岩溶地区桩基溶洞处理技术分析

岩溶地区桩基溶洞处理技术分析

潘志鹏

广州市住宅建筑设计院有限公司  广东广州 510000

摘要：岩溶地貌广泛分布于我国西南、华南地区，在岩溶地区进行桩基施工，由于桩底溶洞分布复杂，极易造成桩底稳定性差，施工过程中容易出现漏浆、塌孔、卡钻等问题，甚至无法寻找到有效持力层，是我国建筑行业的一大难题。因此，在设计、施工阶段应结合自身对于岩溶地区桩基溶洞处理施工经验，有效进行前期勘探、选择更经济合理的基础形式及施工工艺，有效解决岩溶地区桩基施工困难。

关键词：岩溶地区；桩基溶洞处理；技术分析

1、岩溶地区对桩基设计、施工产生的影响

1.1导致桩基失效

岩溶地区前期如勘探不足，无法真实反映地下溶洞情况，会导致桩基基础形式及桩位失效，实际施工过程中无法寻找到强度、厚度满足设计要求的有效持力层。

施工过程中，对有填充物的溶洞，采用钻孔灌注桩，易出现钻孔坍孔和断桩等现象。如果施工过程中没有进行及时、良好填充，不仅地基承载力无法得到满足，还会导致桩基施工质量不到位，进而发生桩基沉降。

1.2产生塌孔

岩溶形成的各个溶洞具有连通性，施工阶段预估不足会造成孔内浆液突然流失，无法及时补浆，孔内液面高度不断降低，内外压力差增大，无法维持稳定造成塌孔。当钻进至溶洞顶板或钻穿顶板后，孔内泥浆液面下降，也容易导致泥浆护壁破裂出现塌孔。

1.3钻孔偏斜

岩溶地区溶蚀情况复杂，易遇到持力层岩面倾斜，岩层软硬强度分布不均等情况，容易发生钻管弯管、夹管及偏孔事故，造成安全隐患，甚至最终钻孔倾斜，造成斜桩。

2、岩溶地区桩基溶洞的勘探方案

针对不同桩基形式和承载力要求，以华南地区某工程为例简述勘察阶段相应处理办法。

2.1前期勘探

为查清该场地影响地基及基础稳定性的岩溶空间分布、规模及岩溶堆填物性状等，为设计及岩溶治理提供依据，采用高密度电法物探和钻探验证相结合的方法。先采用高密度电法扫描，通过岩溶洞隙与周围背景的电阻率的差异圈定岩溶和土洞的空间分布、规模大小、埋深等，然后再在物探圈定异常的基础上布置钻探孔进行验证。确定溶洞发育情况，选择相应基础形式及处理方案。

2.2高层住宅灌注桩超前钻勘探方案

高层部分基础单桩承载力需求高，场地内溶洞呈串珠状发育，分布范围广见洞率高，根据详勘预估平均桩长约30米。选用灌注桩，要求每桩均有钻孔（桩径<1200，钻两个孔；桩径≥1200，钻三个孔），施工勘探与超前钻相结合。所有桩均先按“每桩一孔”完成一序孔勘探后，并详细记录钻孔的位置。待设计人员完成对“一次勘探报告”的分析研究，熟悉场地情况后，对原勘探要求进行必要的调整，再继续进行余下的勘探，以最终确定桩位及桩长。

2.3地下室及多层住宅管桩土溶洞的勘探方案

采用分序布孔方式，具体做法如下：根据详勘孔揭示情况，并结合竖向构件的布置，按照“先序孔近，后序孔远”的原则，即先序孔布置尽可能接近揭示溶洞的详勘孔，并布置于竖向构件下，后序孔距详勘孔较远。施工顺序按照“先序孔先施工，是否施工后序孔由先序孔结果确定”原则，即若先序孔发现溶土洞，再施工与其相邻的后序孔；若先序孔未发现溶土洞，则将结果报于设计，由设计确定是否施工后序孔。

3、岩溶地区桩基设计阶段技术难点及处理方案

3.1技术难点

场地处于可溶性岩地区，主要岩性为灰岩，岩溶主要呈溶隙、中小型溶洞等形态，局部充填软塑粉质粘土，岩溶中等发育。溶洞呈串珠状分布，溶洞上盖厚度小，岩溶覆盖层为粉质粘土、砂层等，难以满足基础持力层需求。基岩面附近土体粘结强度易受岩溶水破坏，土颗粒亦随地下水搬运而流失，形成土洞，当土洞发育至一定规模时，在机械震动和真空吸蚀作用下，容易引发地面塌陷。

3.2设计阶段解决方案

（1）高密度电法物探和钻探验证相结合，确定溶洞发育情况，选择相应基础形式及处理方案。（2）高层部分基础选用灌注桩，采用分批多次序超前钻勘探，以最终确定桩位及桩长。局部塔楼难以确定灌注桩持力层，调整基础形式，采用预制管桩及注浆处理以满足承载力需求。（3）地下室及多层住宅基础选用预制管桩，管桩施打前进行超前钻勘探精准确定溶（土）洞范围以便注浆处理。

4、溶洞注浆填充的处理方案

桩基施工过程中必须尽量避免因出现急骤漏浆而造成坍孔进而导致孔口周围大面积地陷，危及施工平台的稳定和安全，在施工方案的选择上必须认真考虑。溶洞处理应根据溶洞大小、溶洞形状及客观条件确定，项目溶洞处理方式为溶洞回填及高压旋喷相结合的技术处理工艺。

例如，对于封闭得比较小的溶洞，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆；有的则直接填黏土块和小片石（比例1：1），小片石大小以15mm为宜。遇到大溶洞时，可先用填黏土和片石的方法处理，在施工过程中最好配备1台ZL50C型装载机，当遇到溶洞漏浆时，迅速铲起片石和黏土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水。当溶洞很大或溶洞连通时，因水土泥浆流失很快，采用这种方法有时难以成功，尤其当表层为松软土或沙土层时，易产生塌孔现象，此种情况最好不用。此时应设置钢护筒跟进钻机或先用振动锤打入钢护筒，以阻止或减少水和泥浆的流失，也利于后期防止灌注混凝土的流失。

5.岩溶地区桩基溶洞的施工方法

3.1钢护筒跟进法

若溶洞相对较大，且洞内没有充填物、流塑充填物，并存在较为严重的漏水情况，引用片石加粘土的方式来给予反复打磨还是未形成泥石护壁的情况，就可以引用钢护筒跟进法来进行施工。这里强调的钢护筒跟进法其实就是一面冲孔，一面接护筒，然后将其振动下沉到已完成的钻孔孔内，以此来实现对溶洞内流塑充填物、水的活动的有效隔断。

3.2灌注桩处理

由于灌注桩的强度很高，而且施工工艺简单，能够加快施工进度，且能够保证施工质量，所以在岩溶地区的地基设计中经常会用到这种桩型。在灌注桩处理过程中，钻孔非常关键，在钻孔过程中要注意避免孔壁坍塌，针对岩溶地区，在钻孔较深时地下水以下的孔壁在静水压力下会向孔内坍塌，发生流砂问题，钻孔内要保持比地下水位高的水头，以便提升孔内静水压力，平衡孔内外水压力防止坍孔，可以使用护筒提供保护，同时隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置、钻头导向作用等。

3.3片石粘土筑壁法

有些溶洞高度较小，内部无填充，而且存在严重的漏水现象。可以采用粘土进行回填。片石和粘土按照一定的比例，多次回填，最终形成护壁，不在漏浆。使用这种方法施工时，首先要保证钢护筒穿透沙砾和卵石层，筒端达到不透水的粘土层，这样才能有效地防止溶洞漏水造成塌方。片石粘土筑壁法是当前较为成熟的一种施工方法，在引用粘土片石筑壁法来施工时，对于钢护筒穿透砂砾、卵石层等透水层，并坐落在不透水的粘土层上，要给予充分保障，以此来尽可能避免出现因为溶洞漏水，或者是水头高度急剧下降而出现坍孔现象。此外，对于地下水控制起来比较容易的地质情况，还可以结合人工挖孔的方式来落实各道工序，这种方式拥有质量好、成本低，且速度较快的优势特点，在具体应用中也强调要将钢护筒穿透水层，坐落在粘土层上。

结束语：

综上所述，在岩溶地区桩基设计施工过程中，通过引入多种勘探手段、有效地处理技术和合理施工方法，不仅能够保证工程质量与结构安全，同时也缩短了工期，获得理想的社会、经济效益。在岩溶地区桩基设计施工中，对于溶洞地基勘探和处理工作应给予足够重视与深入探究。

参考文献：

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