浅谈皖南地区溶洞地质的处理

　　摘 要：本文阐述了皖南地区宁国市胡乐镇扬绩高速公路桩基施工中溶洞地质的处理方法，针对这一地区溶洞的特点，采取了各种处理方法，并在其中总结出了片石粘土稻草杆拌合物结合袋装水泥筑壁法，护壁整体性好，有效的控制了溶洞，可供同类型地质施工提供参考。

　　关键词：皖南地区,溶洞地质,片石粘土筑壁法,冲砸,封堵

　　一、工程概况

　　宁国至绩溪高速公路路基工程第九合同段位于安徽省宁国市胡乐镇，该地区地形地貌复杂，地质情况多变，沿线路线主要跨越宁国市胡乐镇胡乐村及沿线沟谷、人工沟、渠、地方道路和皖赣铁路。标段起迄里程为：K36+030～K39+270，线路全长3.24km。

　　本标段主要工程量有西津河特大桥1座、小岭塘铁路大桥1座、涵洞及通道3座、胡乐司隧道1座以及单幅长度1649.596m分离式路基。

　　桥梁下部结构采用桩柱式形式，圆柱墩、钻孔灌注桩基础，桩基础按嵌岩桩和摩擦桩共同分布。共有钻孔桩195根，其中φ1.2m的桩基14根、φ1.5m的桩基7根、φ1.6m的桩基62根、φ1.8m的桩基6根、φ2.0m的桩基106根。

　　二、地质条件

　　根据探孔资料显示，西津河特大桥与小岭塘铁路大桥桥址地质从上至下依次为粉质粘土层、卵石层、强风化灰岩和中风化灰岩，地下溶洞、溶蚀现象明显，且分布无规律。

　　本地区地层隶属华南大区扬子地层区的江南分区，区内除二叠-三叠纪地层缺失外，新元古代至新生代地层均有出露。地质发展历史悠久，构造复杂，褶皱构造和断裂构造发育。桥址区地貌类型属丘陵沟谷地貌，地面标高一般在152.2～153.1米间，地表水补给主要为大气降水、地表径流。

　　三、溶洞的分类

　　根据我标段地质勘察报告，可将我合同段内的溶洞按以下标准分类：

　　1、按溶洞的大小分

　　⑴ 小溶洞，洞高<3m;

　　⑵ 大溶洞，洞高>3m。

　　2、按洞内有无填充物分为

　　⑴ 全充填，包括粉细砂、砾砂、砾石、碎石等;

　　⑵ 半充填，有一半左右充填，填充物种类同全填充;

　　⑶ 无充填物，为空溶洞。

　　3、按是否漏水分

　　⑴ 全漏水，与其它溶洞相连;

　　⑵ 半漏水;

　　⑶ 不漏水。

　　4、按溶洞垂向数量分

　　⑴ 单层溶洞;

　　⑵ 多层溶洞(葫芦状)。

　　四、桩基溶洞处理方案

　　根据本工程地质条件及溶洞分布的具体情况，确定采用冲击钻成孔，然后根据具体情况采用投放抛填物的方法处理溶洞。

　　1、设计院逐桩补勘

　　根据本工程地质特点，设计院勘察部门对我标段所有桩基地质采用地质钻机进行了逐桩补勘，钻孔中明确了每根桩基的溶洞分布情况，为我标段桩基施工提供了详细的地质资料。

　　西津河特大桥左线19#墩19-1#桩基2.3m的空溶洞

　　2、冲击钻钻孔中遇到的溶洞

　　我们针对西津河特大桥左线19#墩19-1#桩基(该桩基设计桩长26m)，我们在施工至17.4m时发生溶洞漏浆现场，与地质补勘中溶洞位置非常吻合，第一次漏浆深度为7.7m。

　　由于对溶洞的大小与位置了解的比较透彻，我部在每个有溶洞的桩基附近均准备了大量的抛填材料(片石、粘土块或整包的袋装水泥、稻草杆)。

　　根据制定的溶洞处理方案，立即对孔内进行补浆，然后抛填提前准备好的片石、粘土块、稻草杆拌合物，每填一层(约2米)用冲锤小冲程不循环泥浆冲砸5分钟，再抛填一层袋装水泥包，水泥包不冲砸，继续填拌合物进行小冲程冲砸。循环填充、冲砸直至将空孔填充满。

　　特别注意当填充完毕后，不要立即进行冲孔，必须等待1天以上再进行，这样的目的主要是让抛填物自密实、袋装水泥具有一定的强度和可塑性，从而便于封堵溶洞口。

　　3、总结的桩孔溶洞的处理措施

　　⑴ 常规成孔法

　　当溶洞内有全填充时，是可塑或软塑的粉质粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工。

　　⑵ 片石粘土筑壁法

　　对于溶洞内无充填或半充填物的，按照既有经验进行尝试，采用片石粘土筑壁法进行处理：

　　首先准备足够的小片石或狗头石(直径10-20cm)和粘土，粘土要做成泥球(φ15-20cm)，组织足够的水源，当钻至溶洞顶1-1.5m范围时变换冲程，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻。根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水。击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，应向孔内投入粘土、片石混合物(比例1：1)，冲砸固壁，并根据砂层、卵石层情况不断提高泥浆的粘度和相对密度。

　　实施效果：对溶洞腔体为粉质粘土的，护壁整体性不够强，有少量塌孔现象，其它地质情况较为理想。

　　⑶ 片石粘土稻草杆拌合物结合袋装水泥筑壁法

　　试验情况表明，对溶洞腔体为粉质粘土的，片石粘土抛填物粘结力仍不够强，于是根据民间土坯房建造原理，增加稻草杆以增加拉力和整体粘结力，稻草杆以糯米杆为宜。按片石(直径30～50cm)、粘土、稻草杆以1:1.5:1体积比例进行拌合作为回填物。

　　钻孔时，当钻进过程中出现孔内水位缓慢下降时，及时适当补充泥浆，并采用小冲程慢慢凿穿溶洞顶板，防止突然击穿产生卡钻。当彻底击穿后，泥浆会迅速下降，此时应立即抛填片石粘土稻草杆拌合物及袋装水泥进行充填挤实后再钻进。填充材料采用片石(直径30～50cm)、粘土、稻草杆 (按1:1.5:1体积比例)回填冲击，用0.5～1.5m小冲程不循环泥浆冲砸几分钟，使回填物充分密实，再铺一层袋装水泥等水泥初凝具有一定强度，再次回填片石粘土稻草杆拌合物使用小冲程继续钻进，形成护壁。如此反复多次回填，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止，等待1天后再进行冲孔。

　　对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时采取投放片石粘土稻草杆拌合物堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。

　　五、几点体会

　　1、在1～1.5米范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。

　　2、对于空溶洞或半充填的溶洞，在击穿洞顶之前，设专人密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，要迅速补浆、填堵，防止塌孔。然后根据溶洞的大小回填，然后冲击适当挤压密实，当泥浆漏失现象全部消失后再转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。溶洞较大的最好等1～2天后再重新冲孔成桩。

　　3、钻头穿越溶洞时要密切注意大绳情况，以便判断是否歪钻。若歪钻立即回填至弯孔处1米以上，重新冲砸。

　　4、溶洞对钻孔桩施工造成的主要危害是漏浆，继而产生塌孔，影响桩身质量。主要处理措施为：

　　⑴ 入岩前，准备充足的泥浆及泥浆泵。

　　⑵ 准备足够的片石粘土稻草杆拌合物和袋装水泥包，并将粘土做成泥球。

　　⑶ 一定要派专人密切注意护筒内泥浆面的变化情况。

　　5、技术人员对钻机班组人员充分交底，掌握地质资料情况。把每个孔位的地质柱状图都单独列出，发给相关人员，并组织学习，让大家知道溶洞的位置、大小、充填情况。

　　6、溶洞处理还有很多方法，比如注浆法、灌砂法、护筒跟进法等等，对于皖南地区粉质粘土层、卵石层、强风化灰岩和中风化灰岩中的地下溶洞，不能全部很好得以解决，对溶洞腔体为粉质粘土的，护壁整体性不够强，有少量塌孔现象，采用片石粘土稻草杆拌合物结合袋装水泥筑壁法后，护壁整体性好，有效的控制了溶洞，并取得了一定的成果。

　　参考文献

　　1、扬绩高速公路宁国至绩溪段第九合同段两阶段施工图设计;

　　2、扬绩高速公路宁国至绩溪段第九合同段《工程地质勘察报告》

　　3、《岩溶地质条件下公路桥梁基础钻孔灌注桩施工及溶洞处理技术探讨》作者：朱永杰

　　4、《岩溶地质钻孔桩施工》作者：潘军

　　5、《岩溶区钻孔灌注桩溶洞处理方案》作者：林壮宏、月勇

《浅谈皖南地区溶洞地质的处理》

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