1、引言

岩溶是由石灰岩等可溶性岩石長期受水的化學溶蝕作用而形成。岩溶地層存在溶溝、溶槽、溶洞，尤其是溶洞頂（底）板犬牙交錯，高低相差懸殊。岩層存在着軟硬不均或半岩半土、半岩半溶和斜坡岩。在岩溶強發育複雜地層進行橋樑鑽孔樁施工，複雜地質因素所帶來的鑽孔施工困難、成樁困難是施工技術的難點。本文結合工程實例，介紹岩溶強發育複雜地層鑽孔樁施工技術，並指出了相應的施工處理方法和施工注意事項。

2、工程概況

京滬高速鐵路三標荊河特大橋位於山東省滕州市境內，橋樑全長11.445km,孔跨布置:20×24雙線簡支箱梁、328×32雙線簡支箱梁、2-(32+48+32)雙線連續箱梁。全橋墩台基礎設計全部為鑽孔樁基礎,直徑1.0m,1422根,樁總長44272.77m,直徑1.25m,1538根,樁總長83527.39m,直徑1.50m,108根,樁總長14325.16m。其中203號墩直徑1.50m,最大樁長為85.5m。

3、工程地質特徵

荊河特大橋主要以石灰岩為主，岩層為單斜構造，岩層產狀30°∠12°橋位區岩體節理裂隙發育。dk580+229～dk582+100段；鑽孔遇溶洞率達76.9%，岩溶強烈發育地段達90～100%。dk582+100～dk583+100段；鑽孔遇溶洞率60.8%～73.7%，溶洞呈串珠狀分佈。其中203號墩串珠狀溶洞多達13個，溶洞高度一般在2～8m之間。其中286號墩溶洞高度25.5m，dk583+100～dk586+100段；鑽孔遇溶洞率66.1%～71.9%。dk586+100～dk587+100段；鑽孔遇到溶洞，佔42.5%，溶洞呈串珠狀發育。橋位區土洞，主要是岩溶地層上覆土層被地表水及地下水滲透活動發生潛蝕作用和負壓吸蝕等相互作用所形成。

4、鑽孔樁施工技術

4.1鑽機類型選擇

荊河特大橋鑽孔樁穿過黏土、粉質黏土、中粗砂類土、泥灰岩、石灰岩。根據地質狀況，選擇桅杆式衝擊鑽機，這種衝擊鑽機可根據岩層硬度隨時調整鑽頭提升高度（衝程），具有衝擊能量大的特點。

4.2鑽孔順序

在岩溶強發育複雜地層進行橋樑鑽孔樁施工，地質結構複雜造成了鑽孔困難、成樁困難。在鑽孔樁施工前，必須準確掌握地質情況，我們採取鑽探和物探相結合的原則，在逐墩、逐樁進行地質鑽探的基礎上，我們又做了全橋詳細的逐墩的物探，以弄清各墩、各樁的覆蓋層厚度、土洞、溶洞位置、數量多少及填充狀況。鑽孔施工，根據鑽探和物探資料的地質結構來選擇樁位鑽孔順序，顯得尤其重要。荊河特大橋鑽孔樁施工選擇樁位鑽孔順序的基本原則是：對於不等長樁橋墩，鑽孔施工遵循先長樁，后短樁的施工順序。同一墩位的鑽孔順序，按溶洞由深到淺、由多（串珠狀）到少，先施工邊位樁、角位樁，這樣施工有利於及時封閉溶洞，阻斷溶洞通道，以利下一根樁的施工。

4.3泥漿護壁

泥漿護壁是鑽孔樁施工中最基本的技術措施，為了加強泥漿護壁，要使用黏性好的黏土製備泥漿，在衝擊鑽孔時將黏土直接投入孔內，利用鑽頭沖孔時製造泥漿。荊河特大橋鑽孔樁施工中，對於地質複雜頻繁漏漿、塌孔的重難點樁，為提高泥漿的護壁效果，還採用了地質鑽探專用膨潤土進行造漿護壁效果顯著。當溶洞內填充物為細砂或流塑物質時，在泥漿中摻加適量的水泥，可以起到提高泥漿的抗滲透能力，增加護壁效果，可以有效防止塌孔漏漿的功效，水泥用量一般占粘土用量10%～20%。

4.4人造孔壁

人造孔壁就是根據溶洞內有無充填物及充填物的不同種類和流塑性，在使用優質泥漿護壁施工的同時，在鑽孔遇到溶洞時，往孔內投入黏土塊（編織袋裝黏土加稻麥草）、片（碎）石和混合料，增加溶洞孔壁骨架穩定作用，一般選用粒徑15～25cm片石和＜8～9cm的碎石，稻麥草應用鍘草機切斷，長度30～50cm。藉助於鑽頭的衝擊搗固作用，將填充混合材料和稠密的泥漿一起擠入溶洞岩溶裂隙中，形成強度連續的鑽孔路徑，在持續的鑽孔過程中形成孔壁封閉環，達到人造孔壁的效果。荊河特大橋鑽孔樁遇到溶洞，最基本的處理方法就是採用粘土片（碎）石人造孔壁法進行處理，在穿過溶洞時採取填片石加粘土以填充溶洞，通過回填片石加粘土反覆沖砸、擠壓形成人造孔壁穿過溶洞。人造孔壁質量的優劣是決定成孔的關鍵，粘土片（碎）石人造孔壁的比例為；粘土0.4:片（碎）石0.6,必要時可加入時稻草（草類）物質，在衝擊回填反覆沖砸、將溶洞填滿並且擠壓密實，在溶洞內形成堅實並具有一定強度、且承受一定壓力的人造孔壁。質量不好的人造孔壁在灌注水下混凝土時，當混凝土頂面上升到一定高度時，人造孔壁將不能承受混凝土的巨大壓力，混凝土將溶洞人造孔壁擠穿，混凝土大量流進溶洞，不能有效地埋置導管，將會造成斷樁事故。灌注時要勤測量混凝土面高程，對灌注過程中出現的緩慢下降要有準確的判斷，防止混凝土面突然下降造成導管懸空而斷樁；在灌注時應適當加大混凝土灌注高度，一般考慮要超過設計高程1.5～2.0米，待水下混凝土灌注面穩定0.5～1.0小時后再拔出導管,避免在灌注完成后混凝土面下降造成短樁。

4.5溶洞串孔漏漿

荊河特大橋岩溶強發育地層,溶洞呈串珠狀分佈。其中203號墩串珠狀溶洞多達13個，溶洞高度一般在2～8m之間。其中286號墩溶洞高度25.5m，鑽孔遇溶洞率66.1%～71.9%，岩溶強烈發育地段達90～100%，半充填和無充填型空溶洞連通性較好。為了加快施工進度、確保工期，同一墩位上2～3台鑽機同時進行鑽孔施工，往往會出現溶洞串孔頻繁漏漿，採用片石粘土回填處理溶洞串孔漏漿其效果較差。溶洞串孔漏漿處理方法可採取灌注水下混凝土封閉溶洞，阻斷溶洞通道；將鑽頭提升出孔外往鑽孔內灌注水下混凝土，灌注面應高於溶洞頂面2～3m，待水下混凝土灌注面穩定0.5～1.0小時后再拔出導管，以確保水下混凝土充分地封閉了溶洞，待水下混凝土達到一定強度（1～2天）再開鑽。荊河特大橋289#、290#等橋墩溶洞串孔頻繁漏漿，採取灌注水下混凝土封閉溶洞，阻斷溶洞通道后成孔順利，效果顯著。