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［摘要］：溶岩地区桥梁桩基的勘察，关键是查明岩溶(溶洞、溶沟、溶槽)的分布，钻探是调查这些问题的重要手段之一。本文以赣韶铁路韶关疏解线浈江特大桥工程为例，简要介绍了在钻探勘察过程中遇到复杂地质条件时的钻探技术、桥梁桩基施工注意事项和存在问题处理措施作一介绍，讨论了岩溶地区钻探技术及桩基处理问题，可以为类似地区的工程勘察设计、施工提供参考。
［关键词］：岩溶钻探技术桥梁桩基勘察桩基处理
中图分类号：C35文献标识码： A
Drilling Technology and Construction Techniques for Bridege's Pile Foundation in Karst Region
ZHU Jiang
(China Railway Fifth Survey And Design Institute Croup Co.,Ltd, Beijing , 102600, China)
[Abstract] The key to the investigation of Bridge’s pile foundation in Karst area is to find out the Karst distributions，and drilling technology is one of the most effective means to solve these problems. This paper takes the case of Shaoguan Zhenjiang river super large bridge in Ganzhou-Shaoguan railway，briefly introduces the drilling technology when drilling investigation come across complex geological condition, bridge pile foundation construction cautions and treatment measures for solve problems. Some questions about the drilling technology and treatment of pile foundation in karst area also discussed in this paper. Hope to be able to give reference for project investigate, design and construction in the similar area.
[Key words] karst，drilling technology，bridege's pile foundation，investigation，pile foundation construction
1.前言
在巖溶地区，由于地质条件具有复杂性和随机性，如土洞、岩溶（溶洞、溶沟、溶槽）、构造带（断裂、裂隙）发育，地下水丰富甚至有地下暗河通道等，严重影响勘察中的钻探效率和准确性。尤其在大型建筑物桩基的钻探勘察及桩基处理中，如果对工程地质条件认识不足，在钻探前没有针对岩溶地区复杂地质情况制定相应的钻探技术方案，或者桩基施工前没有对常见事故作出相应的措施准备，那么在钻探勘察及桩基施工中就会存在质量安全和经济损失隐患。本文通过对赣韶铁路疏解线韶关浈江特大桥桩基钻探勘察及桩基处理经验的分析，提出一些经验性建议，为同类地区工程勘察设计、施工提供参考。
2.工程概况
新建铁路赣韶线疏解线韶关浈江特大桥全桥长2329.735m，共69个墩台（284根桩基）。该桥处于岩溶发育区，为了准确的确定桩基嵌岩深度，详细勘察期间采用了已钻探为主的勘察方法，根据规范要求选择逐桩钻探，以查明每个桩范围内岩溶的发育规律、基本形态、规模大小，溶洞顶板岩层厚度、完整性和充填物形态。
该桥位于广东韶关市区，且于SDK179+880～SDK180+120处横跨浈江，江面宽约240m，江水最大深度约10m，浈江江底高程约48m；浈江小里程侧为丘陵，最大高程约104m，山丘上植被较密，多为松树和灌丛；浈江大里程侧穿过居民区，且于SDK180+310～SDK180+360处以30°角斜跨京广铁路，并与京广铁路并行，地形较平坦，但跨越建筑物众多，地物复杂。通过地质调查及初步勘察期间钻探揭示，工点范围内地层岩性自上而下主要为第四系全新统素填土、冲、洪积粉质黏土、淤泥质粉质黏土、细砂、粗砂、粗圆砾土和粗角砾土，下伏石炭系下统石灰岩。
3.钻探技术
根据初步勘察揭示桥址处地层情况，详细勘察前作了相应的钻探技术准备，如何有效地穿过第四系覆盖层进入基岩，探明基岩面及石灰岩中的岩溶发育情况，是本次钻探技术的重点和难点。为此，钻探前准备了不同直径的套管、普通岩芯管、双层岩芯管、合金钻头、金刚石钻头以及调制泥浆用的膨润土粉和堵漏用的黏土等。同时也准备了一些打捞工具。此外，在开工前还对机组及管理人员进行了技术交底及安全培训。
在钻探过程中，对于上部素填土、粉质黏土,采用泥浆护壁回转钻进；对于粗（细）砂、圆砾土、角砾土，由于厚度较大，容易塌孔，且回转钻进难度大，采用套管跟进钻进方法，即钻到粗（细）砂、圆砾土、角砾土层后，打入套管。对于较薄的粗（细）砂层，可采用加大泥浆浓度，效果较好且省时。
对于覆盖层下岩溶发育的基岩，钻探难点主要为以下三点：①在岩溶裂隙发育区防止泥浆渗漏问题；②在具有溶洞的岩溶区成孔问题；③提高岩芯采取率问题。
为了判断岩体的完整性，保证岩溶鉴别的可靠性以及岩芯采取率，采用双层岩芯管金钢石钻头、泥浆护壁的钻进方法。在钻进的过程中，当遇到岩溶裂隙发育区发生漏浆现象时，泥浆下沉，泥浆不能反回孔口，常常发生埋钻和烧坏钻头现象。针对上述情况，勘察期间起初采取了以下解决方法：采用膨润土泥浆护壁、水泥浆护壁成孔工艺，将泥浆、水泥浆的浓度调高，用于堵漏，但此法效果并不理想。经过现场多次试验，最终找到了既有效又经济的堵漏方法：若为岩溶裂隙漏浆，可采用向孔内回填黏性高的黏土球的方法，放下钻具挤压黏土，并上下活动，使投入孔内的黏土球挤进岩溶裂隙之间，同时也增加了泥浆浓度，再开机扫孔，目的是让剩余的黏泥挤在孔壁上，达到护壁的目的，同时也为了造浆；若为溶洞漏浆，对于小溶洞，操作方法同上，对于大溶洞，这种方法效果不明显，往往需采用套管跟进、多层套管变径钻进相结合的方法。以上方法，在赣韶铁路疏解线韶关浈江特大桥钻探勘察中起到了较好效果，岩芯采取率高（见图1），钻探事故少。
图1.赣韶铁路疏解线浈江特大桥钻探岩芯
4.溶洞发育情况及桩基选择
该地区岩溶主要为覆盖型岩溶，发育形态主要为溶洞。根据钻探揭示，工点范围内覆盖层厚度为0~25.2m，基岩面有一定起伏。综合分析，工点范围内岩溶为中等发育。总的特点为以浅部表层发育为主，基岩面发育溶沟、溶槽，岩溶以充填溶洞为主，半充填、无充填溶洞局部分布，深在17.8~43.0m范围内；向下主要以垂直裂隙溶蚀现象为主。目前岩溶侵蚀基准面为浈江枯水期水面。
桥址范围内，地形有起伏，覆盖层厚薄不一，但基岩面较平坦。所有桥墩、台均采用桩基础：对于覆盖层浅、溶洞发育的墩台采用柱状，桩基置于完整石灰岩中，若遇有溶洞，则将基础穿透溶洞并置于溶洞下完整底板内一定深度；对于覆盖层较厚，且溶洞不发育的墩台，可采用摩擦桩。
5.桩基施工常见问题及处理措施
5.1桩基施工常见问题
桩基施工常见问题分为钻孔时和灌注时，钻孔时主要问题有：孔内漏浆、掉钻、斜孔、卡钻等；灌注桩时主要问题有：缩颈、断桩等。施工中遇到这些问题不得盲目处理，要采取有针对性的措施予以纠正，针对不同的问题采取不同的措施。
5.2钻孔时常见问题及处理措施
5.2.1孔内漏浆
钻孔时出现孔内漏浆常发生在钻孔作业到达强透水层，护筒埋置太淺，回填土夯实不够，泥浆的性能比较低。钻孔时遇到小溶洞或裂隙出现孔内泥浆均匀缓慢下降的现象时，可采用在泥浆中加适量水泥，增大泥浆比重护壁；当遇到大溶洞时，孔内泥浆急剧下降，可采用黏土和片石回填后再开钻。
5.2.2掉钻问题
钻孔时出现掉钻往往是由于操作不当，强提强扭动，钻杆或钢丝绳磨损严重或是钢丝绳的卡口螺丝出现松动引起的。因此，每台机组应配备打捞工具，发生掉钻后立即使用打捞钩、打捞叉、绳套等工具进行打捞。若打捞时间太长而导致钻头被埋，应当首先对泥沙进行清理，然后再利用打捞工具对其进行打捞。
5.2.3斜孔问题
斜孔常发生在冲击钻成孔施工中，其因一般为施工时遇到倾斜岩面、地面软弱或软硬不均匀、钻架不水平、钻架移位或者钻头碰到了孤石等问题而产生斜孔现象。因此，施工过程中应经常检查钢丝垂直程度、孔口位置的钻杆是否正确，如果发现有偏差应当立即调整。当出现斜孔时，可在偏斜处吊住钻头反复扫孔，直至钻孔正直。若纠正无效，应在孔中回填黏土至偏孔处1m以上，待沉积密实后再开钻。
5.2.4卡钻问题
钻卡钻一般是由于冲击钻冲孔时孔径变小、冲锤倾倒、遇到孤石或孔内掉入物件等原因造成。卡钻后不宜强提，可用小锤冲击或用边冲边吸的办法将卡钻周围的钻渣松动后再将钻头提出。
5.3灌注时常见问题及处理措施
5.3.1缩颈问题
颈缩是指桩身的局部直径小于设计要求的现象。当在淤泥和软土层进行沉管施工时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩基局部范围受挤压形成颈缩。当拔管过快或混凝土量少，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。处理方法是拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm，并严格控制拔管的速度。
5.3.2断桩问题
断桩是指桩身局部分离或断裂的现象，其原因是桩基距离太近，施工时对已成型但未具备足够强度的相邻桩基产生挤压而造成的。因此施工时，相邻桩基的距离应不小于4倍桩径，采用跳打法或等待已成型的桩混凝土达到设计强度后再进行下根桩基的施工。另外，要慎重确定打桩顺序，以免对新灌注混凝土桩基产生不良影响。
6结语
岩溶地区的桥梁桩基勘察中钻探有很大的难度和复杂性，需根据具体的地层选择钻探技术方法和相应准备工作，钻探采用黏土堵漏与采用多层套管、变径钻进相结合的方法进行施工，既经济，又避免了钻进过程中许多难以解决的问题，如漏浆、掉钻、斜孔、卡钻及难以穿过多层溶洞等问题。
岩溶地区桥梁桩基施工过程中，由于地质情况较为复杂，且施工环节多，工艺复杂，常常会遇到各种问题，如桩基成孔时容易出现孔内漏浆、掉钻、卡钻，灌注桩施工中容易出现缩颈、断桩等现象，只有充分了解地质情况、分析产生上述问题的原因，并准备周详的相应补救措施，及时对出现的问题进行补救，才能够保证桥梁桩基施工的工程质量。
参考文献
[1]王剑锋,左敦南.岩溶地区桥梁桩基勘察中的钻探技术应用[J]. 工程勘察. 2006(05)
[2]杨蕊.浅析桥梁桩基施工中的常见问题及处理措施[J]. 长江大学学报(自然科学版)理工卷. 2010(01)
[3]中华人民共和国行业标准.建筑工程地质钻探技术标准(JGJ87-92)[S].北京:中国建筑工业出版社,1992.
[4]铁道部第一勘测设计院. 铁路工程地质手册北京:中国铁道出版社, 1999年修订版
[5]铁道部第一勘测设计院. TB 10012 2007 铁路工程地质勘察规范[S]. 北京:中国铁道出版社, 2007
［关键词］：岩溶钻探技术桥梁桩基勘察桩基处理
中图分类号：C35文献标识码： A
Drilling Technology and Construction Techniques for Bridege's Pile Foundation in Karst Region
ZHU Jiang
(China Railway Fifth Survey And Design Institute Croup Co.,Ltd, Beijing , 102600, China)
[Abstract] The key to the investigation of Bridge’s pile foundation in Karst area is to find out the Karst distributions，and drilling technology is one of the most effective means to solve these problems. This paper takes the case of Shaoguan Zhenjiang river super large bridge in Ganzhou-Shaoguan railway，briefly introduces the drilling technology when drilling investigation come across complex geological condition, bridge pile foundation construction cautions and treatment measures for solve problems. Some questions about the drilling technology and treatment of pile foundation in karst area also discussed in this paper. Hope to be able to give reference for project investigate, design and construction in the similar area.
[Key words] karst，drilling technology，bridege's pile foundation，investigation，pile foundation construction
1.前言
在巖溶地区，由于地质条件具有复杂性和随机性，如土洞、岩溶（溶洞、溶沟、溶槽）、构造带（断裂、裂隙）发育，地下水丰富甚至有地下暗河通道等，严重影响勘察中的钻探效率和准确性。尤其在大型建筑物桩基的钻探勘察及桩基处理中，如果对工程地质条件认识不足，在钻探前没有针对岩溶地区复杂地质情况制定相应的钻探技术方案，或者桩基施工前没有对常见事故作出相应的措施准备，那么在钻探勘察及桩基施工中就会存在质量安全和经济损失隐患。本文通过对赣韶铁路疏解线韶关浈江特大桥桩基钻探勘察及桩基处理经验的分析，提出一些经验性建议，为同类地区工程勘察设计、施工提供参考。
2.工程概况
新建铁路赣韶线疏解线韶关浈江特大桥全桥长2329.735m，共69个墩台（284根桩基）。该桥处于岩溶发育区，为了准确的确定桩基嵌岩深度，详细勘察期间采用了已钻探为主的勘察方法，根据规范要求选择逐桩钻探，以查明每个桩范围内岩溶的发育规律、基本形态、规模大小，溶洞顶板岩层厚度、完整性和充填物形态。
该桥位于广东韶关市区，且于SDK179+880～SDK180+120处横跨浈江，江面宽约240m，江水最大深度约10m，浈江江底高程约48m；浈江小里程侧为丘陵，最大高程约104m，山丘上植被较密，多为松树和灌丛；浈江大里程侧穿过居民区，且于SDK180+310～SDK180+360处以30°角斜跨京广铁路，并与京广铁路并行，地形较平坦，但跨越建筑物众多，地物复杂。通过地质调查及初步勘察期间钻探揭示，工点范围内地层岩性自上而下主要为第四系全新统素填土、冲、洪积粉质黏土、淤泥质粉质黏土、细砂、粗砂、粗圆砾土和粗角砾土，下伏石炭系下统石灰岩。
3.钻探技术
根据初步勘察揭示桥址处地层情况，详细勘察前作了相应的钻探技术准备，如何有效地穿过第四系覆盖层进入基岩，探明基岩面及石灰岩中的岩溶发育情况，是本次钻探技术的重点和难点。为此，钻探前准备了不同直径的套管、普通岩芯管、双层岩芯管、合金钻头、金刚石钻头以及调制泥浆用的膨润土粉和堵漏用的黏土等。同时也准备了一些打捞工具。此外，在开工前还对机组及管理人员进行了技术交底及安全培训。
在钻探过程中，对于上部素填土、粉质黏土,采用泥浆护壁回转钻进；对于粗（细）砂、圆砾土、角砾土，由于厚度较大，容易塌孔，且回转钻进难度大，采用套管跟进钻进方法，即钻到粗（细）砂、圆砾土、角砾土层后，打入套管。对于较薄的粗（细）砂层，可采用加大泥浆浓度，效果较好且省时。
对于覆盖层下岩溶发育的基岩，钻探难点主要为以下三点：①在岩溶裂隙发育区防止泥浆渗漏问题；②在具有溶洞的岩溶区成孔问题；③提高岩芯采取率问题。
为了判断岩体的完整性，保证岩溶鉴别的可靠性以及岩芯采取率，采用双层岩芯管金钢石钻头、泥浆护壁的钻进方法。在钻进的过程中，当遇到岩溶裂隙发育区发生漏浆现象时，泥浆下沉，泥浆不能反回孔口，常常发生埋钻和烧坏钻头现象。针对上述情况，勘察期间起初采取了以下解决方法：采用膨润土泥浆护壁、水泥浆护壁成孔工艺，将泥浆、水泥浆的浓度调高，用于堵漏，但此法效果并不理想。经过现场多次试验，最终找到了既有效又经济的堵漏方法：若为岩溶裂隙漏浆，可采用向孔内回填黏性高的黏土球的方法，放下钻具挤压黏土，并上下活动，使投入孔内的黏土球挤进岩溶裂隙之间，同时也增加了泥浆浓度，再开机扫孔，目的是让剩余的黏泥挤在孔壁上，达到护壁的目的，同时也为了造浆；若为溶洞漏浆，对于小溶洞，操作方法同上，对于大溶洞，这种方法效果不明显，往往需采用套管跟进、多层套管变径钻进相结合的方法。以上方法，在赣韶铁路疏解线韶关浈江特大桥钻探勘察中起到了较好效果，岩芯采取率高（见图1），钻探事故少。
图1.赣韶铁路疏解线浈江特大桥钻探岩芯
4.溶洞发育情况及桩基选择
该地区岩溶主要为覆盖型岩溶，发育形态主要为溶洞。根据钻探揭示，工点范围内覆盖层厚度为0~25.2m，基岩面有一定起伏。综合分析，工点范围内岩溶为中等发育。总的特点为以浅部表层发育为主，基岩面发育溶沟、溶槽，岩溶以充填溶洞为主，半充填、无充填溶洞局部分布，深在17.8~43.0m范围内；向下主要以垂直裂隙溶蚀现象为主。目前岩溶侵蚀基准面为浈江枯水期水面。
桥址范围内，地形有起伏，覆盖层厚薄不一，但基岩面较平坦。所有桥墩、台均采用桩基础：对于覆盖层浅、溶洞发育的墩台采用柱状，桩基置于完整石灰岩中，若遇有溶洞，则将基础穿透溶洞并置于溶洞下完整底板内一定深度；对于覆盖层较厚，且溶洞不发育的墩台，可采用摩擦桩。
5.桩基施工常见问题及处理措施
5.1桩基施工常见问题
桩基施工常见问题分为钻孔时和灌注时，钻孔时主要问题有：孔内漏浆、掉钻、斜孔、卡钻等；灌注桩时主要问题有：缩颈、断桩等。施工中遇到这些问题不得盲目处理，要采取有针对性的措施予以纠正，针对不同的问题采取不同的措施。
5.2钻孔时常见问题及处理措施
5.2.1孔内漏浆
钻孔时出现孔内漏浆常发生在钻孔作业到达强透水层，护筒埋置太淺，回填土夯实不够，泥浆的性能比较低。钻孔时遇到小溶洞或裂隙出现孔内泥浆均匀缓慢下降的现象时，可采用在泥浆中加适量水泥，增大泥浆比重护壁；当遇到大溶洞时，孔内泥浆急剧下降，可采用黏土和片石回填后再开钻。
5.2.2掉钻问题
钻孔时出现掉钻往往是由于操作不当，强提强扭动，钻杆或钢丝绳磨损严重或是钢丝绳的卡口螺丝出现松动引起的。因此，每台机组应配备打捞工具，发生掉钻后立即使用打捞钩、打捞叉、绳套等工具进行打捞。若打捞时间太长而导致钻头被埋，应当首先对泥沙进行清理，然后再利用打捞工具对其进行打捞。
5.2.3斜孔问题
斜孔常发生在冲击钻成孔施工中，其因一般为施工时遇到倾斜岩面、地面软弱或软硬不均匀、钻架不水平、钻架移位或者钻头碰到了孤石等问题而产生斜孔现象。因此，施工过程中应经常检查钢丝垂直程度、孔口位置的钻杆是否正确，如果发现有偏差应当立即调整。当出现斜孔时，可在偏斜处吊住钻头反复扫孔，直至钻孔正直。若纠正无效，应在孔中回填黏土至偏孔处1m以上，待沉积密实后再开钻。
5.2.4卡钻问题
钻卡钻一般是由于冲击钻冲孔时孔径变小、冲锤倾倒、遇到孤石或孔内掉入物件等原因造成。卡钻后不宜强提，可用小锤冲击或用边冲边吸的办法将卡钻周围的钻渣松动后再将钻头提出。
5.3灌注时常见问题及处理措施
5.3.1缩颈问题
颈缩是指桩身的局部直径小于设计要求的现象。当在淤泥和软土层进行沉管施工时，由于受挤压的土壁产生空隙水压，拔管后便挤向新灌注的混凝土，桩基局部范围受挤压形成颈缩。当拔管过快或混凝土量少，周围淤泥质土趁机填充过来，也会形成颈缩。处理方法是拔管时应保持管内混凝土面高于地面，使之具有足够的扩散压力，混凝土坍落度应控制在50～70mm，并严格控制拔管的速度。
5.3.2断桩问题
断桩是指桩身局部分离或断裂的现象，其原因是桩基距离太近，施工时对已成型但未具备足够强度的相邻桩基产生挤压而造成的。因此施工时，相邻桩基的距离应不小于4倍桩径，采用跳打法或等待已成型的桩混凝土达到设计强度后再进行下根桩基的施工。另外，要慎重确定打桩顺序，以免对新灌注混凝土桩基产生不良影响。
6结语
岩溶地区的桥梁桩基勘察中钻探有很大的难度和复杂性，需根据具体的地层选择钻探技术方法和相应准备工作，钻探采用黏土堵漏与采用多层套管、变径钻进相结合的方法进行施工，既经济，又避免了钻进过程中许多难以解决的问题，如漏浆、掉钻、斜孔、卡钻及难以穿过多层溶洞等问题。
岩溶地区桥梁桩基施工过程中，由于地质情况较为复杂，且施工环节多，工艺复杂，常常会遇到各种问题，如桩基成孔时容易出现孔内漏浆、掉钻、卡钻，灌注桩施工中容易出现缩颈、断桩等现象，只有充分了解地质情况、分析产生上述问题的原因，并准备周详的相应补救措施，及时对出现的问题进行补救，才能够保证桥梁桩基施工的工程质量。
参考文献
[1]王剑锋,左敦南.岩溶地区桥梁桩基勘察中的钻探技术应用[J]. 工程勘察. 2006(05)
[2]杨蕊.浅析桥梁桩基施工中的常见问题及处理措施[J]. 长江大学学报(自然科学版)理工卷. 2010(01)
[3]中华人民共和国行业标准.建筑工程地质钻探技术标准(JGJ87-92)[S].北京:中国建筑工业出版社,1992.
[4]铁道部第一勘测设计院. 铁路工程地质手册北京:中国铁道出版社, 1999年修订版
[5]铁道部第一勘测设计院. TB 10012 2007 铁路工程地质勘察规范[S]. 北京:中国铁道出版社, 2007