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岩溶地段桩基础施工技术探讨

发表时间：2020/9/24 来源：《基层建设》2020年第17期作者：刘琪

[导读] 摘要：本文结合肇庆新区某市政桥梁工程施工实例，对岩溶地段桩基础如何成桩的施工技术进行探讨，希望可以对岩溶地段桩基础施工遇到的施工技术难题起到参考作用。

        中国建筑第八工程局有限公司上海 200135
        摘要：本文结合肇庆新区某市政桥梁工程施工实例，对岩溶地段桩基础如何成桩的施工技术进行探讨，希望可以对岩溶地段桩基础施工遇到的施工技术难题起到参考作用。
        关键词：溶洞；桩基础；施工技术
        一、施工准备
        （一）地质复核
        对于地勘报告上显示有溶洞存在的桩基础，施工前最好进行地质核查，对地下溶洞的发育情况进行详细的了解，绘制成图。
        （二）现场技术交底
        桩基施工前组织好技术交底，对桩机操作手，管理人员进行详细的技术交底，对那些存在溶洞的桩基详细说明溶洞位置、大小、填充情况以及相应的处理措施，确保接受人员能充分理解。
        （三）材料准备
        桩基施工前要做好场地规划，规划好储存溶洞处理材料的位置，并做好防护措施。溶洞处理材料主要包括钢护筒、片石、黏土、袋装水泥等。
        （四）设备选用
        根据熔岩地段的地质特性，选用冲击钻施工。冲击钻设备简单、操作方便、施工中能形成较为坚固的泥浆护壁，钻进参数容易调整，能够适用于各种复杂地质，成桩效果比较好。比较适用于岩溶地段桩基础施工。
        二、溶洞处理方案
        （一）抛填片石、粘土及水泥填充溶洞法（溶洞≤5m）
        桩基冲孔过程中遇到无填充溶洞，漏浆导致泥浆面突然下降，要及时向钻孔内抛填水泥、片石、黏土，回填至泥浆下降前标高位置，防止桩孔坍塌。遇到溶洞时桩锤的提升高度要减少，控制在1m以下，减轻桩锤冲击力对周围地层的影响，防止出现塌孔的现象。利用桩锤产生的冲击力将水泥、片石、黏土将溶洞重新填充，水泥、片石、黏土按1：3：3的比例控制。
        （二）钢护筒跟进及抛填片石、粘土及水泥填充溶洞相结合法（溶洞＞5m）
        桩基施工时遇到大体积溶洞，漏浆严重会导致泥浆面的急剧下降，导致桩孔内的压力平衡受到破坏带来塌孔的危险。根据地址核查资料，确定钢护筒的埋入深度，钢护筒应埋入至风化岩层；冲孔进入到溶洞顶约1m位置要降低桩锤的提升高度，控制在1m以下，逐渐把溶洞打穿，同时准备好足够的泥浆，泥浆的比重可以适当的提高防止塌孔，当泥浆出现突然下降，要立即补充泥浆并将桩锤提出。往孔内抛填水泥、片石、黏土，按1：3：3的比例控制，用桩机进行冲孔堵漏，重复冲孔将溶洞内填充密实，当泥浆面标高基本稳定后可按正常冲孔穿越溶洞。
        施工步骤：用测量仪器放出桩位中心点，用液压振动锤将钢护筒打入岩层，锤进过程中振动锤振动频率要平稳均匀，钢护筒受力要均匀，防止受力不均匀造成钢护筒的倾斜，施工过程中可以采用水平尺控制各节钢护筒的垂直度，出现钢护筒倾斜的苗头要及时纠正，确保钢护筒能垂直进入岩层。然后进行正常钻孔，工艺同抛填片石、粘土及水泥填充溶洞相结合法工艺。
        三、岩溶地段桩基施工存在的难点
        （一）斜孔、弯孔
        产生原因：溶洞、溶沟、溶槽等岩溶地质以及桩基位于岩层坡面。施工时冲击速度较快，桩锤受力不均匀，重力作用下桩锤会往软弱地层滑移。
        预防措施：施工前应详细了解地质情况，了解岩溶的分布情况，当冲孔进入岩溶层时要降低冲击频率及减小冲程。

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        处理措施：桩基施工过程中产生的偏孔现象，应及时向孔内填充强度较高的片石，可以采用花岗岩片石，强度低的片石无法起到良好的纠偏作用，反而会造成材料的浪费以及耗费更多的时间，回填片石控制在1.5m左右，使孔底出现一个平面后再采用短冲程冲孔（提锤高度控制在1.0m以内）。强度较高片石经过桩锤的反复撞击会形成比较坚硬的柱体，柱体能够传递冲击力，从而达到将斜岩破碎的目的，同时会形成一个坚硬结实的孔洞，为后续的冲孔提供了良好的施工通道。当出现严重倾斜或者位于溶洞边缘时，继续往孔内抛强度较高片石、黏土及碎石，将弯孔或者偏孔修正。对于偏移量过大的斜岩可采用水下灌注混凝土的方法，从目前桩位底一直到孔口开始开始偏斜的位置，采用导管灌注C30混凝土，灌注完4-5天后在继续进行冲孔。
        （二）卡锤、埋锤、掉锤
        产生原因：桩基所在位置地质情况上层分布有砂砾层，下伏基岩岩溶洞隙强烈发育。在冲孔过程中砂砾层受振动影响，内部结构受到破坏，容易发生塌孔；当桩锤进入不规则、不平整溶洞，桩锤落入里面发生倾覆；或者桩锤进入岩溶洞隙，上部岩溶受到振动冲击部分岩溶掉落卡住桩锤;桩锤的钢丝绳年久失修断裂，转向套、转向环等焊接处断裂，造成桩锤脱落掉入孔里面。
        预防措施：施工前详细了解地质情况，把控好冲孔速度，不能盲目求快;进入岩溶地段后抛填片石、黏土、水泥等进行填充，用低垂密击填充密实，抛填片石、黏土、水泥效果不好的情况下可以采用水下灌注混凝土进行填充，混凝土达到一定强度后才能继续进行冲孔施工。对于桩机的钢丝绳、转向套、转向环要经常进行检修保养及更换，防止断裂情况发生。
        处理措施：1）、发生埋锤、掉锤、卡锤事故后要详细了解事故原因，不能强行拔锤，以免发生钢丝绳断裂、塌孔等二次事故；2）、桩锤若被孔洞塌方土石掩埋，可以用导管、泥浆泵以及空压机等配合，产生冲力和吸力将桩锤周围的土石松动后将桩锤提出；3）、采用少量乳化炸药（少于1公斤）沿桩锤放入锤底，引爆乳化炸药，利用炸药产生的冲击力震散周围的土石后将桩锤提出；4）、对于发生严重的塌孔而导致埋锤、卡锤，使用直径大一点的桩锤将掩埋在原锤上的土、石清理干净，清理完原锤表面的土、石后，再用直径比原桩锤大的空心锤（可以采用1.5cm厚钢板加工））将被埋或卡的桩锤与周围土体分离，然后导管、泥浆泵以及空压机等配合，产生冲力和吸力将桩锤周围的土石松动后将桩锤提出。
        （三）塌孔
        冲孔桩施工过程中塌孔会造成桩孔报废，需要重新冲孔，还可能造成安全事故的发生，带来的经济损失比较大。
        预防措施：1）、详细了解地质情况，不同地质要采取不同的施工方法，严格按照技术交底进行施工，做好孔内泥浆高度及泥浆比重的监控；2）、现场要准备好足够的片石、黏土、水泥，发生漏浆时能及时进行补充；3）、对于砂砾层等容易受振动坍塌的地层采用钢护筒跟进，防止塌孔；4）、施工及管理人员要对存在岩溶地质的桩基进行密切注意，发生孔内泥浆标高急剧下降，要立即补充泥浆至正常位置，及时抛填水泥、黏土、片石等进行回填堵漏，防止塌孔、埋锤等事故发生。
        处理措施：1）、抛填黏土、块石、卵石，低锤进行冲击，增大泥浆比重，将片石、块石挤入孔壁，增强护壁强度；2）、孔口发生坍塌时，马上将孔口的钢护筒拆掉，重新回填桩孔，重新埋入钢护筒后再进行冲孔；3）、对于局部发生小坍塌，可以采用往孔内投入黏土、水泥，增加泥浆比重，同时降低冲程及冲击频率，防止再次发生坍塌。
        四、结束语
        我国建设工程飞速发展，桩基础在建设工程领域被大量的采用，而岩溶地段的桩基施工往往耗费了大量的施工时间，制约了整个工程的进度。岩溶地段桩基础施工技术探讨能指导岩溶地段桩基的施工，减少人力物力资源的消耗，加快施工进度，产生较高的经济价值，具有明显的现实意义。
        参考文献
        [1]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63－2007）.
        [2]《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）.
        [3]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京：人民交通出版社，2001.
        作者简介：
        刘琪，男，（1990.12～），湖南长沙人，中国建筑第八工程局有限公司，中级工程师。