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溶洞地质下建筑工程桩基地基施工技术研究

发表时间：2021/5/13 来源：《城市建设》2021年4月作者：周陶艺

[导读] 本研究以鹿寨县鹿寨市棚户区改造实际工程为例，探讨了岩溶洞穴地区的桩基施工技术。描述了现浇桩、管桩、转桩和钻孔桩的特性、施工工艺和施工难度，并提出了相应的解决方案。

中国建筑第五工程局有限公司华南公司广西分公司周陶艺 530000

摘要:本研究以鹿寨县鹿寨市棚户区改造实际工程为例，探讨了岩溶洞穴地区的桩基施工技术。描述了现浇桩、管桩、转桩和钻孔桩的特性、施工工艺和施工难度，并提出了相应的解决方案。通过桩的施工，从桩的形成、施工成本、工期等方面对三种桩的优缺点进行了分析和比较，为工程选择了合适的桩型。
关键词:溶洞;桩地基;施工技术
        0前言
        该项目是鹿寨县鹿寨市棚户区改造的第二阶段，包括12座高层住宅楼和多层幼儿园，与该地段相连的一幢低层商业楼以及一个地下室，总建筑面积为52,000平方米。本项目出土的旋转桩全部位于12栋高层住宅楼下，其特点是桩量大、布置不均匀、施工条件复杂、施工难度大。根据砌块边界线的注释进行基坑表面的保留土的大体开挖，结合我司以前承担的类似技术项目，充分分析该技术的优缺点。通过对施工段的详细控制，可以对桩基项目的自钻浆进行全面控制，降低施工成本并缩短施工工期，确保工程质量。同时，符合当前建筑业大力倡导的绿色建设科学理念。
        本项目初步的地质研究表明：地下土壤中有大量的洞穴。根据现场条件和机械条件，该项目计划采用旋挖桩。现浇桩的成熟类型主要包括全套管桩、旋转桩和钻孔桩。岩溶洞穴中的原位桩施工很困难，并且很可能发生以下事故：
        0.1卡钻事故
        其主要原因是钻头太猛地穿过了洞穴的顶棚，突然插入了洞穴中，导致了不规则形状的孔或卡在了一个大孔中。
        0.2漏浆事故
        泥浆渗漏现象主要是指井中突然大量的泥浆渗漏，发生在相连的溶蚀裂缝，喀斯特溶洞或溶蚀场所。洞穴群发育区容易发生，主要原因是在岩溶洞穴的屋顶上钻探时，没有填满大的岩溶洞穴或发现了少量的填隙，墙壁倒塌了造成严重的泥土流失。
        0.3塌方
        塌方事故的主要原因是在钻进过程中，钻头是在喀斯特溶洞或裂缝发育的位置钻进的，泥浆渗入喀斯特溶洞或裂缝的位置，破坏了保护层。上覆岩壁压力处的洞穴淤泥、流沙和涌出的水很可能导致这些洞塌陷。在严重的情况下，钻机会倾翻并危及人身安全。
        0.4钻孔偏斜
        在喀斯特地区基岩表面起伏很大，经常有沟壑、犁沟、山洞和缝隙等。岩石的硬度不均匀，用钻头钻孔时容易产生倾斜或偏心的孔。以本项目为例，介绍了喀斯特溶洞地区的桩基施工技术，可供同行参考。
        1场地地质情况及溶洞处理
        基于超钻探，该项目的重要性级别为一级，场地级别为第二级（中等复杂性场地），地基级别为第二级，场地的地层自上而下是：第四系人工填充土、第四系积粉质粘土、细砂、中砂、粗砂，第四系剩余粉质黏土。下方的基岩是石炭系石灰岩，碳质页岩和黏土粉砂岩，现场发现的不利地质现象是喀斯特溶洞。
        根据来自326钻孔的数据，有141钻孔被暴露，洞穴的渗透率约为43.2%。溶洞主要是单层溶洞，也有多层溶洞。大多数洞穴都被完全填满，并且填充物是塑料粘土，但是有些地方没有填充，因此很难处理。为了在不影响工期和桩基质量的前提下有效地完成洞室的处理，建议采用砂浆浇筑和夹管阀灌浆两种施工技术对洞室进行处理。处理原则如下：
        ①夹管阀灌浆技术直接处理高度小于2m的完全填满，半填满和未填满的洞穴。如果初始灌浆量超过20m，则应使用水泥灌浆代替砂浆。
        ②高度大于2 m且小于4 m的未填充或半填充的岩溶洞穴应采用砂浆灌浆和夹管阀管灌浆相结合的施工工艺进行处理。倒入砂浆后钻出夹管阀和灌浆孔，然后对夹管阀管进行灌浆。
        ③高度大于4 m的半填方，或采用可变压力泵灌浆和夹管阀管灌浆相结合的施工工艺进行处理。倒入砂浆后，等待砂浆具有一定强度后在夹管阀灌浆孔中钻出夹管阀管的灌浆。
        ④以喀斯特洞穴的钻孔为中心，在33米内的正方形中放置4个密集孔，以更好地了解喀斯特洞穴的分布大小和深度。如果在3m*3m以内的稠密坑中仍发现洞穴，则表明该洞穴分布广泛。根据五个井反射的洞穴深度，选择其中两个作为灌浆孔和喷口。如果在致密钻孔的3mx3m范围内未发现任何岩溶洞穴，则表示该岩溶洞穴分布在较小的区域，将岩溶洞穴所在的孔居中，并在距钻孔1.5m处增加2个孔，只需将钢板焊接在钢保持架上的洞穴位置即可，无需进行预处理。
        本项目岩溶洞穴处境良好，最大岩溶洞穴高度为8 m。首先使用变压器泵倒入砂浆，灌浆3天后砂浆达到一定强度，然后使用套筒阀管工艺进行灌浆。
        2试桩与成桩工艺
        根据设计承载力要求，桩身直径为1000mm，桩端进入中风化岩层3.0m或进入弱风化岩层1.0m。为选择合理的桩型，本工程共进行了4根全管桩，8根旋转桩，8根试验桩，20根冲孔桩，并分析了这三种桩的桩身和经济性。
        2.1整套现浇管桩
        在实际的工程运营过程中，施工人员采用注浆桩法进行施工，其优点如下：
        ①成孔速度快。在工程运行过程中，最高的成孔速度可以达到11.5m/min，在一定程度上保证了成孔速度，有效地节省了人力和物力。

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        ②优异的环保性能。在传统的施工过程中，工作将需要相应的管理人员安装泥盆，这会对环境造成影响。但是，由于旋挖桩的直接快速开挖，旋喷桩法可以有效地保证环保干法施工项目的有效运行，真正优化工作环境，减少工程项目中的污染问题。
        ③适应性广。由于传统工程机械的重量大，在硬土层的钻孔过程中压力不足，影响了整体施工进度和效率，可以有效地保证灌浆桩施工过程中的钻孔力。
        ④钻孔易于对齐。在整个旋挖桩施工项目中，旋挖挖掘机始终可以确保良好的工作条件，并且可以进行高效便捷的桩孔对准。
        2.2旋挖桩
        具有施工精度高、桩深、垂直度大、钻孔重量大、钻杆土承载力强等优点。可以通过机身计算机进行控制，并且可以在没有其他机械配合形成孔的情况下应用于多种形式。不利的一面是：旋转钻机在钻入略微腐蚀的岩层时很难穿透岩石，并且无法形成孔。由于设计的桩端具有很高的承载力，因此必须将桩端的一部分钻入弱侵蚀的岩层中，此时只能使用一台钻孔机进行钻孔。
        2.3钻孔桩
        施工过程与旋挖桩相似，区别在于冲击机会产生孔，具有适用性更广的优势，并且可以破碎弱侵蚀的岩层。缺点是噪音污染，水和能源消耗高且施工精度低。
        3施工难点及质量控制
        3.1旋挖桩和冲孔桩的施工难点及质量控制
        桩基的施工必须严格控制质量。确定桩位后进行注浆准备以及孔的形成和清洁，水下混凝土浇筑等必须严格按照规格进行控制。由于地面条件复杂，钻孔深度深。旋转桩和钻孔桩施工的主要困难是孔桩偏斜，井壁坍塌以及井下沉积过多。该项目的解决方案主要包括以下方面：
        3.1.1钻孔前
        必须准备足够数量和优异的泥浆性能，纸浆应使用膨润土或粘土、水和增粘剂。如果在淤泥和砂质粘土层中钻井时经常发生井眼塌陷，则可以向泥浆中添加适量的纤维和胶水，以增加泥浆的稠度。
        3.1.2钻孔中
        用十字法测量两次孔的位置，并根据孔的位置偏差调整钻杆，以确保正确的定位，正确放置钻机后即可开始钻探。钻孔时镜头一次控制在大约0.50m处，有必要降低旋转钻进速度，注意铲斗的稳定性并缓慢提起。施工期间，井中的水位必须至少比地下水高2 m。钻铲斗的垂直速度应根据孔的大小和土壤的质量而定，特别是在5-8 m井段的旋转钻井过程中，需要控制面板监控垂直度，如果有偏差定要及时纠正并及时作孔记录，当孔正常形成时每半小时记录一次素材。
        3.1.3钻孔后
        至设计的孔深后，必须将钻斗固定在适当的位置并机械旋转几次。孔底部的污物应尽可能多地放入铲斗中。钻孔后仍然需要清洁孔底的污垢，该项目利用泥浆循环来排出沉积物。为确保沉积物厚度为50毫米，在吊起钢笼之前应先进行反向循环清洁。泥浆指数必须满足以下要求：距孔底500 mm以内的泥浆相对密度为1.25m，含砂量不得超过8%。
        3.2整管桩施工难度及质量控制
        施工套管桩的主要困难在于内套管的施工。该项目使用厚度为6mm的一次性内壳，以确保混凝土在浇筑过程中不会流入洞穴。施工前必须焊接整个加工区域。内衬采用对焊固定设计孔数，加工起吊点和定位钢筋，将起吊点置于钢笼内，用氧乙炔去除。
        由于衬套非常薄且易于变形，因此需要专人来指导起重机，以确保衬套的垂直度和位置不会偏离。工人手动旋转衬管的边缘和底部，以确保衬管掉落至指定深度。在严格控制上述测量值之后，成功测试了整套管桩、旋转桩和钻孔桩。没有发生像局部洞和塌方洞这样的事故。由于岩石的缘故，只有旋转桩变成了钻孔桩。
        4桩基选型
        桩基检查完成后结果表明：三种桩柱均具有良好的完整性，且桩基的承载力满足设计要求。基于测试桩的成本分析，计算出混凝土、钢材、灌浆准备、水电和水下劳动力的成本统计数据。管的总成本约为1960元/m，直径为1000mm的旋转桩约为470元/m，直径为1000mm的打孔桩约为450元/米。
        根据施工进度统计，长螺旋钻机平台可在6-8小时内完成全套管桩的施工，平均每天3根管。旋转桩的施工速度相对较慢。旋转挖掘机可以在12-18小时内完成一个，而旋转挖土桩的施工平均每天为每桩1.5根。钻孔桩的建造速度等于旋转挖出的桩的速度。
        综合考虑，在第一个开发区和其他开发人员必须急于编程的区域中，该项目使用了全套管桩。在一般地区考虑到节能、降噪和施工精度的优点，以旋转桩为首选。如果设计要求和地质研究表明桩的末端必须是弱侵蚀的岩石，则选择钻孔桩。
        5结论与观点
        从现有文献资料来看，岩溶洞穴地区桩地基施工技术尚未形成较为完整、独立、科学的体系，需要学者进行进一步的研究和讨论。本项目施工地区为岩溶洞穴地区，桩地基施工技术研究是目前桩地基领域的研究热点，如何选择合理的桩地基类型是施工的关键。采用旋挖桩的施工工法，具有施工机械化高、噪声低、污染少、省工、适应性广、单桩承载力大的优点。
参考文献
[1]蒋硕忠.灌浆材料与灌浆工艺研究[J].水利水电技术，2018(9).33-34.
[2]张艳奇.岩溶地区桩基施工技术与处理方法[J].环球人文地理.2019.17-19.
[3]尹国荣.岩溶区勘察方法及桥梁桩基施工技术[J].中国勘察设计.2016.35-38.