浅谈房建工程溶洞地区钻孔灌注桩施工工艺选择、施工要点

摘  要：本文以东北中交城项目为桩基施工实例，浅显的总结了房屋建筑工程领域在岩溶强发育地区进行钻孔灌注桩施工时，需要注意的施工关键点，主要呈现在质量、成本方面。

关键词：溶洞；质量。

1. 工程概况

东北中交城项目位于小窑湾国际商务区3单元C-16地块，项目用地面积为43920㎡，建筑面积177609.68㎡，其中地上建筑面积141841.14㎡，地下建筑面积35768.54㎡，场地范围内包括6栋高层，最高楼建筑高度98m，由办公、公寓、商业三部分组成。

场地自上而下揭露主要地层为：素填土、粉砂、黏土、中砂、砾砂、碎石、中砂、混碎石黏土、红粘土及不同风化程度的基岩。岩性岩相变化大，且力学性质差异较大。由于本场地大多数钻孔揭露有溶洞，属岩溶强发育地基，表层风化溶蚀程度不均匀，综合评定为不均匀地基。

本场地共布置完成勘探孔1105个，遇岩溶钻孔371个，总遇溶洞个数527个。场地钻孔见洞隙率33.57%，综合评价场地为强发育岩溶场地。溶洞净高0.20-22.0m，单孔单洞占比70%，单孔双洞占比21%，单孔三洞占比7%，单孔四洞及以上占比2%；其中编号ZK10桩单孔最多可达8个溶洞。[1.]

溶洞分布示意图

2. 施工准备及问题防范措施

房建工程，桩基数量多，一桩一勘费用较高，但本项目场地地质非常复杂，通过本项目的施工经验，可得出结论：施工前的“一桩一勘”工作是十分必要的。对设计和施工均具有很大的指导意义，虽然在后续施工过程中，发现有部分一桩一勘资料不准确，但在施工前只能根据一桩一勘资料选择具体的施工工艺和针对性的施工准备工作。

施工过程中发现，有部分工程桩已经钻孔到达地勘报告持力层并入岩后，在旋挖机清孔时，持力层突然消失情况，判定为一桩一勘资料不准，因此为确保设计桩底标高下有完整5米厚中风化岩，保证工程质量，增加了物探工艺，物探设备对成桩后的桩底岩石进行勘探，判定是否符合要求，主要是为验收提供更可靠的依据，并且可再次验证一桩一勘资料准确性以便进行溶洞预处理。[2.]

物探照片

准备φ800*12mm钢护筒10根，长度为16m、18m、20m、22m、24m、26m，振动锤2台（下沉钢护筒使用），旋挖钻机6台，冲击钻15台，履带式吊车2台，汽车吊1台，挖掘机2台，铲车1台。

施工前咨询当地专家，对强发育岩溶地区桩基施工的重难点进行列举，特别指出溶洞地区的混凝土充盈系数一般在1.9左右，对房屋建筑领域，1.9的充盈系数是很高的，项目部围绕混凝土充盈系数进行了小批量的施工尝试，目的是验证专家观点，同时根据实际情况选择成本低，进度快的施工工艺，寻找满足项目成本进度的最优方式方法。

3. 成孔工艺选择

3.1. 全钢护筒旋挖钻机施工

地勘报告显示无溶洞桩选择19根，有溶洞桩选择1根，进行施工。全钢护筒直接穿过杂填土层下沉至中风化岩面，采用旋挖钻清理钢护筒内杂填土，并直接入岩，灌注水下混凝土，灌注完成后拔钢护筒。

施工后发现，地勘报告显示有溶洞的桩，在浇筑过程中，出现混凝土大量流失的现象，充盈系数较大，已达到1.91；无溶洞的桩普遍没有出现大量混凝土流失情况，充盈系数1.41，但一桩一勘资料无溶洞桩中有3根桩出现了大量混凝土流失情况，充盈系数较大为2.2。

旋挖钻机 全钢护筒 

3.2. 冲击钻泥浆护壁施工

对于一桩一勘资料显示有溶洞的工程桩，项目部提取10根采用冲击钻泥浆护壁成孔工艺进行施工，入岩后，填充片石和红黏土进行预处理，反复冲击成孔，最终充盈系数1.48。[3.]

得出结论：第一，两种施工机械成孔工艺配合使用，旋挖钻机效率高，速度快，垂直度控制精准，不会产生废弃泥浆；冲击钻在成孔过程中就可以对溶洞进行预处理，节省成本。

第二，一桩一勘资料显示无溶洞可以采用全钢护筒配合旋挖钻机施工工艺。

第三，一桩一勘资料显示无溶洞，全钢护筒配合旋挖钻机施工后经物探勘测有溶洞的桩，采用冲击钻回填片石、黏土进行溶洞处理，即同一根桩两种工艺。

第四，有溶洞的桩直接采用冲击钻泥浆护壁成孔工艺施工，并在成孔过程中采用溶洞处理措施，降低混凝土流失情况。

冲击钻示意图  泥浆池示意图

4. 施工要点

对于岩溶地区的桩基施工质量控制，在钢筋笼制作工序上并无特别注意的地方，主要在于成孔过程、溶洞预处理、沉渣控制、混凝土浇筑以及浇筑后的控制。

对于三种工艺的注意事项如下：

（一）对于无溶洞桩，采用旋挖钻全钢护筒施工。

1、定位放线，桩中心偏差控制在20mm内。

2、根据一桩一勘资料，查出岩层标高，计算施工作业面标高与岩棉标高高度，选择合适的全钢护筒（16—26m）。

3、采用履带吊车，吊起全钢护筒（要提前计算吊装是否需要专家论证），振动锤夹起全钢护筒，对准桩位点，偏差50mm内，采用震动方式打压全钢护筒，此时要重点控制全钢护筒进尺过程的垂直度，因为全钢护筒的垂直度就是工程桩的垂直度，每隔2m 检查一次，垂直度不得超过1%。直至全钢护筒底部接触到岩层顶标高。

4、旋挖机就位，清土、入岩。达到设计桩底标高后，进行物探检测。

5、清理沉渣，孔内为地下海水，采用旋挖特制的清渣钻头清理孔底沉渣，保证沉渣厚度在50mm内，此时全钢护筒底部和岩层接触密实，一般不会出现塌孔和浇筑前沉渣超标情况。

6、钢筋笼安放，焊接定位筋，准备混凝土浇筑。

7、混凝土浇筑前要二次测量沉渣厚度，混凝土浇筑按照水下混凝土浇筑要求进行，一定要保证首灌混凝土量，确保埋管深度。

8、拔全钢护筒前要确定顶部泥浆全部反出，才可以拔出水下混凝土导管，保证在拔钢护筒过程中补交混凝土面结合良好，避免出现断层。

项目后期对用此工艺施工的工程桩选取14根进行了钻心取样，结果沉渣厚度控制非常理想，控制在0-20mm之间。

沉渣控制效果达到预期

（二）一桩一勘资料显示无溶洞，全钢护筒配合旋挖钻机施工后经物探勘测有溶洞的桩，溶洞顶至终孔换成冲击钻泥浆护壁施工。

此类情况是一桩一勘资料不准确，要根据物探报告提供的溶洞顶板标高，计算二次入岩高度，继续采用旋挖钻机进行入岩施工，但物探技术只能判定溶洞顶标高，不能判定溶洞底标高，所以在旋挖钻机冲破溶洞顶板后，由于无法判定溶洞内是否有填充物，填充物的状态也无法判定，此时，为保守起见，均改用冲击钻进行溶洞处理，利用片石黏土回填，回填高度超过溶洞顶标高2m，采用冲击钻泥浆护壁小冲程（0.5-0.8m）高频率反复冲击处理成孔，泥浆面稳定后，判定为溶洞处理完成，入岩后再次物探检测，判定合格，直接浇筑水下混凝土。

（三）有溶洞的桩直接采用冲击钻泥浆护壁成孔工艺施工。

此类桩根据一桩一勘的资料在溶洞处理上分以下几种情况进行针对性处理：

1、溶洞内为全填充高度小于3m的按无溶洞处理，视溶洞内土质调整护壁泥浆继续钻进。

2、溶洞内为半填充或无填充，高度小于3m时，采取抛填片石(20～30cm)、黏土、水泥浆等方法填堵溶洞反复冲孔，保证泥浆液面高于地下水位高成孔。

3、溶洞内为半填充或无填充，高度大于3m时，首先采用第二种方法填堵溶洞，主要以回填片石为主，然后辅以泥浆配合，若效果不佳则采用C15混凝土（加早强剂）封堵。封堵时向导管灌注混凝土到

溶洞顶以上1.0m处，待24小时后继续钻进。

回填片石

4、对于呈葫芦串形的多层溶洞则按上述方法循环作业，直至灌注桩基础

（四）混凝土浇筑及浇筑后控制

值得注意的是，这种熔岩强发育地区的混凝土浇筑，无论是地勘资料无溶洞桩，还是经过溶洞处理后的桩，都出现过突发情况。

第一、混凝土浇筑突然迅速流失，这种情况说明溶洞处理不当，会导致断桩和返工情况，对后续验收和成本极为不利，必须在混凝土浇筑过程中，高度注意液面升降情况，如出现此类情况，若场内其他工程桩浇筑混凝土，应立刻调配过来进行浇筑，不让混凝土下降到导管以下；若没办法快速调配，则要准确判定混凝土流失后的液面位置是否低于导管下端。

第二、混凝土浇筑出现串桩情况，附近未浇筑桩涌水，混凝土会快速流失，应立即采用场内土回填涌水桩孔，压住水头，保证浇筑过程平稳。

第三、混凝土浇筑后，完全拔出混凝土浇筑导管前，应观察泥浆面稳定情况至少10分钟，并在完全结束后，依然要关注沉降情况，利用小彩旗等标记物做好标记，观察2小时。因为地下溶洞情况复杂，导管拔出后，在混凝土初凝前，会有少量下沉流失情况，也会有缓慢大量流失情况出现，导致桩顶标高不够，后续处理非常麻烦。

结语：在这种岩溶强发育地区进行房建工程的桩基施工，困难重重，相应的如何保证施工质量就显得尤为重要的，本文以东北中交城项目为实例，通过两种工艺结合，以及在溶洞地区桩基施工容易出现的问题，进行浅显的总结，希望可以对同类工程在保证施工质量、降低混凝土充盈系数等方面提供参考。

参考文献：

[1.]程华仁. 旋挖钻孔灌注桩施工遇串珠状溶洞处理技术[J]. 西部探矿工程,2024,36(2):26-29. DOI:10.3969/j.issn.1004-5716.2024.02.008.

[2.]吕明,王永刚,杨明瑞.综合物探方法在输电线路桩基岩溶探测中的应用[J].工程地球物理学报,2020,17(3):386-392.DOI:10.3969/j.issn.1672-7940.2020.03.018.

[3.]张晶晶.岩溶地貌桩基工程溶洞处理工艺比选[J].珠江水运,2023(8):85-88.