岩溶地区钻孔灌注桩施工技术问题探究--中国期刊网

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岩溶地区钻孔灌注桩施工技术问题探究

发表时间：2021/6/18 来源：《基层建设》2021年第6期作者：岳俊伟

[导读] 摘要：由于岩溶地区土溶洞容易发育并且含有丰富的地下潜水，所以建筑物的基础一般选取桩基础，而在岩溶地区进行桩基础施工时，施工机械的选择、成孔和成桩工艺是一个难点，施工过程中会出现不可避免的各种困难，难以保证桩基成孔和成桩的质量和承载力，所以在岩溶地区采用桩基施工是整个建筑施工过程中决定性的一环，岩溶地质下建筑物桩基础多采用钻孔灌注桩的成孔方式，本文通过对岩溶地区钻孔灌注桩基础施工技术进行研究，主要得

        山东正元建设工程有限责任公司山东济南 250014
        摘要：由于岩溶地区土溶洞容易发育并且含有丰富的地下潜水，所以建筑物的基础一般选取桩基础，而在岩溶地区进行桩基础施工时，施工机械的选择、成孔和成桩工艺是一个难点，施工过程中会出现不可避免的各种困难，难以保证桩基成孔和成桩的质量和承载力，所以在岩溶地区采用桩基施工是整个建筑施工过程中决定性的一环，岩溶地质下建筑物桩基础多采用钻孔灌注桩的成孔方式，本文通过对岩溶地区钻孔灌注桩基础施工技术进行研究，主要得到成果有：经过工地调研和资料分析，总结适宜于岩溶地区钻孔灌注桩的施工机械主要有三种：冲击钻机、旋挖钻机和全回转钻机，并分别在岩溶地质条件下的穿越技术、施工工艺改进及施工要点进行探讨。
        关键词：岩溶地区；钻孔灌注桩；施工技术问题；
        1引言
        岩溶，主要是指地下水和地表水对可溶性岩石的化学溶解和机械破坏的地质作用。由这一地质作用所形成的地貌，在国际上又称喀斯特地貌。地表水及地下水通常情况下会对可溶性岩石产生溶蚀的影响，此时就会引起一系列不同形状及大小岩溶地貌现象，包括地下河、岩溶裂隙、落水洞、漏斗、岩溶洼地等地貌现象。长期以来，由于喀斯特地区地层结构复杂，岩面起伏不定呈波浪形，溶洞内存在软、流塑填充或者无填充等情况，施工中存在许多不可预见的因素，岩溶的勘察误判率较高，因此在喀斯特地质条件下桩基础施工具有周期长、成本高、事故频发等特点，一直是困扰工程施工建设的难题。桩基施工不当导致地面塌陷、断桩等质量事故不仅会造成巨大的经济损失，甚至还会危及现场施工工人的生命安全。如何有效减轻岩溶危害、保证岩溶地区的桩基工程顺利进行，成为亟待解决的关键技术难题。
        对这一问题，目前国内外已开展了一定的研究，但大多局限于案例分析，研究手段相对单一，缺少对灌注桩施工所涉及的各个环节展开分析以及对存在的问题从机理上的揭示，更未提出系统性的解决方案。鉴于这种现状，本文以施工工艺为核心，针对岩溶地区灌注桩施工的全过程，系统地从岩溶地质特点、施工工艺及质量控制、施工事故处理三个方面进行全方位的总结、研究，提出综合性的切实可行的解决方案，确保施工安全，保障施工质量。
        2冲击钻孔穿越技术施工
        （1）高度小于1.0 m的处理方法
        对小溶洞，且溶洞内多存在填充物，为此，在穿越溶洞前抛投粘土、碎石等，并反复采用小冲击力将回填物挤入溶洞内，可以防止穿越溶洞后出现漏浆，一般回填至溶洞顶部0.5～1m，这样反复抛投，直到钻出溶洞后正常钻进即可。
        （2）高度在1.0m～3.0m 的处理方法
        对大溶洞，除了要抛入一些粘土、片石，同时还要加入袋装水泥，用冲击钻机对溶洞钻孔，然后将其填充物填入溶洞，反复冲钻，将填充物填到整个溶洞后即可正常钻进。填充物因掺入了水泥而形成一定强度，反复操作后会让孔壁的能力增强，一来可以防止孔内部坍塌，二来防止浇筑混凝土后，由于压力过大，压垮孔壁造成的断桩和混凝土漏失严重等问题。
        （3）高度在3.0m～6.0m的处理方法
        对于这样一个大溶洞，一般都是先填粘土、碎石和袋装水泥混合填筑过程。在钻井过程中发现泄漏时，首先应及时补浆，同时反复填孔内抛粘土、块石，当泥浆泄漏严重，应向孔内大量内抛粘土、石头和水泥混合填料和泥浆，可顺利通过溶洞。然而，由于此类溶洞基本为强烈发育洞穴，采取上述措施很可能仍难以成孔。即使成孔，但孔壁停滞周期太长或混合填料的构筑不足以支撑混凝土浇筑时所产生的侧压力，造成混凝土流失现象，出现断桩和混凝土严重超灌的问题，为此应向孔灌注C15混凝土直至灌注至溶洞顶部表面1～2m 位置的混凝土达到强度继续钻。为了节省混凝土用量，在灌注混凝土中填充粘土，可用粘土、碎石和袋装水泥混合填料在一定程度上反复冲击挤压，然后浇注混凝土。无论是否填充，皆可以用上述方法处理。

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        （4）高度大于6.0m 的处理方法
        对于这样的一个超大溶洞，一般位于深且横向发展，还可能连通隐藏的地下河，钻孔肯定会有严重的泄漏，漏浆时没有时间来充填料浆，会造成大范围的塌陷，危及设备和人员安全；即便能及时充填料浆，孔不会出现坍塌，但只填满了粘土、石头和水泥混合填料反复冲挤措施，因溶洞高度很高，很难完成桩施工，如果选用溶洞充填混凝土的处理方法，因溶洞的大小未知，灌注混凝土也将一个未知量，因此从安全的、建设成本等方面的考虑，对此类超大溶洞的钻进施工方法的保证，应选择钢护筒跟进法。
        3.全回转钻孔穿越技术施工
        复杂软弱地层条件下全回转全套管钻孔施工技术的原理是：利用全回转钻机的动力设备夹紧套管进行360 °全回转钻进，在压入力和扭矩的共同作用下将套管压入土层深部，首节套管带合金刀头，在钻进的同时切割硬质土层或障碍物，配合履带吊和冲抓斗将套管中的岩土取出。遇到大的漂石或孤石时可用十字冲锤将其砸碎再取出。套管钻至设计标高位置后，即可进行后续成桩作业。其技术特点为：
        （1）利用全套管超前支护代替泥浆循环护壁和护筒，保证孔壁不坍塌、孔径和垂直度满足设计要求，降低混凝土充盈系数，同时免去传统工艺中的泥浆制作与外运等费用，降低了施工成本、节约环保。
        （2）采用全回转钻机代替传统冲孔机冲击锤，一般情况下钻进速度可达14 m/h，复杂软弱地层及喀斯特强发育区域可达7 m/d，成孔效率显著提升，较传统方式缩短2/3的施工工期。
        （3）在套管钻入地层的同时，利用吊机沿套管内壁释放冲抓斗至孔底实现冲抓取土，免去了传统工艺中的泥浆循环清孔等工序，加快了施工进程，施工全程绿色、环保。
        4.旋挖钻孔穿越技术施工
        穿越溶洞具体措施：（1）在钻孔桩施工前，应根据地勘报告及设计图纸要求，对较大溶洞或连通性溶洞，深度大于0.5m 和小于3m，可采用由静压化学灌浆法进行先处理。待岩溶溶洞加固体达到一定强度后，进行开钻施工。（2）对于裂隙处、设计图纸或方案中未采取注浆方式处理溶洞以及施工中新发现的溶洞或裂隙，采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞或通过裂隙部位时，填充低标号混凝土，在一定间隔后再钻入洞内。宜采用 C15 混凝土回填，为了提高混凝土的强度和节省施工时间，在混凝土中加入一定的早强剂可以提高混凝土的早期强度。混凝土回填高度应穿过溶洞及裂隙部位，上下部位宜超出 50cm。为保证回填充填效果，利于旋挖钻成孔，混凝土或砂浆回填后，待混凝土稳固后可直接钻进成孔。（3）当溶洞发育时，出现大量的大型溶洞桩，在施工中采用毛石多层嵌套管。在工程钻柱的基础上，在施工前钻孔，确定埋设位置和数量的钢套管，然后根据埋钢套管的数量进一步确定孔的直径。通常情况下，内、外护筒内径为 15cm 之间的差异，和内护筒内径与设计桩径之间的误差 0.15m。
        5.结束语
        本文通过对岩溶地区钻孔灌注桩基础施工技术进行研究，主要得到成果有：经过工地调研和资料分析，总结适宜于岩溶地区钻孔灌注桩的施工机械主要有三种：冲击钻机、旋挖钻机和全回转钻机，并分别在岩溶地质条件下的容的穿越技术、施工工艺改进及施工要点做了总结。
        参考文献：
        [1]张艳奇.岩溶地区桩基础施工技术研究[D].昆明：昆明理工大学，2011.
        [2]石振明，沈丹，彭铭，等.岩溶地区桩基施工溶洞处理技术--以吉安永和大桥桩基施工为例[J].工程地质学报，2015，23（6）：1160-1167.
        [3]刘科.岩溶地层钻孔灌注桩施工质量控制[J].江西建材，2015（3）：80-82.
        [4]杨杰.旋挖钻干法成孔施工在岩溶地区的应用[J].山西建筑，2017（24）.