岩溶处理技术分析
1.工程概况及地质条件 1.1工程概况
合福铁路客运专线安徽段钟鸣特大桥位于铜陵县钟鸣镇，全长7463.65m，中心里程DK145+412.，共227个墩台，钻孔桩2151根，设计桩径为1.0m，1.25m，1.5m，2.0m不等，其中巖溶桩876根，占总量的41%。
1.2地质条件
本工程地质情况复杂，不良地质主要为岩溶，桥址区岩溶下伏基岩为三叠系中统灰岩，根据地勘结果显示，桥址区土岩接触面标高为-33.18-53.m，岩溶普遍发育，主要呈溶洞，溶隙、溶槽产出。溶洞规模大小不一，且多为2～8m高的串珠式溶洞，溶洞高度在1～26m之间，填充情况多数为流塑粘性土及基岩碎屑，表现形式为全填充、半填充或无填充。
1.3施工难度
在岩溶发育的地层中进行钻孔桩施工，由于地质结构复杂，岩面参差不平，高低悬殊，溶洞深度大，有软塑、流塑填充物或空洞等情况，不可预见因素多，施工难度大，易出现泥浆流失、卡钻、塌孔等问题，难以成孔，成为制约施工工期、威胁安全、影响工程质量的技术难题。
2.桩基施工工艺
本工程钻孔桩均采用HZ-6A工程冲击式钻机施工，根据桩径不同更换钻头，钻机分排隔孔作业，设置泥浆循环池、沉淀池及造浆池，钻孔沉渣通过自卸汽车运送至指定泥浆处理地点。施工时每10台钻机配置1台吊车、1台挖掘机和l台ZL-40装载机，以帮助处理险情、吊放钢筋笼及灌注C30水下混凝土。冲击钻成孔用“吊打”施工方法，即短行程、密频率的冲孔工艺，以解决卡钻和有效减少斜孔问题。
3.岩溶处理技术
岩溶处理根据岩溶的发育程度，现场的实际条件，采用粘土片石回填、钢护筒跟进、素混凝土回填和注浆加固等方法。
3.1粘土片石回填法
回填是处理溶洞塌孔、缩孔问题最基本和最有效的方法之一。当溶洞不大时，采用抛填片石、粘土的混合物（比例为3：1）或者抛填水泥、粘土的混合物，以起到填充溶洞的作用。钻孔进入岩溶地层孔内漏浆时，投入大量潮湿的黏土块（必要时装袋）、片石并立即补浆，利用钻头冲击黏土块和片石挤入溶洞及其裂缝中，堵住溶洞和岩溶裂隙，形成一个封闭的环形护壁，完成钻孔桩成桩。施工中注意以下几点：①密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生，发生漏浆现象，立即处理。②根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样来判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳松绳量应为l-2 cm，防止击穿岩壳时卡钻。③施工过程中，备足水、泥浆、黏土、片石等材料，确保在孔内泥浆突然流失时，及时回填，补充孔内水头，不致发生塌孔。钟鸣特大桥绝大部分岩溶钻孔桩采用了粘土片石回填法，有效快速处理了溶洞。
3.2钢护筒跟进法
对大规模溶洞、串珠状溶洞，洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跟进法施工。钢护筒有定位、保护孔口、维持水压力的重要作用。钢护筒跟进是用震动锤将钢护筒下沉穿过覆盖层而落到岩面。钢护筒采用6～10 mm厚钢板卷制，大小较钻孔桩桩径大20-40cm，长度依据地质、水文、溶洞大小等情况确定，由单节或多节护筒焊接接长，焊接缝必须符合设计要求，不得漏水。钢护筒的下沉过程为：第1节由人工埋设，使护筒顶高出地面30 cm，护筒埋设好后，护筒中心与设计桩位中心偏差不得超过50 mm，斜度不得大于1%。焊接第2节后，在护筒顶板放置打板（50 mm厚钢板制作），利用钻机提起钻头，将钢护筒冲击入土，然后冲孔，孔深达到护筒底后，再焊接第3节护筒再冲孔，如此循环，直至达到需要深度。钟鸣特大桥部分钻孔桩采用护筒跟进技术处理溶洞，经过了大规模、串珠状溶洞地层，有效避免了孔口坍塌和缩孔。
3.3素混凝土回填法
对于多层较大溶洞，在片石粘土混合物的多次回填后效果仍不理想时，可采取素混凝土回填法。混凝土标号采用C20，为尽快提高混凝土强度，节约施工时间，应在混凝土中掺加一定的早强剂，提高素混凝土的早期强度。回填方法为下
导管至离溶洞洞底30cm处，泵车浇筑C20水下混凝土至溶洞顶口1.5m位置，回填48 h后，待回填混凝土强度达到70%后开始继续冲击钻孔。
3.4注浆加固法
当溶洞封闭且较小时，溶洞内有填充物呈松散或软塑状态时可采用注浆处理岩溶地层，加固地基，提供成孔条件穿过溶洞。注浆施工方法：①注浆孔布设。注浆孔依设计地质剖面图布置在钻孔桩桩四周。对设计地质资料显示钻孔桩全部穿过溶洞的，在钻孔桩周边四个眼对称布置；对钻探资料显示部分溶洞伸人钻孔桩内的，在溶洞发育方向布置钻孔。②钻孔。根据设计地质资料确定钻孔深度，设计资料显示为单层溶洞的，钻穿溶洞顶板即可，为多层溶洞的需钻穿底层溶洞顶板。③注浆控制标准。钻孔桩溶洞注浆为充填性注浆，一般将注浆压力控制在0.5-1.0 MPa范围，具体压力值由现场试验确定。为控制注浆范围，对有地下流水、溶洞串通、溶洞规模大的采用双液注浆工艺，以确保注浆效果与控制注浆范围。④注浆。根据注浆钻孔所揭示的地质情况确认注浆方案。注浆时注浆管必须插入填充物的底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，根据注浆速度确定，应使渗透半径控制在允许范围内。为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液与砂子（或碎石）初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆的压力必须调高，最后封孔。注浆顺序由现场自行掌握。钟鸣特大桥70#墩因临近既有线，且岩溶发育，施工钻孔桩时对铁路既有线的安全存在威胁，经研究，采用注浆加固法处理第一层溶洞，在保护既有线安全的同时，也固结了溶洞内的砂、碎石及浆液充填物，得以顺利成孔。
4. 岩溶钻孔桩处理方法比较
经过对钟鸣特大桥钻孔桩的施工实践得出，片石粘土回填法是适应范围广，施工速度快，取材方便，成本低廉，是处理溶洞的首选方案；钢护筒跟进法适合处理大型溶洞，特别是互相串孔的溶洞；素混凝土回填法和注浆加固法因成本太高，适合于特殊情况下溶洞的处理。各种岩溶钻孔桩处理施工方法优缺点比较如下表。
岩溶钻孔桩处理施工方法优缺点比较表
序号 岩溶处理方法 适合处理溶洞的范围 优点 缺点
1 片石粘土回填法 高度在3m以下的溶洞 成本低、施工周期短 砼浇注方量增大，浇注时容易漏砼断桩。
2 钢护筒跟进法 40m以内的大溶洞、互相串孔溶洞 封闭性好、施工周期短 成本高、40m以下跟进难度大
3 素混凝土回填法 大溶洞、互相串孔溶洞 封闭性好，适合于钢护筒无法跟进区域的较深溶洞 成本较高、施工时间长
4 注浆加固法 溶洞内有填充物，且深度在20m以内 施工周期短 成本很高、注浆数量难以计量和控制
5. 几点体会
（1）对于有溶洞的桥墩，应逐桩进行钻探，做到每根桩必须有地质钻探资料，详细了解地质情况、溶洞分布位置、大小、高度及是否有充填物，同时，应与设计方沟通，优化设计方案，在满足桩基最小嵌岩深度的情况下，尽量“一桩一设”，以最大限度减少入岩深度，降低工程造价。
（2）对每根桩画图列表，标明溶洞的情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施，并根据现场的情况，及时调整处理措施。
（3）在岩溶地区从事钻孔桩，安全是头等大事。如何避免安全事故的发生，要从三个方面着手研究，一是选择什么样的处理方式，要根据地质情况研究分析，既要考虑安全，又要结合成本费用；二是要备足片石和粘土，这是临时处理溶洞的基本材料；三是强化安全培训，良好的安全培训可以有效的增强工人自身安全防护的意识，降低人身伤亡事故。四是岩溶层施工应做到“提前预防，及时处理，根治彻底”。
（4）对大多数的溶洞，采取反复抛填片石和粘土，进行多次冲击挤密后即能顺利地穿过溶洞成孔，且片石挤入溶洞后在很大程度上減少了灌入溶洞的混凝土数量，节约了大量的混凝土成本费用，施工速度快，是处理溶洞的首选方案。
结束语
岩溶地区钻孔桩施工由于地质复杂和很多不确定性，要根据不同的岩溶类型，不同的溶洞大小、深度等采用不同的施工方案和措施，才能有效保证成桩质量，高效、安全、经济成孔。实践证明，合福铁路钟鸣特大桥岩溶桩基采用上述施工
方法是可行和有效的，为岩溶地区修建基础工程积累了丰富的经验，也可为以后同类工程施工提供借鉴。
参考文献
[1]TLEJGF-92-13，岩溶地区桥梁钻孔桩基础采用钢护筒跟进冲击成桩工法. [2]TLEJGF-93-22，岩溶地区钻孔桩钻孔施工工法.
