浅谈溶洞地区冲孔灌注桩质量控制_旋挖机钻孔灌注桩
时间：2019-04-20 03:19:40 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：通过在槎头消防训练基地改扩建工程桩基施工中遇见溶洞(单层、双层溶洞)、土洞等复杂地质，介绍了在岩溶地区冲孔桩施工过程采取的技术措施和施工中应注意的事项，有效解决了冲孔桩施工中遇到的困难。
关键词：溶洞，冲孔，质量，桩基础，超前钻
Abstract: through Cha head fire training base in reconstruction projects in pile foundation construction to meet cave (single, double cave), holes such complex geological, introduced in the karst area punching pile construction process some technical measures and matters needing attention in the construction, effectively solved the punching pile construction with difficulties.
Keywords: cave, punching, quality, pile foundation, the leading drill
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
本工程位于广州市白云区石井镇槎龙村。建筑物包括1栋8层业务楼、1栋14层营房，一层地下室，总建筑面积29065m2，建筑高度约44m，均采用桩基础。其中业务楼63根，官兵营房102根,设计桩径为800~1500mm。
根据广东省地质物探工程勘察院2008年9月完成的《槎头消防训练基地改扩建工程岩土工程勘察报告》资料显示，局部建筑场区下有溶洞，见洞率为5.71%，均发育在浅部，洞高0.60~2.30米不等，充填物为粉质粘土。基岩面上覆盖层以人工填土、淤泥为主。
2、冲孔前的准备工作
2.1 超前钻
前期地质勘探钻孔数量少，只能大致反映该区域的地质情况。为避免冲桩施工过程中受溶洞影响造成偏孔、漏浆、甚至塌孔，因此广州协安建设工程有限公司在试桩及工程桩施工前与业主共同商定进行超前钻，采用一桩一孔查明桩端下石灰岩的溶洞发育及分布情况，掌握溶洞所在大概位置，并根据相邻超前钻资料推断其范围大小。钻孔要求钻入连续微风化石灰岩不少于5.00m。
超前钻资料显示，本施工区间内约有20%的桩底存在溶洞，多数桩底溶洞深度超过2米，最大达到6.6米，个别甚至出现双层溶洞。
2.2技术交底
依据超前钻资料，确定每根桩的桩身长度，入岩深度，绘制每个孔位的地质柱状图，以书面交底的方式将地质柱状图发放到现场管理人员、钻机机长、具体操作人员，并组织相关人员进行学习。
依据超前钻资料推断桩身溶洞大小，桩与桩之间可能存在溶洞贯通情况，施工前编制桩基冲孔计划，避免同一溶洞上同时冲击两根桩，避免相邻桩成孔、灌注时的相互干扰。优先处理大溶洞，后处理小溶洞。
2.3 材料机械
在冲孔之前，备足成孔用水、粘土、片石、泥浆、水泥等必备材料，确保溶洞击穿时迅速补水、补浆，预防塌孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常冲孔作业。粘土、片石等必备材料必须堆放在桩孔附近，以便及时回填。用于抛填填充物的机具，如挖掘机、铲车、吊车等，在施工过程中应随时待命。
2.4 现场场地
施工现场已经由线下施工单位平整完毕，根据地形情况进行合理安排，包括：桩机分布，泥浆池留设，泥浆沟走向，便道，水、电、材料运输堆放，钢筋棚制作加工场地等工作都要全面考虑，综合布置安排，必须满足施工的需要。
3、溶洞区域施工过程的质量控制
3.1、成孔
3.1.1 成孔过程中的施工防护
冲孔过程中，桩孔附近只能堆放用于填充溶洞的粘土及片石。粘土含砂率要低，保证粘土的质量才能制造优质泥浆。片石粒径大约是30 cm×30 cm方便填充。桩孔设立安全防护范围，避免车辆在防护范围内通过，减少对正在施工的桩孔泥浆护壁的侧压力和扰动。
3.1.2 成孔过程中质量控制
1）泥浆比重控制在1.1～1.3g/cm3。
2）冲孔至溶洞区域使用抛填片石粘土法。钻头冲击止溶洞顶板时，采用低冲程，一般控制在50cm左右，逐渐将溶洞顶板击穿。同时观察护筒内泥浆变化，立即将钻头提升出孔外后，若泥浆的稠度变稀，并向孔内增加比重为1.2～1.5 g/cm3的泥浆，保持孔内水位在正常状态下，泥浆稠度比重可增加至25s～30s，如泥浆稠度变化较快变稀，加适量的水泥在孔内搅匀后静置4h，以达到固壁的目的。
在稳定泥浆稠度和水位后，可以向孔内抛片石，且在片石中掺入适量的碎卵石土及絮状物，以增加溶洞区内桩孔内侧的片石密度，减小地下水流速度然后继续用冲锤将片石及絮状物向四周排挤形成孔壁。及时记录回填粘土、片石数量，估计溶洞大小，只有泥浆面稳定，钻头冲击有力，填满溶洞后再进行钻孔作业。
3）确定全断面入岩。重锤冲击成孔过程遇到斜岩面会伴随孔位偏移，入岩时需要及时回填片石进行纠偏。当冲孔桩施工冲至岩层面时，要用线锤沿桩孔的四周测定是岩性是否一致，即全面入岩。这主要是根据吊锤时的手感和声音来判断。只有全断面入岩的位置才能作为入岩的初始点，入岩深度按设计要求。
3.2.清孔
为满足混凝土灌注的需要与满足规范要求的沉渣厚度，成孔之后，需要将底部沉渣清出，并降低泥浆比重，达到规范要求的沉渣厚度和泥浆比重。安放钢筋笼所需时间较长，原来悬浮在泥浆中的石渣可能会再次沉到桩底，所以在钢筋笼安装后，应再次测定沉渣厚度与泥浆比重，如不符合规定要求，应进行二次清孔。
3.3 钢筋笼安放
本工程桩基直径为800-1500mm，钢筋笼主筋为HRB335,在钢筋笼吊装过程中，选择好吊点，两头1/4处最适宜，钢筋笼过长时在中部绑空心铁管以增加其刚度，避免在吊装过程中钢筋笼出现扭曲，弯折等情况。钢筋笼超过20m需要进行分段吊装，应确保端头焊接质量，避免在吊装过程中因焊接质量差出现的断裂，导致第一段钢筋笼沉入泥浆中。
钢筋笼放下之后，做好固定措施，在坑口架设钢管架，用角钢或者槽钢穿过钢筋笼固定住，也可以用钢管，再加电焊固定,防止钢筋笼下坠或者上浮。在钢筋笼顶部两侧焊接耳筋，保证钢筋笼不偏离桩中心。
3.4 混凝土灌注
3.4.1 确定混凝土灌注方式。由于在冲击成孔过程中，桩孔周围经过泥浆浸泡，侵蚀，有些地方土质较软，这时应避免直接使用混凝土运输车灌注，采用混凝土泵车在安全地带灌注混凝土。
3.4.2 确保混凝土供应及时。超前钻资料只能推断底部溶洞大小，填充物情况，在冲孔过程中，可能溶洞内填充物未被破坏，但在灌注过程中，填充物受挤压之后，可能被破坏随着泥浆一起排出，造成混凝土面下降。若是混凝土供应不及时，混凝土面下降到导管埋深以下，就只有将钢筋笼拔出，回填之后重新冲孔。另外，由于混凝土本身的坍落度损失，停滞时间过长，坍落度随之减小，极易造成堵管。
3.4.3灌注完毕之后，不能立刻撤走人员机械，应静置至少两个小时，若无异常，则可撤走人员设备。
4、岩溶地区冲击成孔通病防治
岩溶地区冲击施工过程中可采用加强型泥浆护壁技术,同时应用穿越溶洞顶板的冲击成孔技术,岩溶区偏孔的预防及处理技术,保证快速、安全的钻孔施工。
4.1.加强型泥浆护壁技术
在普通泥浆中掺加纯碱、水泥、锯末屑、片石等,在溶洞孔壁周边形成牢固的封闭环。
要求使用水化快、造浆能力强、粘度大、含砂率低的黏土；遇到流砂及有松散填充物的溶洞时,按黏土重量的12.5%～20%掺加水泥；纯碱按照黏土重量的2%～3%掺加,锯木屑按照黏土体积的10%掺加；片石一般使用不大于15cm的坚硬石块。用草袋装黏土、纯碱、水泥、锯木屑等混合材料直接沉落孔底,用钻头反复冲砸,可以在溶洞堵漏和造壁中取得较好的效果。
4.2.穿越溶洞顶板的冲击成孔技术
当冲孔接近顶板时,由于岩面倾斜,出现重锤摆动,或撞击孔壁,或冲击声音减弱等现象,说明重锤已接近顶板。此时,停止冲孔,回填片石和粘土块,然后调整冲孔机冲程,反复冲砸,在顶板上部形成坚硬的柱体,以其传递冲力,使其传递冲力,使斜面破碎、平整。
4.3偏孔的预防和处理技术
用型钢加宽冲孔桩机底座,控制冲孔速度,钢丝绳松放适度,经常检孔。偏孔时回填片石、粘土修孔；或者灌注水下不扩散混凝土重新成孔。
5、结语
冲孔过程中，尤其是穿过溶洞时，可能遇见各种危险情况，这就要求现场管理人员、操作人员提高责任心，密切检测，做好预防工作,及时处理漏浆、塌孔。在桩基施工前，应做好各种准备工作，准备好充足的片石、粘土，配备充足的机械设备。
此外，根据广东中科华大工程技术检测有限公司进行低应变法及超声波透射法检测出具的桩身质量报告，未出现Ⅲ类及以下的桩，溶洞区域的桩质量合格。
参考文献
[1]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）；
[2]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；
[3]《关于冲孔灌注桩施工实践》，王晋林，四川建筑科学研究，第31卷第3期；
[4]《冲孔灌注桩在复杂地质条件下基础施工中的应用》，郑博，广东建材2005年第8期；
[5]《冲孔桩施工中常见孔内事故的处理方法》，叶笃盛，中国科学院上海冶金研究所； 材料物理与化学(专业) 博士论文 2000年度。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
