岩溶地区先填后扩支盘桩施工技术研究

岩溶地区先填后扩支盘桩施工技术研究

杨恩建1陈怀伟2杨小青3

1浙江新邦建设股份有限公司；2浙江省机电设计研究院有限公司；3华升建设集团有限公司

摘要：岩溶地区先填后扩支盘桩施工技术采用护筒跟进冲孔施工、回填粘土片石及液压挤扩支盘桩施工方法三种施工工艺。通过全程护筒跟进冲孔法确保成孔的垂直度，加强孔壁强度；通过回填粘土片石对溶洞进行封堵，防止后期浇筑混凝土时出现断桩现象；通过溶洞底部挤扩成扩大孔，形成桩身局部扩大，增加桩基与硬土层的接触，提高单桩承载能力。

关键词：岩溶地区；后扩支盘桩；施工技术

1前言：

在岩溶地区进行桩基施工非常困难，事故多，进度慢，易出现漏浆、断桩、溶洞垮塌等问题。针对这一复杂特殊的地层，目前常用的桩基施工方法有挖孔桩孔壁支护施技术、钻孔施技术和护筒跟进冲孔桩施工方法。挖孔桩孔壁支护施技术施工工艺简单，技术要求较低，所有桩孔的开挖可同时进行，施工速度快，成本低，但挖孔桩孔壁支护施技术同时也具有其局限性，桩长需在20m以内，只适用于溶洞较小（溶洞高度一般在5m以内）且溶洞水位较低的无较厚砂砾层或砂层桩基地层中使用[1]；护筒跟进冲孔桩施工方法适用于高度在10m以上且呈充填、半充填状态的大溶洞，并且采用内钢护筒沉放穿过淤泥、砂砾堆积层、溶洞区域，增强桩基护壁强度，保证混凝土正常灌注，有效防止塌孔、断桩现象，但此方法对溶洞填充要求高，填充必须完全密实，填充质量将很大程度上影响桩的承载能力。

2工艺原理

本技术针对岩溶地区特殊的地层，结合采用护筒跟进冲孔施工、回填粘土片石及液压挤扩支盘桩施工三种施工工艺，采用抛片石、粘土并挤压的方法对溶洞进行封堵及加固处理，采用支盘机在溶洞底部做成支盘，最后采用导管法浇筑混凝土成桩[2]，形成一套岩溶地区先填后扩支盘桩施工工艺。

采用冲击式钻机带动一定重量的冲击钻头，在设定的高度内使钻头提升，然后空放使钻头自由降落，反复冲进并且穿透岩土基层，将其破碎成孔，冲碎的钻渣一部分被挤入孔壁，使孔壁更加密实，同时每成孔一端距离，护筒跟进一端距离，进一步防止流砂、塌孔，循序渐进，从而使桩孔得到规则的断面和相应的孔深。

当冲孔至溶洞底部位置时，先不进行钢护筒的跟进，采用吊入支盘机进行挤扩形成支盘状孔洞，待支盘状孔洞形成后再跟进钢护筒[3]，后期进行桩体混凝土浇筑时，在支盘状孔洞处形成扩大的混凝土桩身，支撑在溶洞底部，充分利用桩身范围内溶洞以下部位的硬土层，扩大了基桩与硬土层的接触，达到提高承载力的目的。

3施工工艺流程

岩溶地区先填后扩支盘桩施工工艺流程如图1所示：

图1岩溶地区先填后扩支盘桩施工工艺流程图

4操作要点

4.1冲孔成孔

1.选择冲击行程和冲击频率[4]

选择冲击行程为0.78~1.5m，冲击频率为40~48次/min。

2.护筒跟前应设置护筒跟进导向装置，护筒周围用粘土夯实，以防止钢护筒跟进过程中，桩位发生倾斜，影响桩基成桩质量[5]。护筒跟进导向装置示意图如图2所示。护筒跟进法施工如图3所示。

图4挤扩支盘成型设备主机图

4.5桩芯结构施工

1.钢筋笼主筋用直螺纹套筒进行连接，接口连接时采用单面搭焊接，焊接长度10d，钢筋笼主筋与加强环电焊，钢筋笼主筋与螺旋筋用火烧丝绑扎[6]。

2.安装导管、储料斗

技术要求：混凝土导管利用三脚吊架吊起安放，下导管时应缓慢放下，先将导管直接放入孔底，然后再往上提起，保持距离孔底30~50cm的距离，连接螺栓松紧自如，密封胶圈应完好无损，隔水栓距水面0.2m～0.3m，要求操作时间在0.5h以内。

3.导管法水下混凝土浇灌

1）导管开工前先进行压力水密性试验，并提供合格证明，导管竖向连接成导管柱时必须保证垂直，接头处采用密封圈垫予以密封；

2）首批混凝土下落后应连续浇筑，控制成孔完成至浇注混凝土之间的时间小于2h；

3）泵送混凝土不能直接送入导管内，以避免高气压挤出导管节间橡胶垫形成漏水，影响桩身质量；

4）施工中要勤测勤察做好记录，出现异常情况及时处理，防止断桩现象，确保桩身混凝土一次成型。

5效益分析

5.1技术效益

本技术将护筒跟进冲孔施工、回填片石及液压挤扩支盘桩施工三种施工工艺合理结合，实现溶洞地区桩基顺利施工并大幅度提高桩基承载力，通过对施工环节的全面控制进行成孔施工，通过边灌注混凝土边提护筒和导管成桩，完成岩溶地区的基础工程，具有较高的技术效益。

5.2经济效益

本技术采用护筒跟进法冲孔，采用护筒护壁，避免由于溶洞塌孔造成的断桩等事故，减少了混凝土的浇筑方量，避免了由于断桩造成后续弥补费用，节约成本，具有较好的经济效益。

5.3社会效益

本技术适用于多种复杂地质的基础施工，尤其针对贵州贵阳、广西桂林等地多溶洞地区的复杂地层，采用本技术能有效避免由于溶洞塌孔造成的断桩等事故，具有较好的社会效益。

5.4环保效益

本技术在临时设施周围设置排水沟，在搅拌站设置污水沉淀池，对施工废水进行沉淀处理，不污染水资源。

6结论

岩溶地区先填后扩支盘桩施工技术适用于岩溶地区桥梁、高速公路、工业建筑及民用建筑等桩基工程，尤其适用于大溶洞地区基础工程施工使用。经过实际工程应用得到如下结论：

1本技术将护筒跟进与挤扩支盘桩合理结合，溶洞填满夯实后，采用支盘机在溶洞底部扩孔，后期浇筑混凝土成桩后，溶洞底部以上桩身形成支盘状桩身，充分利用溶洞以下部位的硬土层，形成支点摩擦端承桩，达到提高承载力的目的。

2本技术采用支盘机在溶洞底部挤扩做成支盘状孔洞时，上部孔洞由钢护筒保护，解决了液压挤扩支盘桩桩体缩径的问题。

3本技术采用掏渣法进行清孔，清孔时用冲击钻头低冲程反复拌浆，使孔底成渣悬浮便于掏出。

4本技术采用冲击成孔，利用锤头自由下落冲击岩土成孔，与钻孔相比，冲击成孔孔底操作要求易于保证，且有利于控制桩身垂直度，尤其是破碎有裂隙的坚硬土和大的卵砾石所消耗的功率小，破碎效果好。

5较泥浆护壁而言，全程护筒跟进解决了泥浆护壁方法在击穿溶洞时漏浆的问题，可减少补浆的施工步骤，该方法不仅可以更好的防止流砂、塌孔，加快成孔速度，减少成孔成本，同时减少泥浆对土体的污染。

参考文献：

[1]武维承，武熙.挤扩多支盘灌注桩及其施工技术[J].太原理工大学学报，2002，33（3）：238-241.

[2]徐至钧，张晚玲.新桩型—挤扩支盘桩的施工与应用[J].石油工程建设，2002，28（3）：18-21.

[3]宋冰泉，张国梁.大直径挤扩支盘桩工程技术的研究与应用[J].中国公路，2013（8）：60-63.

[4]苗晋强.竖向承载挤扩支盘灌注桩工程应用研究[D].同济大学，2005.

[5]彭安玲.挤扩支盘灌注桩技术及其应用研究[J].企业技术开发，2011，30（7）：65-67.

[6]葛忻声，陈然.软土地区挤扩支盘灌注桩现场试验研究[J].岩土工程技术，2002（4）：187-190.