长螺旋钻孔压灌桩在岩溶地区的应用分析--中国期刊网

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长螺旋钻孔压灌桩在岩溶地区的应用分析

发表时间：2020/12/18 来源：《基层建设》2020年第24期作者：赵彦辉魏冰杰傅黎

[导读] 摘要：本文主要通过工程实际案例，根据工程场地的岩溶地质特点，选用三类经典工程桩型，针对各类桩型的优缺点进行对比分析，择优选定长螺旋钻孔压灌桩进行桩基施工，且对该类桩型的施工流程与施工工艺控制要点做了简要编制和统计，分析了施工过程中易存在的相关问题及解决措施。

        中国建筑第八工程局有限公司广州 510000
        摘要：本文主要通过工程实际案例，根据工程场地的岩溶地质特点，选用三类经典工程桩型，针对各类桩型的优缺点进行对比分析，择优选定长螺旋钻孔压灌桩进行桩基施工，且对该类桩型的施工流程与施工工艺控制要点做了简要编制和统计，分析了施工过程中易存在的相关问题及解决措施。
        关键词：岩溶地质特点；工程桩型比选；桩型特点及施工工艺控制要点
        Application analysis of long spiral drilling pile in Karst Area
        Zhao Yan Hui/Wei Bing Jie/Fu Li
        China Construction Eighth Engineering Bureau Co.，Ltd Guangzhou 510000
        Abstract：This paper mainly through the actual engineering cases，according to the karst geological characteristics of the project site，selects three types of classic engineering pile types，compares and analyzes the advantages and disadvantages of various pile types，selects the long spiral bored pile for pile foundation construction，and makes a brief compilation and statistics of the construction process and construction technology control points of this type of pile type，and analyzes the easily existing in the construction process Related problems and solutions.
        Keywords：Karst geological characteristics，Comparison and selection of pile type of Engineering，Pile type characteristics and construction technology control points
        0引言
        长螺旋钻孔压灌桩近些年来在我国众多工业与民用建筑工程中得到了广泛应用，它是在长螺旋钻孔灌注桩基础上发展出的一种新型桩基础施工手段，也是我国建设部推广的2010版建筑业十项新技术之一。该地基处理工艺适用于黏土、粉土、砂土、回填土、强风化岩等地质情况，且不受地下水位的限制，施工过程中噪声振动小、无泥浆污染、施工速度快、成桩质量好。本文通过工程实际案例，将该桩型与各类工程桩型进行比对，分析总结该桩型在岩溶地质区域施工过程中的控制要点和易出现的问题，对后续类似工程起到相关借鉴作用。
        1工程桩基础概况
        广州市某工程，采用框架结构，由14栋单体建筑组成，上部塔楼1~7层，建筑总高度5.5~37.3米，局部设一层地下室。基坑开挖最大深度6m，基坑东侧临近河涌。根据《广州市某项目岩土工程勘察报告》，发现场地内多处有溶洞不良地质分布，见洞率达48.39%，实属岩溶地带。
        本工程采用长螺旋钻孔压灌桩桩径为500/600mm，对应的单桩竖向承载力特征值为800/1000kN，均为摩擦桩，桩身混凝土强度等级C25水下细石砼。地下室区域非塔楼范围长螺旋钻孔压灌桩为抗压兼抗拔桩，桩径为500mm，单桩抗拔承载力特征值为250kN。
        2工程场地地址特点
        本工程原始场地为岩溶地质，地下水极其丰富，气候环境回南天气漫长，雨水充足。根据岩土工程勘察报告，并结合原位测试及相关试验资料，有如下几个特点：
        1）场地内溶洞见洞率高，分布较深，现场较多区域工程桩底实际已超设计桩长20m；
        2）场地内基岩分布以微风化石灰岩为主，岩面分布不均匀，岩面覆盖粉质黏土，无全风化和强风化过渡层；
        3）岩面起伏较大，分布不均匀，如使用管桩施工则容易导致过程中断桩，损耗较大。
        3工程桩型比选
        本工程根据场地地质特点和不同桩型特点，针对性的做了工程桩型对比分析：
        1）预应力混凝土管桩
        预应力混凝土管桩特点：承载力较高，桩身质量易于保证和检查，施工速度快，效率高。该桩型有以下缺陷：
        ①由于地质岩面起伏较大且分布不均匀，施工过程中容易导致桩长不可预判，配桩困难，损耗率增大；
        ②场地内基岩分布以微风化石灰岩为主，岩面覆盖粉质粘土，中间无全风化或强风化过渡层，预应力管桩桩端穿过粘土层直达硬岩面层，导致桩身反弹力骤变加大，桩身易开裂，桩尖易变形。岩面起伏较大，桩尖触碰倾斜岩面后滑移倾斜易导致断桩，断桩率较高，造价会相应增加。
        2）钻孔灌注桩
        钻孔灌注桩特点：承载力高、稳定性好、沉降小、耗材少。该桩型有以下缺陷：
        ①桩基施工处于广东省雨季，地下水丰富，灌注桩泥浆池，泥浆沟对于现场安全文明施工会有较大影响；
        ②灌注桩设计为端承桩，需击穿溶洞施工至溶洞底部，因溶洞见洞率高，该桩型磨穿岩面效率低，施工工期较长，且造价较高。
        3）长螺旋钻孔压灌桩
        长螺旋钻孔压灌桩特点：桩身质量有保证、单桩承载力高、经济环保，施工效率高。结合本工程岩溶地质特点考虑，该桩型与灌注桩相比，施工过程中无需泥浆护壁、无泥皮、无沉渣、无泥浆污染，施工速度快，造价较低。
        本工程岩面分布较深，该桩型可做成摩擦桩，经过设计计算，仅需有效桩长20m，施工过程中可不触及到溶洞，减少溶洞处理费用。
        长螺旋钻孔机可穿透洞顶壁较薄的封闭溶洞，成桩的同时能对上述类型的溶洞填充混凝土浆料，大幅度降低溶洞地区因水土流失造成地面塌陷从而影响主体结构安全的潜在风险。
        通过以上三种工程桩型，在质量安全、工期、造价等方面的优缺点综合比选，本工程选择长螺旋钻孔压灌桩方案进行施工。
        4施工流程与施工工艺控制要点
        1）施工流程
        本工程选用长螺旋钻孔压灌桩，具体施工流程如下图所示：

        2）施工工艺控制要点
        ①此桩型施工无法采用常规的测深锤法进行孔深的测量，钻杆需在钻进前做好醒目的进尺标志，长螺旋工艺成孔后，钻杆将直接充当泵管往孔内灌入混凝土，且注入混凝土之前，不得提钻；长螺旋工艺钻进过程中，存在返土现象（即螺旋钻进孔内渣土将顺着螺旋叶片向孔外返出），返出孔内的渣土在钻杆周围堆积，将影响目测原场地平整标高，从而影响对孔深的判断；
        ②钻机钻进过程中，不宜反转或提升钻杆，如需提升钻杆或反转应将钻杆提至地面，对钻尖开启门需重新清洗、调试、封口。桩间距小于1.3m的饱和粉细砂及软土层部位，宜采取跳打的方法，防止发生串孔。钻进过程中，当遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可急需作业；达到设计深度后必须进行空转清孔，将渣土返出孔内，空转时间需根据桩长确定，原则上不少于3分钟；
        ③达到设计桩底标高终孔验收后应先泵入混凝土并停顿10~20s，再缓慢提升钻杆。混凝土泵应根据桩径选型，混凝土输送泵管布置宜减少弯道，混凝土泵与钻机的具体不宜超过60m。混凝土的泵送宜连续进行，边泵送混凝土边提钻，提钻速度应根据土层情况确定，且应与混凝土泵送量匹配，保证管内有一定高度的混凝土，保持料斗内混凝土高度不低于400mm，并保证钻头始终埋在混凝土面以下不小于1000mm；
        ④定期对进场钢筋进行抽样复检，并按照设计图纸加工制作钢筋笼，对各个焊点进行检查，质量合格方可投入使用；
        ⑤混凝土压灌结束后，应立即将钢筋笼下插至设计深度。钢筋笼下插采用专用振动器。钢筋笼吊装时，应采取措施，防止变形，安放时对准孔位，并保证垂直、居中。在插入钢筋笼时，先依靠钢筋笼与导管的自重缓慢插入，当依靠自重不能继续插入时，开启振动装置，使钢筋笼下沉到设计深度，断开振动装置与钢筋笼的连接，缓慢连续振动拔出钢管。钢筋笼应连续下放，不宜停顿，下放时禁止采用直接脱钩的方法。
        ⑥施工过程中，按照桩基础检测方案，对该工程的各区域工程桩采用低应变法进行桩身完整性检测，采用单桩竖向抗压/抗拔静载试验，对工程桩承载力进行检测。通过检测单位出具的相关报告显示，长螺旋钻孔压灌桩的成桩性好，现场无三类桩。
        5施工过程中的易存在的问题
        1）当遇到局部岩面较浅，不满足20m有效桩长时，按照设计需求，需击穿溶洞壁，小于20cm的岩面，普通钻头入岩难度大，对于钻头的磨损较为严重，工作效率低下。

        普通钻头                          牙轮钻头
        需将普通钻头更换为牙轮钻，上面延螺旋面按傅立叶函数图形嵌有钨钴合金牙齿，均匀受力，采用一侧开口灌砼，提高工作效率；
        2）混凝土压灌过程中，泵送管道长，且管径较小，由于混凝土选料问题，经常遇到泵管堵塞现象，后期因通管所造成的时间和材料浪费较为严重。项目将原始的C25普通水下砼更换为C25水下细石砼后，有效提高了泵送时间，且大大减少了堵管现象；
        3）钢筋笼下插过程中容易出现未达到设计标高或下沉现象。桩基砼灌注完成后需及时下插钢筋笼，以防时间过长混凝土失水或初凝影响下插；与搅拌站沟通，调整好混凝土塌落度，防止混凝土因土体吸水原因过早变干影响下插；钢筋笼下插到设计标高后，在孔口设置支架固定，防止下沉；
        4）普通混凝土灌注过程中，容易出现堵管现象。与混凝土的和易性坍落度过小，料过干，流动性差，磨阻大等原因有关。在混凝土压灌前，要把泵送管路清洗湿润，施工结束后及时清洗混凝土残渣；将普通混凝土更改为水下细石混凝土，塌落度调大，增强混凝土在泵管内的流动性；现场施工过程中，与搅拌站提前沟通好，保证供料及时性。
        6结语
        通过对岩溶地质条件下实际工程案例的分析，长螺旋钻孔压灌桩与预应力管桩、灌注桩相比，其施工的优缺点显而易见。
        1）长螺旋工艺无需泥浆护壁，施工现场无需设置大量泥浆池，更是达到了节省成本与环保的双重要求；
        2）具有施工速度快的优点，平均每轮班可完成20~30根桩，降低了措施费用，节约了施工成本；
        3）长螺旋为摩擦桩，可避免桩底沉渣影响承载力的问题，施工中边提钻边灌注砼，有效保证桩身完整性。
        工程桩的成桩质量和每一个施工环节都息息相关，过程中不容忽视任何一个环节，加强过程管控，严控每一道工序的施工质量，防止桩身质量出现问题。随着时代的发展，工程技术也在不断取得新的突破，我们应该在施工现场用我们丰富的经验和先进的技术相结合，去解决不断出现的问题，并将现场解决问题的方法转化施工技术，将智慧转化为生产力，为建设国家贡献更大的力量。
        参考文献：
        [1]研究过程中《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）；
        [2]《CGF桩长螺旋钻机压灌混凝土入岩质量控制要点》（2012）31-0068-02；
        [3]《长螺旋钻孔压灌桩常见质量通病及防治》（2018）20-0101-02。