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溶洞桩基成孔方式、分类及处理工艺分析

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：边聪

[导读] 摘要：在经济快速发展背景下，国家大力建设基础设施，桩基是工程的基础，直接关系到整体质量。

        上海宝冶集团有限公司广州分公司 511430
        摘要：在经济快速发展背景下，国家大力建设基础设施，桩基是工程的基础，直接关系到整体质量。溶洞桩基具有特殊性，施工难度比较大，因此要加强研究，明确成孔方式、分类及处理工艺等，有效保证质量。文章就溶洞桩基成孔方式、分类及处理工艺展开探讨，对溶洞桩基有深入了解，不断提升工程建设质量。
        关键词：溶洞桩基；成孔方式；分类；处理工艺
        引言
        相比较于常规桩基，溶洞桩基施工面临更加复杂的情况，为了保证桩基建设的顺利开展，必须要结合溶洞情况，对成孔方式、分类及处理工艺进行全面分析。制定出一套完善施工方案，加强对桩基质量控制，为施工开展做好准备。积极开展实地调查工作，准确了解地质条件，为溶洞桩基施工提供支持。
        一、工程案例
        拟建深圳技术大学（一期）Ⅳ标一号地块在建项目有1栋南区学生宿舍和2栋健康与环境工程学院两栋在建建筑，位于深圳市坪山新区绿梓大道（规划）以东、求水领路以西、坪山河以南，兰田路以北区域及兰田路以南，深圳高级中学（集团）东校区及深圳市职工继续教育学院新校区以西区域。本工程桩基采用钻孔灌注桩，1栋为宿舍楼，无地下室，地面以上共20层，高77.100m；局部为8层，高33.750m，场地堆土还未处理，不具备打桩条件；2栋为教学楼，一层地下室、地上7层，现已开挖至基坑底，正在进行桩基施工。
        二、溶洞桩基成孔方式
        溶洞桩基成孔方式较多，如何选择要结合桩基实际情况来决定，保证具有适用性，可以满足施工需求。常见的成孔方式有旋挖成孔和冲击成孔两种，对不同成孔方式进行研究，明确优点和缺点，实现合理运用。旋挖成孔要采用旋挖钻机，用钻头底端和侧面开口上的切削刀具切削岩土，将岩土进入到钻斗内，等到装满后开始卸土，如此反复，一直钻到规定深度。冲击成孔是指用冲击式钻机或者卷扬机悬吊冲击钻头，在桩位上下往复冲击，击碎坚硬的岩层，部分碎渣会进入到孔壁内，变为泥渣，用掏渣筒掏出成孔，再用混凝土浇筑成桩。溶洞地质情况较为复杂，桩基成孔中会出现各种各样的问题，施工中遇到溶土洞要采取应急措施，保证成孔施工顺利开展，达到预期目标[1]。
        三、溶洞桩基分类
        溶洞桩基类型较多，在不同地质情况下，采用合适的桩基。对溶洞展开勘察，收集、整理相关信息，作为桩基选择的参考依据。溶洞桩基分类具有重要意义，体现出较强针对性，为施工开展提供可靠保障。明确溶洞桩基的不同类型，优化施工方案，从而达到更好效果[2]。
        四、溶洞桩基处理
        溶洞处理可以采取片石回填冲孔成桩、C15素砼回填、桩基跨越、全回转成桩、预注浆处理（预处理）、后注浆处理（后处理）等多种措施，以下对这几种措施关于技术可行性、施工造价、工期长期等方面进行分析比较：
        （一）片石回填冲孔成桩
        根据地质勘察资料及超前钻资料，溶洞的桩基施工时要配置专人密切注意桩机地盘水平、岩样和护筒内泥浆面的变化，熟记图纸、资料中标注的溶洞位置。一旦发现泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已穿越溶洞顶进入溶洞。在这种情况下，要进行补浆补水，将冲击锤提出，避免埋没。要适当增加泥浆中的粘土数量，提高泥浆密度，合理控制泥浆粘稠度。用专业机械设备将准备好的材料抛入，坚持少量多次的原则。用小冲程进行钻进，将片石击碎并进入到溶洞内壁，可以起到护壁的作用。当看到泥浆面不再下降，并有所上升，就可以加大冲程来冲击，对填充物进行冲击式挤压，堵死溶洞。如果溶洞内进尺比较快，则需要投入片石，具体投入量根据进尺速度来决定。泥浆漏失现象消失后，就要正常钻进。将溶洞顶、底板击穿后，需要使用钻锤对桩孔进行修理，主要目的是防卡钻及钢筋笼[3]。
        （二）C15混凝土处理
        半填充、无填充溶洞上部岩层有足够厚度且能够保证安全的，可使用冲孔桩基将上部岩层冲透，直接采用C15混凝土（加早强剂）灌至溶洞顶部500mm以上，确保处理密实，待砼强度达到可稳固状态时，直接冲孔成桩。因土体软弱含水量偏大，钻进过过程中塌孔时同样可采用C15混凝土回填处理。
        （三）桩基跨越
        当塌陷区（溶洞区）区域分布较为集中、地下岩溶强烈发育的地段，或者直径和危险性都较大的深埋洞体，当土层的稳定性较好时，可使用水泥浆分层分次将洞体固化满足承载要求，直接对此区域实施加大筏板区域（厚度设计定）且在相应轴线增加暗梁；对于土层的稳定性较差时，除使用水泥浆分层分次将洞体固化满足承载要求，直接对此区域实施加大筏板区域（厚度设计定）且在相应轴线增加暗梁外，考虑增加摩擦桩，增加稳定性；从而在洞侧面以移动桩位和筏板形式跨越溶洞洞群和塌陷区。桩基跨越方案可以通过设计计算，采用桩基跨越的形式，可以避免处理较大较深等复杂的地质条件，直接缩短施工工期，相对节约施工成本，同时对施工费用可以进行量化[4]。
        （四）全回转成桩
        全套管全回转钻机主要针对高回填地层、岩溶地层、地下水丰富的砂层、卵砾石地层以及沿海地区软基或硬岩地区钻进成孔、复杂破碎的填石填海地层、沿海滩涂等特殊地层和复杂环境进行全套管成孔灌注桩施工。由于钻机具有强大的扭矩、压入力，可有效对岩层进行切削，且套管本身具有护壁作用，无需回填块石或另下保护护筒，即可在完成成桩作业，目前国内已完成深度120米以上的桩基施工。全套管全回转钻机施工优势明显，环保、安全性高；钻井速度快，在一般土层条件下，速度可以达到14m/h左右；成孔质量高，不会发生塌孔现象；清孔速度快，而且比较彻底。另外施工中也出现了一些问题，要及时总结并进行分析，不断优化处理方式。
        （五）注浆处理
        注浆处理也被称之为预处理，原桩位预注浆对于砾粘土的处理可以取得良好成效，如果溶洞是塑性黏土，则黏性比较大，通过原桩位分层定量多次注浆，使桩径外范围3~5米内砾粘土固结，保证浇筑时上部黏土不回掐，大型溶洞处桩长均大于40米，溶层上部覆层均大于20米，且均为入岩桩，冲孔桩虽然能适应所有地质条件，施工成本较低，但存在入岩深度大、施工速度慢的缺点[5]。
        （六）溶洞处理方法对比

        对溶洞桩基不同处理方式进行对比，经过综合考虑后，采用第一种方案最为合理，具有较高综合效益。对不同处理方案进行研究，明确各自的优点和缺点，结合工程实际情况来进行选择，保证具有适用性。在施工过程中要善于总结经验，优化溶洞桩基处理方式，尽可能消除其中问题，提升施工效率和质量，保证对溶洞桩基进行有效处理，确保达到工程质量标准。
        五、结语
        综上所述，溶洞桩基施工一般会面临复杂情况，根据地质条件选择合适成孔方式，同时进行有效处理，保证桩基质量。分析溶洞桩基施工特点，结合具体情况来看，制定一套完善方案，确保各项工作顺利开展。桩基施工是工程建设的第一步，因此要提高重视程度，从整体上进行把握，保证溶洞桩基质量达标。
        参考文献：
        [1]陈翼.串珠状溶洞及溶蚀裂隙桩基成孔施工的建议[J].建筑工程技术与设计，2015，（30）：542-543.
        [2]王勋，曹玉露，邵伟.岩溶区多层串珠型溶洞桩基成孔综合处置施工技术探讨[J].科技风，2017，（20）：82-83.
        [3]李建垒，王林，吴满，等.多层串联溶洞地带桩基成孔质量提升[J].交通世界（上旬刊），2018，（11）：100-101.
        [4]张志飞，谢永辉，李洪玲，等.两阶段反复冲击回填法穿越溶洞桩基成孔施工技术的应用[J].建筑工程技术与设计，2020，（16）：582.
        [5]范铁军.岩溶地层桩基成孔施工技术[J].江西建材，2017，（10）：151-152.