损情况和下部软硬结合部位能采用钢护筒进行应急处理。

4.2 溶洞出现位置和大小的判断，这是确定溶洞处理方法的关键。可通过钻孔深度和漏浆深度来判断，该过程一定要注意是否存在重复塌孔情况，以确定回填高度。

4.3 回填片石、黄泥和水泥等充填物时根据溶洞位置和大小来确定，要尽可能回填含砂量少的黄泥和水泥，既能有效对空洞进行充填又加快回钻速度。

4.4 如何避免溶洞卡锤，因溶洞顶板薄而冲程又较大易造成锤头冲穿顶板进入溶洞，且溶洞顶板出现不规则开裂而造成卡锤。因此，一是要注意设计地质资料确定的溶洞位置；二是注意附近已经成孔的桩基出现的溶洞深度；三是缩小冲程，冲程高度要小于锤头高度。

4.5 偏孔处理过程中可更换锤头，换重量较大的锤头进行纠偏，可有效防止锤头在倾斜面打滑和加速修平速度。

5、几点体会

5.1 选择合理的施工方案是加速桩基施工进度和确保施工安全的关键。

5.2 对于溶洞和偏孔要对其进行正确的判断，采取有效措施迅速进行处理，可降低桩基塌孔的风险。

5.3 通过现场进行钻孔施工，在实践中掌握溶洞和偏孔的处理技术，对已经成孔的桩基进行比对分析，为今后的施工积累经验。

摘要：位于桥梁桩基溶洞发育的复杂地段内, 施工过程中出现漏浆易塌孔, 遇见溶洞后因岩面倾斜易偏孔, 因此如何避免塌孔和处理好偏孔是桥梁桩基能否顺利成孔的关键。

篇4：浅谈桥梁桩基施工中溶洞处理技术

关键词：溶洞处理技术 桥梁 项目 质量

由于建筑产业科技发展会随着建筑经济的提高而不断完善，故而当前激烈竞争市场要求下的建筑项目质量要求也日趋提升。同样，对于处在当前建筑产业背景下的路桥施工项目而言，为了高度协调产业经济体制发展要求，保全桥梁项目在建质量及投产的多样性运营功能实现，就务必要加强施工技术工艺研究。因此，本文以桥梁桩基础处理技术中较为常见的溶洞施工技术有关内容进行了必要探讨，以期望有关责任单位能深知该项技术的应用价值，采取合理技术工艺保障桥梁项目尽快在工期进度内实现高效投产。

1 A桥梁工程地质概况分析

A桥梁项目严格意义上属于A高速路桥工程中的一个合同施工段工作内容。起始梁起路桥桩号为K270+862.948，终止桩号为K272+127.08，且桥长总共距离为1264.281m；在空心板设计上采用的是20m预应力板梁以及40mT梁为主；同时，A项目段所处地质环境为冲洪积平原，水体平稳，流速一般，但碍于考虑洪水影响因素，上部基础主要运用的是亚砂土辅以卵石土为主材，下部基础主要以基岩结构为主，且埋深设置为5.2m-15.4m；此外，溶洞穴内沉积物体系中的土质属性主要以亚粘土参杂碎石为主；而洞内河床结构多以冲断裂的破碎带性质的河床结构为主。因此，结合项目切实施工要求，选用的冲击成孔工艺则明确为冲击锥成孔方式。

另外，结合该溶洞处理所处位置的上述土体地质、水文环境，也可予以选用挖孔成桩的技术施工法。不过，该技术施工法运用时对深度需求有着一定制约，即结合本工程实际需求不能超出25m。

2 A工程溶洞技术处理实例方案提出

因为关于项目桩基础采取的溶洞处理技术有着较多方法能够予以采用，某路桥项目在作业阶段却意外遇到了大规模溶洞，故而在项目按照设计需求完成工期作业时遇到了难题使之处于被动形势。但工期进度计划目标却必须完成，并达到质量计划控制标准，就需要折中采取适用实际需求的组织作业方案。

为此，该项目方案研究课题给出了先后三种可行性方案：第一种，桥梁跨域；第二种，钻孔压浆；第三种，强夯处理法。总体而言，第一种技术方案造价投入较高，这是由于桩基设计要求为36根，且预制梁有260细目，需求钢筋、砼料等也细目众多；同时，工期进度相对紧张，作业场地狭隘导致预制梁置办无处堆放。所以该第一项方案则不予通过。然后是第二种钻孔压浆处理可行性充分，但其所适用的作业范畴则是以规模较小的场地进行施工，对于规模较大的溶洞则施工进展缓慢，需要耗费大量砼料，成本控制相对较高。最后，则是强夯法处理应用方案。该方案应用优势明显。具体结合如下所示的表1可得出如下结论：强夯击溶洞处理更为经济适用、节约施工原料、施工作业量较小。

总体而言，经过三种方案筛选、评估及比较，可知强夯技术法在处理溶洞问题时优势较多。另外，就强夯技术法的实际研究理论而言，其在保持路基均匀、沉降控制、造价投入等方面也切实有着显著优势。因此该工程应用了强夯技术法处理了相关溶洞问题。

3 A桥梁工程桩基溶洞处理的有关技术工艺探讨

3.1 强夯可行性试验工艺控制要点

3.1.1 强夯加固深度的确认

在确认作业参数之前，需要提前将加固深度丈量好。因此，这就结合不同土体所处地质环境、项目作业目的、组织规范以及技术工艺需求等，以有效评估所欲采用的检测手段及相应控制标准。比如，处在软薄土地基土层之间建设规模较大的储罐则是为确保其基础荷载，控制不规则、不均匀沉降发生；对于饱和状态的砂土则需要去控制其所在震级下的液化性；对于湿陷性地基土则要控制其湿陷性，以保持该黄土性质的地基土强度可靠。基于此，有效加固深度强调的是夯前状态下的地基土地面标高开始算起，直至达到满足工程实际需求的深度则有效加固深度。

当然，这一过程中伴随的是测试土体的结构强度检验，以及极限变形允值等参数计算等，从而才能将夯击过程中的夯击能充分激发出来，达到安全击穿溶洞顶板这一目的。

3.1.2 强夯加固处理控制要点

①利用动能固结特性原理，将深度较浅的溶洞采用击穿、回填、夯实等的往复动作开展相关作业，逐渐使得灰岩及其上部分的土体构造力学性能得以发挥；同时，要迅速处理好下卧软土层结构的排水固结问题，以保障地基土整体强度参数，将控制其不规则沉降出现。

②增强土层的均匀性、紧密性，以控制不规则、不均匀沉降发生并减少其沉降量。

③待加固之后要设立隔水性能良好的隔水层，以有效阻挡地下水渗入灰浆之内，使之溶洞能控制再次发育。

3.1.3 试验参数的设定

强夯参数设定需要以基本的加固地基土厚度及其性质特性作为主要客观评估因素。待厚度、性质明确后进行分析并予以最终设定其试验参数。依据当前路桥项目桩基础施工的有关技术指导规范，以及结合该实例处理要求来解决夯击次数、夯点布设等参数设定问题，达到控制施工作业质量，经费投入合理控制到最小化这一目的。

3.1.4 点夯参数调整

依据强夯法本身固有的排水固结及动能固结特点，头一、二次的夯击所提供的作用则是排水固结作用。此时，夯击以后地基土内的水分会逐渐随时间推移以及固排水作用而消散掉。而除却头一、二遍的夯击以外，第三、四遍的作用则更倾向于固结动能作用，从而才可以控制其水分和土质颗粒间隙。因此，最后两击的要确保其夯沉量指标不变。endprint

3.2 桩基溶洞击穿工艺控制要点

A桥梁项目由于桩基所处的基础环境不良，通常主要体现为溶洞规模较大、洞孔较深以及溶洞密度相对集中，并且相互间也存在联通。因此，对于其溶洞所处结构地表覆盖较为薄弱、洞穴所之处较浅等的溶洞则能够选用钢护筒贯穿引入的方法控制其柱体荷载性能体现；A工程大桥结构所处环境具备一定特殊性，即溶洞规模相对集中加剧了作业难度。所以，结合工程组织方案设计要求，即分别合理采用了重量级为3.5-4.5T/Φ1.5的钻锤，以及重量级为5.5T-7.6T/Φ2.2的钻锤。

3.2.1 钻孔控制要点

在钻孔作业进行阶段时，当钻孔作业工序进度钻至离溶洞顶棚相距1m左右时，应控制钻孔行进速度，并集中加强其钻击频率，采用短冲程的高快频率冲击其顶部结构达到迅速击穿的效果。如若在击穿洞顶结构以后或者碰到破碎带时则要注重回填控制事项，即采用1：1的土石混料将其回填到溶洞之上的0.5-1.0m之间，并采取慢速轻压的执行原则完成冲击过程。同时，该项步骤应如此反复多回，直待回填进程速度和卵石固结的进程速度相配套时才能继续往下钻孔。不过应当熟知的是，反复回填并予以冲击的目的是为了保障是混合浆料充分填充洞穴，并达到密封破碎带这一控制效果，以控制漏浆发生。

3.2.2 严控水泥浆参数指标

在钻孔作业初期，先后发生了一些桥梁项目常见的质量病害问题。如，桩基失水过多导致的结构失稳现象。因此，出现这类通病问题应能采取针对性处理措施，即先期初始作业阶段，应能确保泥浆质量及基本密度参数得以控制，以逐渐稳定其胶体率，保持稳定性能，避免失水严重。同时，对于选用的优质泥浆应配套质量控制标准合乎要求的红粘土，并要适度添加水泥和锯末，从而才能使泥浆悬浮能力得以体现。

3.2.3 卡钻及掉钻的工艺技术措施处理

如若在打孔行进作业进行时遇到诸如探头石、岩溶层或溶沟的洞内顶棚击穿卡钻现象，宜抛填片石，并采取低程高频的作业形式予以冲砸。此外，一旦发生卡钻现象也应首先评估卡钻形成机理，摸索出具体成因何在，并不得妄动钻头，从而才能有效控制越钻越紧的卡钻事故发生；如若卡钻时钻头能够动弹，则需要以垂直上下角度踢动钻头，并维持该动作行为往复多遍，尽可能尝试同一角度、同一方向的扭动钻头，以有效促进卡钻的钻头被提动。此外，还要采用小冲击锤头在桩身孔一端予以冲击，且要利用高压水喷射的辅助条件将钻头取出。迫不得已与必要时还可以尝试爆破法、吊车法将卡头取出。

4 结语

本文结合某工程应用实例所处的地质环境设定对溶洞底层下的地基土桩基施工涉及到的溶洞钻孔、强夯等涉及到的相关内容进行了一定可行性研究，并通过这些技术有效提升了坍孔控制效率，避免了钻头卡头、砼浇筑浆液流失等问题。不过值得说明的是，对于当前相关工程作业的施工责任单位，也应极力重视路桥建设的桩基础溶洞处理技术相关内容的深入研究，以不断保障各类质量病害、病患控制在可控状态之中，提高项目运营价值。

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篇5：浅谈桥梁溶洞桩基处理方法

永武高速公路K176+400～K178+100段位于十方盆地西侧边缘, 属构造剥蚀～侵蚀丘陵间盆地地貌。据钻探揭露及物探显示, 该路段灰岩中溶洞发育, 第四系土层与灰岩接触面处土洞发育。溶洞极发育, 溶洞大部分分布在距地13 m～40 m之间的灰岩层中, 在平面上呈带状分布, 在竖向呈串珠状分布。该段共有6座桥139根桩基, 其中有93根桩基在钻探中发现有溶洞或土洞, 溶洞最大高度达13.8 m, 单桩溶洞最多达8层。溶洞充填物较杂, 呈流塑～硬塑状亚黏土 (或含角砾、碎石亚黏土) 充填, 部分溶洞无充填物;土洞主要在第四系土层与灰岩接触面处, 一般有流塑状黏土充填。在施工过程中发现溶洞的形态变化较大, 大多溶洞忽高忽低、忽宽忽窄, 曲折很大, 且较多溶洞为多洞连通, 给桥梁基础的施工带来很大的困难, 甚至发生地面塌崩、钻机倾翻的事故。

2 施工时出现溶洞的特征

由于溶洞处于地下, 属隐蔽物, 不能直观的被人认识, 本项目虽在设计阶段要求设计单位对溶洞区桥梁桩基的地质勘探采用逐桩钻孔, 但也只能定性地确定溶洞的存在及大概位置, 而无法准确测出溶洞的大小、形状, 因而溶洞给桩基施工带来的危害是无法避免的, 在桩基施工中, 遇见有地下溶洞时, 常会出现以下现象:

1) 孔内泥浆水面缓慢下降, 最后稳定, 说明地下溶洞不发育、有间断、洞体积较小, 此现象危害性小, 对地面施工无任何影响, 可不做特别处理。2) 孔内泥浆迅速下降消失, 这时地面可能出现两种情况:a.洞口无异动, 说明溶洞顶以上覆盖层结实, 足以支撑地面重物, 但为安全起见, 应立即移走机械;b.洞口开始出现塌崩, 此时应迅速移走机械。3) 孔内泥浆突然消失, 地面机械随着洞口附近地面塌陷, 这种情况多为溶洞位置较浅, 体积大, 溶洞顶地质较弱, 无力支持地面重物, 这类危害突发性强, 来不及作出反应, 对人机危害较大, 在施工中有5根桩基出现地面塌陷。

3 溶洞桩基施工方法

3.1 桩基施工前准备工作

根据地质钻探资料, 首先应做好充分思想准备, 做好安全防患措施, 采取有效的处理措施, 是完全可以解决通行的难题, 可以把施工危险性降到最低, 把经济损失降到最低, 同时又保证桩基的质量及施工的进度。

1) 根据设计的勘探资料, 认真分析地质情况, 确定溶洞的大概位置及形状规模, 选择钻机的种类及型号。2) 根据分析掌握的数据, 准备好足够的泥土、回填的片石及钢护筒, 以便能在出现溶洞时及时处理。3) 保证设备移走的线路平整顺畅、无阻碍物, 紧急情况可令人机迅速撤离现场。4) 如果是水中施工, 要考虑平台的面积及稳固性。5) 在成孔前孔位附近地面上不要放置重要物品, 避免塌孔造成损失。6) 现场要有足够吨位的吊装和拖拉设备, 可及时采取措施, 预防损失扩大。

3.2 钻探时出现溶洞采取的措施

1) 当溶洞体积较小时, 直接加泥浆, 保持孔内水位的压力, 防止塌孔, 然后抛片石, 继续施工。2) 当溶洞体积较大, 空间垂直高度大于1.5 m, 覆盖层较厚达10 m以上, 地面无塌崩时, 可加长钢护筒到溶洞层, 隔绝溶洞, 以防止灌注混凝土时大量流失。3) 当孔口地面崩塌时, 应清理崩塌范围内杂物, 然后用土回填, 再准确测出桩位, 埋置钢护筒, 重新钻进。4) 在处理溶洞时, 应根据实际情况和经验进行加泥浆、抛片石、埋置护筒等工作, 在施工中要做好记录, 保证能准确测定溶洞的深度及体积, 给处理溶洞采取措施时提供可靠有效的数据, 少走弯路, 提高效率。

3.3 浇筑水下混凝土出现溶洞时采取的措施

有的桩基钻孔时成孔范围内没出现溶洞, 钻孔时由于孔内泥浆护壁等原因, 对溶洞没有产生扰动和挤压, 到浇筑混凝土时, 混凝土对孔壁的冲击和挤压使该溶洞显现出来。

1) 浇筑混凝土时, 混凝土面上升极缓 (根据孔径及混凝土浇筑数量计算比较) , 此时可判断为出现溶洞, 应继续浇筑, 对混凝土面勤测, 拆除导管时要确保混凝土的埋深 (埋深最好大于6 m) , 必要时须对导管加长;同时仔细观察孔内泥浆面, 如泥浆面下降过快, 则需进行补浆。2) 浇筑混凝土时, 混凝土面未上升甚至出现轻微下降的现象, 此时可判断为出现溶洞。此时应加大混凝土浇筑量, 同时应适当调大混凝土坍落度, 对混凝土面勤测, 确保导管的埋深长度, 直至混凝土面上升后正常浇筑。3) 浇筑混凝土时, 泥浆面突然下降过快, 混凝土面也出现下降的现象, 此时可判断为出现溶洞, 应立即量测混凝土面, 判断导管的位置, 若发生导管落空, 应停止浇筑, 立即进行补浆, 避免出现塌孔, 为日后接桩处理创造条件。

4 结语

岩溶区桩基施工中不确定的因素较多, 新的问题会经常出现。应高度重视施工中出现的涌水、塌孔、卡锤、倒锤、泥浆渗漏、灌注中混凝土外漏等问题。本人在施工过程中, 对单层、较小溶洞采用回填片石、黄泥冲击成孔是一种常用的经济、简单的解决措施;对超长大的单层溶洞、多层溶洞以及严重涌水、严重塌方的溶洞, 其处理采用逐段加长钢护筒处理取得较好的效果。同时对地质结构设计图纸应作充分了解, 施工中进行全过程监控, 对不同的地质情况采取对应的技术措施, 才能安全、经济、有效地完成基础施工。

参考文献

[1]JTJ 041-2000, 公路桥涵施工技术规范[S].

[2]交通部第一公路工程总公司.桥涵[M].北京:人民交通出版社, 2005.

篇6：桥梁溶洞探测及处理技术

关键词：桩基；施工；溶洞；问题

在某些地区进行桥梁基础施工时可能会遇到溶洞问题。而对于桥梁基础施工来说，桩基施工是一个隐蔽工程，因此溶洞的出现给桥梁桩基的施工会带来困难。如果对溶洞问题处理不当，在施工中可能会出现掉锤、卡锤、漏浆和塌孔等严重的工程事故。本文将结合某市一市政桥梁桩基工程所遇到的特殊熔岩地质问题，根据岩溶地质的发育形态，详细介绍桥梁桩基施工的具体过程，并分析在施工中应该注意的问题。

1.桥梁桩基施工中的溶洞

溶洞是位于地下的十分隐蔽的事物，很难被施工人员发现。在进行桥梁桩基施工前，虽然会对桥梁桩基施工地进行地质勘察，开展逐桩钻孔工作，以进一步了解桥梁桩基施工中的溶洞，但这种方法仅仅只能判断是否存在溶洞，确定溶洞所存在的方位。而有关溶洞体积的大小，溶洞的形状是无法准确探知的。在这种状况下，桥梁桩基施工无法有效地避免溶洞所带来的危害，只能尽可能的减少危害。

在桥梁桩基施工过程中，若出现以下的现象，则能确定施工所在地存在着地下溶洞，需对其加以注意。（1）在桥梁桩基施工中，若发现钻孔内出现泥浆水面逐渐下降却最终稳定的现象，则表明施工处的地下有溶洞的存在，但此溶洞还未完全发育，体积比较小，具有间断性，其所带来的危害性不大，对桥梁桩基施工的影响可忽略不计，无需对其进行特殊处理。（2）若发现钻孔内的泥浆消失的速度极快，则可能产生两种状况，一种是溶洞口并未有异样，并未产生动荡，这说明覆盖于溶洞口上的土层比较坚实，能有效地支撑起地面重物，但仍然存在一定的危险性，因而为确保施工的安全性，必须将施工机械移走。另一种是溶洞口出现明显的塌崩状况，必须尽快移走施工设备和机械，以免造成严重的损伤。（3）若发现钻孔内的泥浆突然间没有了，溶洞口附近的施工地面开始出现塌陷状况，放置施工机械的地面也同样崩塌，则说明其施工所处地存在着位置比较浅的溶洞，溶洞的体积比较大，在溶洞的上方地质比较薄弱，难以支撑起地面上的施工机械，发生的时间也无法得以预知，具有较强的突发性。如果施工人员无法及时地采取措施来应对，可能会给施工人员的生命安全和施工设备造成损失。

2.桥梁桩基施工过程中存在的问题

2.1桥梁桩基施工过程中的漏浆问题

在桥梁桩基施工中，容易出现漏浆问题，一般在遇到这些情形的时候容易发生漏浆现象：当钻孔碰到含有填充的溶洞时，或是各溶洞之间无间隔紧密相联时，都可能出新漏浆的现象；当岩层形成裂缝时，会导致泥浆的流失和泄漏；当溶洞所含有的地下水流失时，同样也会造成泥浆的漏失，漏失的泥浆则会迅速的流入溶洞内。

2.2桥梁桩基施工过程中的塌孔问题

在桥梁桩基施工中，通常在遇到一些体积比较大的溶洞时会发生塌孔现象。若在施工过程中出现泥浆漏失问题时，要碰到体积较大的溶洞或是各溶洞间相互连接时，就会导致泥浆水面飞速下降，并且很难在短时间内将其恢复到原来的水面位置，以至于易发生塌孔状况。如果桩孔经过了溶洞，有水往外涌出时，则会出现压力不平均的状态，致使桩孔内部的泥浆发生孔壁坍塌现象。

2.3桥梁桩基施工过程中地面沉陷问题

当施工过程中，发生停水停电的现象时，则会导致泥浆快速流失，使得地面下方的厚砂石层出现塌孔问题，造成其周围地质层的坍塌。若溶洞所处的位置比较浅，体积又比较大的话，则会造成泥浆的突然消失，以至于发生孔壁坍塌，从而造成地面沉陷。

3.桥梁溶洞桩基施工中的技术措施应用

3.1桥梁桩基施工前的防护措施

在桥梁桩基施工之前，就需要对施工中存在的溶洞采取预防措施。其措施主要有：在桥梁桩基施工动工前，先对施工所在地的地质进行勘察，并全面收集相关的资料，采用桩钻的方式来确定施工地是否存在溶洞；要制定科学的安全政策，并貫彻落实，严抓违反施工安全政策的现象，将施工所用的设备放置于钢网上，以防造成不必要的损失；要在桥梁桩基施工前就明确需要穿过溶洞的桩基位置，利用钻探孔将泥浆注入，以判断溶洞体积的大小和其是否是独立存在的。若是泥浆注入的时间较长，判断出溶洞的规模比较大且不是独立存在的，则需要提早进行安全防范，以保障桥梁桩基施工的质量。

3.2桥梁溶洞桩基施工处理技术

在桥梁桩基施工中，钻进工艺是必不可少的桥梁溶洞桩基施工技术。其是利用CPF-1500型号的回转桩机钻进上部土层，当遇到岩洞时，则利用冲击钻机进行冲击成孔工作，充分利用吊机的辅助作用。在钻进上层粉土时，要做好预防措施，一边钻孔一边调制泥浆，以防出现孔壁坍塌的现象。在钻头即将接近岩溶洞时，为填补其裂缝，要向内扔入黏土和泥块，避免因裂缝而造成的漏浆问题。时刻关注泥浆水面，一旦其发现其下降，泥浆流失，则需要向桩孔内再次注入泥浆，防止塌孔现象的发生。

在桥梁桩基施工中，还经常用到多级钢护筒护壁这一桥梁溶洞桩基施工技术，用来处理出现塌孔现象的桩孔。其主要是先对岩层上部的黏土层进行探查，精确的计算出黏土层所处的深度和厚度，然后再重新填入桩孔，继续对其钻进，所使用的钻头通常是直径为940毫米的钻头，当其钻入黏土层的深度为一米时，便可停止钻进。在此之后，便要放入钢护筒，所釆用的大多是内径为900毫米，内壁厚度为8毫米的钢护筒，其每一节的高度大概在2米至3米之间。在放置钢护筒时，要在井口进行焊接，在钢护筒的接口处要采用满焊。钢护筒所安放的深度必须与钻孔保持一致，当钢护筒放置好了以后，则可继续进行钻进工作。在桥梁桩基施工中，压密注浆也是经常使用的桥梁溶洞桩基施工技术，其主要是针对一些体积较大的溶洞，以压密注浆的方法为主要施工方法，再加以钢护筒护壁的方法，以保障施工的质量。

此外，桥梁溶洞桩基处理中还常用到强夯加固处理技术，其控制要点有：①利用动能固结特性原理，将深度较浅的溶洞采用击穿、回填、夯实等的往复动作开展相关作业，逐渐使得灰岩及其上部分的土体构造力学性能得以发挥；同时，要迅速处理好下卧软土层结构的排水固结问题，以保障地基土整体强度参数，将控制其不规则沉降出现。②增强土层的均匀性、紧密性，以控制不规则、不均匀沉降发生并减少其沉降量。③待加固之后要设立隔水性能良好的隔水层，以有效阻挡地下水渗入灰浆之内，使之溶洞能控制再次发育。

3.3桥梁桩基施工过程中的塌孔问题

在桥梁桩基施工中，清空和灌注混凝土是重要的桥梁溶洞桩基施工技术之一。在钻进岩溶洞时，最好要深入岩溶洞底最少半米的深度，以求保证桩底扎入岩溶洞的质量。当钻进达到所需的深度时，便要及时停止钻孔，开始放下导管清理桩孔，要尽快完成此道工序，立即灌注混凝土。在灌注混凝土的施工中，要先判断桩孔是否穿过多个溶洞，当混凝土的灌注已经位于溶洞的标高处时，要利用导管对混凝土进行搅动，以使其紧密结实。在撤离导管之前，则要先由施工人员测量混凝土上升的高度，避免造成断桩的后果。

4.结语

在溶洞地区进行桥梁桩基设计和施工时，应该把给地区的地质情况和设计施工相结合。溶洞处理是桥梁桩基施工中难度较大的技术问题，由于其具有不可预见性、复杂性、危险性等特点，在处理过程中应综合分析各种资料和数据，针对不同的溶洞类型制订相应的处置方案，对随时出现的新情况做好充分的准备。

参考文献：

[1]高川川.探讨桥梁桩基的设计与施工[J].城市建设理论研究，2013（14）.