浅谈岩溶地区钻孔灌注桩处理技术
2016-12-05
0 引言
岩溶发育于碳酸盐岩等可溶性岩地区，由地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用及其形成的水文现象和地貌现象。在地基基础工作中，溶洞处理就是重要的一项工作，若处理不当就会影响工期并对整个工程质量产生不利的后果。所以在岩溶地区施工必须先了解可能出现溶洞的各种情况，并制定相应的处理方案，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失，以利于工程的顺利进展。
1 工程概况
某工程位于杭州市五常街道，拟建建筑主要包括3幢5-8层建筑，2#、3#楼一层地下室，1#楼无地下室。估算最大单柱荷载8层为10000kN，5层为5500kN。
2 工程地质条件
根据已有的详细勘察资料和岩溶勘察资料，拟建工程的岩性主要为寒武纪夹层与互层状白云岩层组，属于覆盖型岩溶，隐蔽性较好。场地内灰岩溶洞较发育，溶洞大小、形态及埋深不一，绝大部分充填灰黄-棕黄色、可塑-软塑状粘性土，含少量角砾和碎石，个别溶洞无充填物、钻探施工时漏水严重。其中有六个孔埋深>40m出现溶洞，漏水严重或者溶洞>5m，施工难度大；有1个钻孔在孔内48m处发生孔内断杆事故（孔内遗留2跟Φ42mm4m钻杆，1根Φ91mm岩芯管，管顶标高约为为：-43.03m）；有1个钻孔在孔内32-55m发生孔内断杆事故（孔内遗留5跟Φ42mm4m钻杆，1根Φ91mm3.3m岩芯管，管顶标高约为：-26.90m）。桩基施工时应特别注意。
3 施工方案的确定
采用钻孔灌注法成孔，其地层中有较厚的中粗砂砾层，风化严重的砾石、碎石、地下涌水量较大、以及溶洞上方有较厚的砂砾层时，采用护筒跟进的方法，以防坍孔。
4 溶洞处钻孔灌注桩施工技术
4.1 溶洞顶部冲孔施工
在溶洞（土洞）发育的桩基础施工过程中，应严格控制冲进进度，一般进度控制在60cm/h～80cm/h，冲程控制在50cm左右。
根据超前钻的资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，提起钻头、钻杆，一开同转钻机，采用冲击钻机冲孔。用冲击钻机冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过50cm。所有卡扣及钢丝绳必须先经测试检查，其它施工工艺及注意事项与常规相同。
4.2 溶洞钻进
由于溶洞的顶盖和底板可能高低不平，犬牙交错，因而进出溶洞可安斜面开孔的方法处理。在空洞钻进时，须超前预灌注水泥浆及粘土包，若溶洞较小可分层网填粘土和块石，块石的直径以10～15cm为宜，一边形成石壁，阻止填充物坍塌和泥浆流失。钻头在冲击高低不平的岩面时，会出现向软一边滑动的现象，如不及时纠正，容易造成斜孔、卡钻的事故。纠偏的方法是分层抛填片石和粘土，用小冲程钻击的方法来切削岩石，已达到孔圆管直的目的。
4.3 检孔
钻岩时，检查成孔桩径、成孔倾斜度以防钻孔歪斜，难于施放钢筋骨架。检孔的方法是采用其外径等设计孔径、长度为孔径的5倍的检孔器上下通过，如检孔器倍卡住，分析原因解决，如孔斜严重，则抛石重钻。
5 钻孔灌注桩基础施工中溶洞处理技术
根据溶洞的洞高和洞内的填充物情况，对溶洞采用不同的处理方法，主要处理方法有：抛填物、注浆固结法、灌注混凝土填充法、套放大小钢护简法等。
（1）溶洞的范围小，溶洞高度小于1m，则往桩孔中抛填片石、粘土，先用小冲程冲击桩孔，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。穿越溶洞范围的桩钢筋笼在溶洞下各1m范围在钢筋笼的定位筋上焊接1mln的钢板圆筒，在圆筒外增加四根定位钢筋。
（2）溶洞的高度在1.0～3.0m之间，且溶洞为填充或半填充的，则先抛填片（碎）石、砂混合物和注水泥浆，然后用水冲程冲击片石挤压到溶洞边形成泥浆碎石外护壁，水泥砂浆将片石裂隙初步堵塞后，停止冲击，24h后，带水泥强度达到2.5MPa后，再继续冲击，穿过溶涧。
（3）溶洞的厚度在1.0～3.0m之间，且为空洞的，先利用超前钻孔向孔内灌注混凝土干料，填满溶洞，在固结体达到一定强度后（2.5MPa）即可进行冲孔施工。混凝土干料将采用425R普通硅酸盐水泥拌制，如溶洞空间容积大、导水性强，则在混凝土干料中添加一定量水玻璃。
（4）溶洞高度在3.0h5.0m，对于多层溶洞间距较小的采用钢护简穿越处理。先采用冲击锤进行冲孔、扩孔处理，然后采用振动锤将钢护简震动下沉至溶洞底部，为保证钢护简的强度和刚度，每隔2m，设置加强钢板箍。
（5）溶洞高大于5.0m（多层），且溶洞间距较大时，拟采用套内护简法施工，即用内护简穿过溶洞的方法进行施工。
护筒长度L=h+2m（h为多层溶洞高），内护简内径应该比设计桩径大20cm左右，外径应小于外护简内径5cm左右，若遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护简比上层内护简内径小35cm。
6 结语
实践证明，岩溶地质条件的工程进行桩基础施工时，首先进行地质钻探，查明地质情况，然后有针对性地选用人工挖孔、冲击钻孔方法进行成孔施工，可取得事半功倍的效果。对于溶洞的处理则根据溶洞的厚度与高度采取具体合理的施工措施进行处理，确保桩基础钻孔灌注桩施工的安全顺利进行。
参考文献
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