1 工程概况
何家陂大桥共设11个桥墩2个桥台，桥跨布置为4×40+4×40+4×40mPC连续-刚构T梁，平面位于半径R=710m的圆曲线和缓和曲线内，墩台径向布置。其中4#～8#墩均位于水库中，4#墩水位约17m，5#墩水位约20m，6#墩水位约22m，7#墩水位约23m，8#墩水位约24m，需搭设钢平台进行水上施工，桥墩采用柱式墩，承台为“王”字形高桩承台，基础采用灌注桩基础，桩径均为2.2m。
根据逐桩钻孔资料何家陂大桥溶洞桩基主要为大型多层半充填溶洞，其充填物主要为软塑-可塑状含砾粉质粘土，溶洞顶覆层厚度为10m～22m，顶部覆层以含砾粉质黏土、卵石层为主，卵石层厚度6～9m。溶岩区厚度一般在30m左右，均为多层溶洞，一般层数为5～6层，最多达7层，单层高度一般在1～7m，最大达10.7m。
2 何家陂大桥溶洞特点
以5#墩为例，如图1所示为5#桩基溶洞桩基横断面。
图1 5#桩基溶洞桩基横断面
溶洞特点如下：
（1）5#桩位处水深约20m。
（2）溶洞埋深较浅，顶部地质条件较差，无岩层，覆土厚度在10.2～14.25m之间。
（3）岩溶区域位于库底10.2～45.5m，桩位处钻孔显示溶洞均为串珠状溶洞，分为2～6层，溶洞高度0.5～7.25m。
（4）溶洞均为半充填溶洞，其充填物为含砾粉质粘土，灰色，软塑－可塑，粘粉粒成份为主，另含20%的角砾，TCR=51%～52%。
3 施工难点及主要应对措施
3.1 施工难点
（1）桥位位于库区中，水深较深，库底表层粉质粘土较薄且下层既为卵石层，卵石层厚度普遍在6～9m，护筒底部易漏浆，且卵石层穿过困难。由于水深较大，且卵石层顶部覆盖层薄，如采取注浆固结卵石层，难度大成本高，注浆效果难以保证。
（2）溶洞埋深浅，顶部无岩层，且地质条件差，如护筒无法跟进，溶洞击穿后泥浆流失极易导致大面积塌孔，并可能导致大面积垮塌，危机栈桥及钢平台安全，安全风险高。
（3）溶洞为多层溶洞，中间夹中杂中风化灰岩，护筒分层跟进极为困难。
（4）溶洞击穿后，可能造成卡钻或掉钻现象。
（5）斜岩层、凸石等易造成钻孔偏孔。
（6）溶洞击穿后，泥浆大量流失，水头高度无法保持，造成塌孔现象。
（7）即使采取了可靠措施，防止了钻孔过程中的塌孔，也存在溶洞击穿后泥浆大量损失水头高度无法保持，导致护筒在水压和土体共同作用下发生变形的风险。
（8）成孔后，在水下混凝土灌注时，由于灌注压力较大，存在溶洞内护壁垮塌或桩基周围溶洞贯穿风险：①护壁垮塌易造成混凝土大量流向溶洞内，塌落物掺入桩身，导致断桩；②桩基周边未击穿溶洞贯穿易造成溶洞内沉积物涌入桩身或混凝土顶面迅速下降脱离导管口，导致断桩。
3.2 主要应对措施
（1）采用直径2.8m、壁厚16mm的钢护筒作为首层护筒下设，下设后采用2.65m冲击钻头钻进，采用边钻进边跟进护筒方式穿越卵石层。如遇卵石层导致泥浆外流，无法止浆，钻渣无法清除的现象时，采用捞渣桶捞渣或泥浆过滤设备进行清孔。
说明：首层护筒宜采用壁厚较厚的护筒，防止护筒变形，影响后续施工，钻头采用2.5m标准钻头加设边块的方式将钻头加大至2.65m，由于钻头与护筒间隙较小，需保证钻头边缘圆滑，钻进时应采用小冲程钻进，尽量使钻头位于护筒中心位置，防止钻头撞击护筒，造成卡钻。
（2）如首层溶洞顶部粉质粘土厚度较薄，则钻进至卵石层底部后停止钻进，如首层溶洞顶部粉质粘土厚度较厚，则钻进至溶洞顶3～4m位置处后停止钻进。如施工过程中首层护筒无法跟至孔底，则需进行二层护筒下设，护筒下设至孔底，二层护筒采用直径2.6m，壁厚14mm的钢护筒（如首层护筒可以跟进至孔底则无需下设二层护筒），护筒下设完成后，进行适当清孔并向孔底浇筑100cm厚封底混凝土，并在护筒顶部水库水位线以下50cm处设置30cm×30cm进水口，进水口可自动或手动开启。
说明：①由于溶洞顶部覆盖层较薄，且均为卵石层和粘土层，稳定性差，所以采取护筒跟进至溶腔顶部的措施，防止溶洞击穿后，泥浆流失，水头高度无法保持导致溶腔顶部大面积垮塌。②护筒下设完成后，在护筒顶部水库水位线以下50cm处设置30cm×30cm进水口，是为防止因溶洞击穿后，泥浆流失，水头高度无法保持时，通过进水口急时补充孔内水量，提高水头高度，降低因头高度相差过大导致塌孔的风险。
（3）静止48h后，更换直径120cm钻头继续钻进，钻进至溶洞顶位置时，采用小冲程钻进，冲程高度以控制50cm以内，防止突然击破溶洞，造成泥浆流失多快、卡钻、掉钻等现象。
说明：护筒穿越卵石层跟进至溶洞顶部并浇筑100cm封底混凝土后采用小钻头钻进的主要为防止溶洞击穿后因孔内泥浆流失，水头高度无法保持，导致水通过护筒底部钻入孔内，掏空护筒底部造成的塌孔现象，降低施工的安全风险。
（4）溶洞击穿后，如出现缓慢漏浆现象，及时进行补浆，待水头高度稳定后，采用回填片石、粘土、水泥等混合物的方式进行处理；如出现快速漏浆现象，无法及时补浆时，立即开启进水口，使水从孔顶流入孔内，避免水头高度过大造成塌孔现象及护筒底穿水现象。待水头高度稳定后，用测绳测量溶洞高度。当溶洞高度＜3m时，直接采用C20混凝土回填（采用导管进行混凝土回填）至溶洞顶以上100cm（如灌注过程中混凝土面不上升，采取间隔灌注或填入少量片石的措施），静止48h后再继续钻进；如果溶洞高度＞3m，采用混凝土与片石分层回填的方式进行回填（片石每次回填高度1m，混凝土按片石回填量的150%进行灌注，直至灌注至溶洞顶以上100cm，静止48h后再继续钻进。
说明：如溶洞击穿后出现缓慢漏浆现象，待水头高度稳定后可继续采用小冲程，低频率进行钻进，确保溶洞完全击穿后，观察泥浆面是否继续下降，如无变化则可判断该溶洞为全充填溶洞、小型溶洞或裂隙，易采取回填片石、粘土、水泥等混合物的方式进行处理。如钻进过程中泥浆面迅速下降，或出现掉锤现象，可判断溶洞为半充填，根据实际情况已采取回填混凝土或片石加混凝土的方式进行处理(混凝土流动性好，且凝固后整体性强，可较好填充溶洞空腔，不宜造成二次塌孔现象，传统采用片石、黏土、水泥等混合物回填的处理方式，护壁稳定性差，易坍塌，处理下层溶洞过程中易造成上层溶洞护壁垮塌的现象）。
（5）对溶洞进行逐层处理，直至较好的岩面（如5a-1，需处理至22m处），更换2.4m钻头扩孔至岩面。
说明：采用小钻击穿并处理溶洞后再进行扩孔的方法，不但可以防止塌孔降低处理难度，提高溶洞的处理速度和成功率，而且可以有效降低施工成本。
（6）下设3层护筒至孔底，护筒采用直径2.4m，壁厚1.2cm的钢护筒。
说明：由于溶洞顶部土质条件较差，部分溶洞处于较差的土层或岩层中，即使处理完成后，整体稳定性依然较差，且溶洞桩基施工时间长，不确定因素多，所以护筒需跟进至较硬岩层顶，防止底层溶洞处理过程中上部土体发生垮塌现象。
（7）更换120cm钻头继续钻进，遇溶洞处理方式同上，依次处理下层溶洞直至设计桩底。更换2.2m钻头扩孔至设计桩底，完成桩基钻孔施工。
（8）灌注过程主要通过加强混凝土塌落度及和易性控制，严格控制埋管深度及灌注速度，降低灌注过程，由于灌注压力过大，导致溶洞内护壁垮塌或桩基周围溶洞贯穿风险。
4 结语
综上所述，由于何家陂大桥桥位处地质条件复杂，施工难度大，施工前对桥位处桩基进行了逐桩钻孔，提供了详细的地质资料，为后续溶洞桩基施工打下了良好的基础。何家陂大桥冲击钻孔桩施工实践总结了库区深水浅埋溶洞的施工经验，通过护筒分层跟进，混凝土封底，先用小钻头击穿处理溶洞再用大钻扩孔等有效措施避免了溶洞桩基处理过程中因水头损失造成的塌孔现象，降低安全风险，确保了桩基施工的正常完成，改进了大型串珠状溶洞采用护筒全程跟进的施工方法，大大降低了施工成本，对以后的库区浅层溶洞桩基施工具有较大的应用和指导意义。
参考文献
[1]宋晓容．岩溶地区深水大直径桩基施工技术[J]．铁道建筑技术，2013，（5）.
[2]骆宏勋．不良地质条件下深水大直径桩基综合施工技术[J]．公路工程，2011，（3）.
收稿日期：2018-04-02
作者简介：李代群（1982-），男，山东泰安人，供职于中国公路工程咨询集团有限公司工程师、中咨华科交通建设技术有限公司，研究方向：现场施工管理。
