浅谈邢台岩溶地区桩基施工
2016-10-21
1 前言
例如邢台县部分地区岩溶溶洞间连通性极好，溶洞的大小不一致，并有不同程度的溶洞群出现（呈珠串型），各溶洞上下之间顶板薄厚不一，基岩裂隙水发育，地下水与周边水系的连通一般较发达，因此在钻孔施工中经常出现坍孔、串孔、卡钻、斜孔、掉钻、地面沉陷以及在混凝土灌注过程中混凝土流失大、混凝土面下降导致导管悬空等情况出现。因此，在前期勘测中要准确掌握溶洞等地质情况，对于岩溶地区钻孔桩施工进行有针对性的研究，对于施工质量的保证及今后在相似地质情况下指导钻孔桩施工均有重要意义。
2 地质情况分析
邢台地处太行山脉和华北平原交汇处，西部地区为山区，地表位土层，下卧白垩系上统砾岩、砂岩以及二叠系上统石灰岩。石灰岩岩溶发育，富有较多岩溶水，本地区地下水丰富。一般来说，就现在发展速度较快的是硫酸盐岩层和卤素类岩层，而发展速度较慢的是碳酸盐类岩层。质量好且岩层厚实的岩层的岩溶发育的强烈，其形态发育齐全良好，规模很大；但是含有泥质物质的还有其他杂志的岩溶发育较慢。颗粒结晶较大的岩石，其岩溶较为发育齐全，而颗粒结晶小的一般岩溶发育非常的弱。
3 施工工艺
3.1施工工艺
各桩基范围内，溶洞大小不一，所穿过溶洞数量也不一样。
3.1.1对于高度小于3m的小溶洞，不论单层或多层，不论溶洞内有无填充物，都需要在冲穿溶洞顶板时，向溶洞内投放片石、碎石加粘土，甚至投入整袋水泥充填溶洞，并用冲击钻冲砸密实，起到护壁作用，保证钻进时泥浆不流失，使钻头顺利钻进通过岩溶区成孔。
3.1.2对于高度大于3m的较大溶洞，若溶洞内无填充物并且为单层，需从地面至第一层溶洞顶板上埋设内径大于桩径（一般大20cm）的外护筒，当钻穿溶洞顶板后泥浆急遽渗漏的情况下，护筒可起到护壁作用，从而保证孔壁不坍塌。在冲穿溶洞顶板后，采取向溶洞内投放大量片石、碎石加粘土，以填塞溶洞，并用冲击钻冲砸密实，之后再进行钻孔；若溶洞内无填充物并且为多层时，按照单层大溶洞的处理方法，处理完第一层溶洞之后，再沉放第二层钢护筒至第二层溶洞顶板之上，其内径大于下层内护筒外径、外径小于上层钢护筒内径，当钻穿第二层溶洞顶板后泥浆急遽渗漏的情况下，中护筒可起到护壁作用，从而保证上一层溶洞内孔壁不坍塌。在冲穿溶洞顶板后，仍采取投放大量片石、碎石加粘土，以填塞溶洞，并用冲击钻冲砸密实，之后再进行钻孔；对于三层以上的无填充物多层大溶洞，均参考双层大溶洞的处理方法；对于有填充物的单层或多层大溶洞，仍需投放片石、碎石夹粘土，甚至投入整袋水泥，使用冲击钻冲砸密实，起到加强护壁的作用，保证钻进时不漏浆，使钻孔顺利通过岩溶区成孔。
成孔后采用沉放内护筒（直径不小于桩径）进行砼灌注，内钢护筒在灌注桩身砼的时候起到防止砼流失的作用。
3.2施工要点
3.2.1首先做好前期技术准备和施工准备工作。每根桩施工前必须详细核对地质钻机钻探记录、地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，并画图列表，为制定具体的施工措施提供详实依据。
3.2.2对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为填充物参数计算提供有力依据。
3.2.3根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩按照溶洞处理方法，制定出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工应急补救措施。
3.2.4对每种处理方案，都要进行仔细的核实并计算相应材料用量。
3.2.5遇到大溶洞时，必须详细核查具体地质情况，明确处理方案，并经报批后实施。
3.2.6在冲孔过程中，应密切观察孔内水位变化情况。特别是夜间施工，应有足够的照明设施，以便观察。如发生水位下降情况，应及时补充，以保证水头高度。如水位下降情况不能停止，应回填粘土、片石，再重新夯实、钻进，尤其是在清孔过程中，决不允许有漏浆情况，漏浆不解决，坚决不能封孔。
4、成桩出现问题及处理措施
由于本工程不良的地质状况。必须针对成桩过程中有可能出现的意外情况，采取以下必要的预防及处理措施：
4.1漏浆
4.1.1发生原因：钻穿溶洞顶板遇无充填物或少量充填物的大溶洞，孔壁失去孔内压力，孔内水头急剧下降，外部地下水渗透水压过高而产生水压力，引起孔壁坍塌，造成泥浆严重流失；灌注混凝土过程中，受浇注混凝土侧压力作用，溶洞充填物被混凝土最大限度地置换，大量混凝土会沿溶蚀裂隙或溶洞通道渗漏，产生混凝土液面回落，形成桩长不够。
4.1.2采取措施：在孔口附近备足优质粘土、片石，遇到漏浆时应立即提出钻头，向孔内补浆，保持孔内浆面高度，抛填措施无效时，可向孔内填碎石灌浆然后钻孔，先将钢管伸进孔内，钢管上置碎石料斗，向洞内灌入碎石，边投料边振动钢管以防止堵塞，注浆时注浆管必须插入填充物底部，边注浆边缓慢提升，为防止浆液流失太远，可采用间歇注浆方式，注浆10天后可进行钻孔。
4.2卡钻
4.2.1发生原因：①原有混凝土护壁碎裂、脱落；②碎石层中或溶洞填充物中碎石下落；③钻头击穿溶洞顶部；④出现探头石梅花孔、溶洞、溶槽等。
4.2.2采取的预防处理措施：①为防止挖孔段混凝土护壁脱落而造成卡钻，在起钻、下钻过程中慢起慢放；②为防止碎石下落造成卡钻，在穿越碎石层、溶洞时，向孔内抛填熟黏土团，同时调高泥浆比重；③当钻进至较大溶洞顶部时，改用小冲程冲砸；④准备钢轨焊制的小钻头，在出现卡钻时，用小钻头冲击，砸碎卡钻物体；⑤如已发生卡钻，应仔细分析原因，以免越卡越紧或发生掉钻。
4.3斜孔、弯孔
4.3.1发生原因：由于溶洞的存在、断裂带或其他原因，地质不均匀。
4.3.2采取措施：随时观察钢丝绳的位置，如发生偏移，表示已发生斜孔，如倾斜度在规范允许偏差内，可继续钻进，如超出规范，则采取向孔内反复回填片石，反复修孔。
5结语
岩溶地区因特殊的地质条件，桩基施工条件非常复杂，需要勘察设计人员充分做好前期的勘察设计工作，在桩基的施工过程中也需要勘察设计人员及时跟进，以便发现地质情况与勘察设计不符时及时进行补勘并变更设计。希望本文能对邢台岩溶地区钻孔桩施工提供相关参考，尽量避免事故发生，实现更大的社会效益。
参考文献：
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