岩溶地质在我国的分布较广，特别在西南的云、贵、川等地，其表现更为突出。因其地质及水文构造极为复杂，形成了许多诸如石林、钟乳石、溶洞、暗河以及隐藏于地层中的溶沟、溶穴等奇特的地貌景观和地质构造，在这类地层中，往往还蕴含着丰富的地下水和不同类型的风化与残积土层。在这些地区修建桥梁，桩基施工经常会遇到地下溶洞、地下渗水带等复杂情况，给桩基施工带来很大的困难，当遇到地下溶洞时，施工速度必然减慢，处理溶洞需花费大量人力、物力，而当遇到地下渗水带，地下水量过大时，孔桩开挖无法继续进行。因此，采取有效的处理方案，对于提高桩基施工效率，保证施工质量有重大意义。本文通过对该桥孔桩开挖过程遇到的溶洞为例分析溶洞的处理方案，希望可以为类似工程的施工提供参考。
一、工程概括
该桥全长482.08m，设计净宽2×11.5m，桥墩最大高度32.7m，上部结构为先简支后结构连续预应力混凝土T梁。该桥处于长期分化剥蚀的中低山沟地貌区，区内山体表面发育溶蚀沟槽及小溶洞。桥址区地形起伏较大，呈U字型，坡度较缓。根据钻探揭露，该桥地层由第四系全新统残坡积、冲洪积层和下二叠系茅口组沉积岩两大类别组成，第四系松散层，主要为角砾、亚粘土、粘土、卵石土和碎石，下二叠系茅口组沉积岩，主要由石灰岩组成，岩溶现象极发育，钻探过程中发现岩层溶蚀洞穴发育，形态主要为溶洞、溶隙，对桥基稳定性影响很大。
二、溶洞类型
本桥孔桩在开挖过程中遇到的溶洞27个，其中简单小型溶洞（25个）、大型复杂溶洞（1个）、严重涌水的地下带（1个）。其中7号墩位的溶洞如图1所示。
三、岩溶地区桥梁基础的处理办法
由于溶洞的规模和类型不同，它们对桥梁稳定性的影响程度也不同，当然对其处理的方法也应有所不同。
1、加固地基(扩大基础)
(1)当溶洞顶覆盖较薄，可采用清爆的方法，揭露溶洞充填物，以便清除、换填，或使充填物风干，提高地基的强度。
(2) 若溶洞位于持力层范围内时，清除覆土及原填充的土质，视溶洞宽窄分别打入小钢轨，用浆砌片石或混凝土填塞，设置钢筋混凝土盖板或基础内部加钢筋网。
(3) 对于溶洞埋藏不深，洞中有较厚的碎块石堆积物，可采用压浆的方法使其固结。对于粘性土、砂类土等以细颗粒为主的堆积物地基，可采用旋喷桩方法加固。
(4) 若溶洞位于基底以下一定距离，且符合完整顶板厚度与跨长之比小于2.0，或溶洞跨长大于8m、但厚跨比值大于2.0；顶板岩层完整性较好，溶洞形态大小探测清楚，一般认为地基不需加固。
2、桩基础
桩基础是处理桥梁岩溶地基最有效的方法之一。设计与施工时应注意的基本原则如下。
(1) 当桥梁地基下的溶洞较大，埋藏较深，又不满足顶板厚度检算要求时，一般只能采用桩基础。当岩面溶蚀高差大于1m或岩溶洞穴平面、剖面尺寸大于1m者，可溶性岩层埋深在8m以上，基底岩层部分缺角且无法嵌补，明挖或水下施工压浆有困难等情况均可使用桩基处理。
(2) 钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度不得小于5倍桩径，若实际值小于此项要求时，应结合地质资料进行加深或验算。
(3) 对于桩尖下伏溶洞，是采取穿过溶洞还是桩尖立于溶洞顶，须根据检算和经验设计。一般情况若完整基岩顶板厚大于10m且顶板厚与溶洞孔径之比大于2时，基底以下溶洞可以不处理，否则应该采用桩基穿过溶洞。
(4) 设计时应重视桩基负摩擦力的影响。一般地基土石在扰动之后都会在自重的作用下固结下沉，特别是由于大量开采地下水而导致地基软弱层相对桩基固结下沉，因而产生一个向下的摩擦力，即负摩擦力，从而增加了桩基所承受的轴向荷载，甚至可能导致桩基破坏。
四、本工程溶洞处理施工措施
1、简单型溶洞处理
普通简单溶洞的处理要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施：
空溶洞，有水的话首先将积水抽干，没有水的话，直接在孔桩周围立模浇注钢筋混凝土或者砌筑浆砌片石封闭洞口，溶洞空隙用渗水性好的片石土填充。
溶洞内有填充物，则根据填充物的种类分别采取不同的措施：
a.填充物是中粗砂、粉细砂时，挖进时应浅进尺，强支护，沿上层护壁外围每20cm打入φ20的钢钎，每节最大高度0.5米左右。
b.填充物为软塑性粘土、含碎石粉质粘土时，采用短柄铁锹进行开挖，每挖深1m左右就及时护壁。
挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用桶盛水，人工提引排走；渗水量大时，可用水泵排走。
2、大型复杂溶洞处理
本桥7号墩1号孔桩在开挖至15.7m时，发现桩基底部有两溶洞，其中主溶洞呈垂直状，无粘土填充，规模较小，洞口断面约1.5m2，经测绳实测深度为65m，另一小溶洞向7号墩2号孔桩方向倾斜，洞口断面大约0.6m2，向下5m与主溶洞连通，继续向下开挖1.3m，发现孔桩底部有垂直发育的半填充溶洞和一溶槽，半填充溶洞充填物为硬至软塑性粘土，并有破碎岩石，洞口断面约1.5m2，呈不规则状，经实测深度45m，溶槽无充填物，宽1~2m，经过对溶洞周围地质勘察发现，溶洞为石灰岩溶蚀而成，溶洞周围岩石破碎，为风化的石灰岩。
3、对桩基穿过严重涌水带的处理方式
本桥1号墩4号孔在开挖深度到40.6m时，孔底为溶洞充填物，充填物为黄色可塑性至软塑状粘土含碎石，孔底水深达1.7m，孔底水位保持常水位，无法抽干，推测认为与地下暗河连通，挖孔桩无法继续进行。
对此桩基的处理，当时，提出两种方案：第一种方法是将挖孔桩改成钻孔桩，将孔桩回填后采取钻孔的方式通过涌水层。第二种方法是采取摩擦桩的形式，因为孔桩在开挖至37.1～40m处时岩石比较好，具有一定的承载能力，故可以在37.1m处设立一锥形扩孔，如图2所示，以增加承载能力，孔桩底就地封闭。后经过检算和优化方案，决定将孔桩回填后再采取钻孔桩的方法，保证桥梁的整体安全。
该孔桩施工主要难点为如何在具有地下涌水带的岩溶区成孔，如何堵住泥浆渗漏及混凝土流失，如何保证冲孔进尺及清除孔底沉渣是施工中要着重解决的问题。
钻孔施工时，考虑如下情况：
(1)孔内泥浆迅速流失，泥浆与地下暗河联通，多台抽水泵供水也无法使孔内水位保持常水位，则容易出现溶洞区域在钻孔时塌陷，产生一大漏斗，不仅不能施工，将危及钻孔及人身安全，甚至连钻机撤出的时间都没有；
(2)溶洞或裂隙水流入孔内，同时孔内泥浆渗入周围溶洞区，导致泥浆比重减少或变成清水，孔底出现厚层沉渣，无法反浆，更不能进尺，使工程无法进行。
针对上述情况，采取了相应的解决方法：冲孔至溶洞顶1m左右时，加大泥浆比重，并采用低冲程，慢速冲进逐渐击穿溶洞，通过溶洞区域时，发现泥浆面开始下沉，采取如下三种措施，第一步，向孔内直接回填大量粘土，目的是堵漏及造浆，但是直接用粘土造浆不能满足堵漏的要求，孔内泥浆面继续下降；第二步：往孔内回填粘土的同时往孔内加片石，粘土和片石的比例大约为1：1，回填至溶洞上顶面后，多次冲砸，但还是不能控制孔内泥浆面，此时，孔内泥浆面下降的速度明显减慢；第三步：往孔内回填粘土和片石的同时往孔内添加水泥，粘土直接倒入孔内，水泥整袋抛入，使其沉底，使溶洞区水泥浆浓度增大，水泥浆渗入含水层凝固后达到封堵效果，当抛入水泥三个小时以后，孔内水位基本保持常水位，没有继续下降，最终成孔。
通过上述措施堵住了漏浆，堵住了溶洞，保证泥浆质量且能正常返浆，正常进尺和成孔，同时在灌注混凝土时，充盈系数控制在1.15左右，没有出现大量超灌。
4、施工完成后检测
经采用无破损检测和抽芯检测后，该桥桩基全部完整，合格率为100%，满足质量要求。目前，该桥已全部建设完成并通过试运营，使用状况良好，没有出现异常。
五、经验总结
岩溶地基处理有很大的难度和复杂性。需因地制宜地设计和选择施工方法。
在进行严格的施工管理条件下，调整施工程序，只要施工程序合理，可以安全地进行人工挖孔桩施工。
岩溶地基采用钻孔与挖孔相结合的办法进行处理，既经济，又避免了许多难以解决的问题，诸如抽取大量地下水，引起周围建筑物的下沉开裂，人工挖孔难以穿过多层溶洞等问题。
孔桩处理复杂岩溶地基行之有效，有较大的可靠性。
采用粘土、片石、水泥浆填堵溶洞及防渗堵漏，行之有效，且较为经济，同时保证成桩质量，避免大量超灌混凝土。
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