岩溶较强发育地区钻孔灌注桩施工技术研究

岩溶较强发育地区钻孔灌注桩施工技术研究

何玮

云南滇中保障房建设有限公司 云南省昆明市 650000

摘要:现如今,我国现代建筑行业的发展迅速,使用新材料新技术越来越广泛,但是在建筑工程中,钻孔灌注桩的地质施工仍较为常见,遇到复杂地质条件(尤其是岩溶地区),容易出现偏孔、塌孔、卡钻等安全问题,难以保证施工的安全和质量,针对这一问题,该工程以具体的案例分析为对象,研究了钻孔灌注桩在我国岩溶地区的应用及其施工管理技术与其质量风险控制的应用等相关技术问题。

关键词:钻孔灌注桩;护筒;岩溶;溶洞

引言

岩溶发育的地区由于长期的受到地质溶蚀的作用,形成了较多的地质溶洞,在岩溶发育地区的建筑工程桩基溶洞处治施工必须定期做好对地质溶洞勘查,掌握地质溶洞的特点,制定一套科学的地质溶洞勘查和处治的方案,保障溶洞处治工程施工的质量。本篇文章通过实例介绍了房屋建筑工程岩溶发育重点地区的钻孔灌注桩溶洞处治施工质量风险控制的要点,通过分析桩基溶洞处治的实例,为后续相关溶洞处理工程的实施提供了借鉴。

1、岩溶区钻孔灌注桩施工特点分析

1.1地质条件

岩溶地区是典型的喀斯特地貌,由各类可溶性变质岩层,诸如岩盐、石膏以及其他石灰岩等物质所组成,在遭受地下水流常年侵蚀的各种因素影响下,容易产生大量溶洞以及较大的沟槽。云南地处卡斯特地貌地区，在埋土钻孔地区灌注桩基岩施工的过程中,极易出现引发较大的埋土漏钻、塌孔以及埋土漏浆等的现象。少数的岩溶地区相应的灌注桩基岩具有凹凸不平的表面,且这些岩石较为坚硬,对桩基施工的实际速度和质量造成严重的制约,且"v"型的岩石极易将施工钻头卡住,引发较大的倾斜孔。云南省2013-2017年棚户区改造项目嵩明县杨林工业园区龙保片区经详细地质勘查，报告显示溶洞见洞率44.6%，属于岩溶强发育地区，经专家论证后，确定采用旋挖钻孔灌注桩。

1.2钻孔灌注桩施工特点

钻孔混凝土灌注桩一般是直接在固定的桩位上用各种机械工具进行成型钻孔或者用人工挖孔,在孔内安放钢筋、灌注钻孔混凝土而进行钻孔成型的灌注桩。与其他预制桩相比,灌注桩在设计上具有完全不受地层和坡度变化的限制、不根据需要接桩和人工截桩、节约大量钢材、振动小、噪声小等特点。钻孔灌注桩主要适用于在各种砂性土、黏性混凝土、碎、卵石等各类混凝土层和岩石上人工修筑各种类型的施工墩台和基础,常用于建筑工程的建设中。但由于这种大型钻孔混凝土灌注专用桩的整体施工过程质量在实际的施工中往往受项目所在地物理地质、水文地质、施工工艺等诸多因素的影响较大,施工过程质量控制的难度较大。

2、施工工艺

2.1钻孔灌注桩定位后需确保钻头垂直度，以免出现桩身偏斜等问题

2.2桩基内钢护筒的制作,钢护筒壁厚一般为δ=12~18mm的钢板,孔深10m以下时一般采用12mm厚的钢板,孔深10m以上时一般采用14~18mm厚的钢板,焊缝全部为双面坡口,每节钢板制作孔的长度一般为4.5~7.5m,制作完成后内钢护筒的内径一般为d′=d+20cm(d为内钢护筒设计制作桩径)外钢护筒的内直径为d=d+40cm,制作好后将内钢护筒运至施工现场。

2.3对于岩溶地区的钻孔灌注桩的施工,必须根据需要进行逐桩超前溶洞打钻,施工前,要认真地研究一桩一孔的施工勘察报告等资料,逐桩超前分析溶洞桩径以及范围内溶洞的具体情况,掌握范围内溶洞的分布、大小、深度、填充状态等。结合地勘资料,编制出具有针对性的溶洞应急处理方案和措施,并根据范围内溶洞的情况逐桩超前制定溶洞施工应急处理方案。

2.3在进行钢筋笼吊装前先进行成孔深度测量并记录数据，钢筋笼吊装完成后再次进行孔深测量，一旦发现孔深数据前后有较大差距，需将钢筋笼提起再次进行清孔，以保证孔底沉渣厚度满足规范要求。

3、施工过程中遇到的问题及处理措施

3.1漏浆

钻孔溶洞施工的过程中,要认真仔细观察溶洞侧向泥浆的情况,进入整个溶洞空隙时会容易发生溶洞侧向漏浆的现象,泥浆会迅速流进整个溶洞的空隙。如果发生溶洞侧向漏浆时,继续的钻进很容易塌孔。漏浆的处理方法和措施:1)如果发现溶洞侧向漏浆时,应立即停止泥浆冲孔,马上向溶洞补充一定量的泥浆防止溶洞侧向塌孔,并及时根据地勘的资料和溶洞的预案情况采取措施对溶洞进行处理。2)如果溶洞侧向漏浆的速度较慢,可以按照施工方案的规定比例回填素混凝土与片块石的混合物,填充物在稳定后应均匀地回填至整个溶洞以上1m左右,稳定后方可继续进行溶洞施工,此时要考虑采用小冲程。3)如果发现溶洞侧向空洞较大,回填素混凝土与片块石的回填混合物施工效果不理想时,可以考虑采用护筒跟进回填素混凝土的施工方法,待回填素混凝土初凝后继续进行溶洞施工。4)必要时,要考虑采用全钢护筒跟进的施工方法进行溶洞的处理。

3.2塌孔的处理

灌注过程中,一旦发现护筒内部突然涌出泥浆,即为塌孔出现时的表征,并且泥水水位会迅速下降,同时伴有气泡产生,出现以上情况,可以判定出现了坍孔问题。除此之外,如果发现探头深入的深度与之前的测量深度不符,也表明出现坍孔情况。引发灌注桩坍孔的主要原因种类较多,主要的原因包括:①溶洞充填物自稳定性差,在桩基施工中,旋挖桩基钻具升降过程中对孔壁溶沟溶槽中充填物、溶洞填充物不断冲刷扰动易造成孔壁坍塌。②未及时进行补浆,或孔内出现承压水,钻孔通过的砂砾等形成强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。③由于护筒导管埋置过浅,下端的孔口可能出现漏水、坍塌或上端孔口附近的地面受到雨水浸湿被泥浆泡软,或者使用钻机直接将水接触在护筒上,由于钻机振动过大使得孔口迅速坍塌,扩展从而形成较大坍塌的孔。④在松软的砂层中由于钻进进尺速度过快。⑤吊入钢筋骨架时碰撞到了孔壁。在钻孔工程和灌注桩的施工中,对于所发现的坍孔情况,必须根据实际的情况加以及时识别和准确的判断,例如护筒的底脚如果施工时发生了漏水,会严重影响灌注桩工程作业的进展,如果发现孔内水位差明显减小,破坏孔内原来的平衡也可能会导致出现了坍孔。如果施工时发现了坍孔问题没有持续或停止的发展,没有持续或停止的发展趋势,应及时采取措施，如回填C15混凝土，待混凝土初凝形成有效护壁后反复进行钻孔，以避免坍塌进一步发展，同时对桩身质量也有较好保证。如果发现坍塌的部位较深,应及时将护筒导管拔出,防止事故扩大化或严重化。

3.3成桩质量检测

根据勘察报告内容，在本工程中溶洞较多部位的桩全部进行了小应变检测。因地勘孔揭露的地质信息与桩机大孔存在差异性，在施工过程中，当桩机钻头进入预定持力层后仍然出现溶洞。针对这类桩提前了预埋声测管，待桩身混凝土终凝后进行声波投射检测，确保桩身施工的质量。在进行静堆载实验时，专门选择存在较大溶洞及勘察报告显示桩端持力层下方存在孔洞的桩位，确保这类存在风险隐患的桩位承载力均能满足设计规范要求。

结语

钻孔灌注桩作为建筑工程桩基施工中常用的施工方法,在一些地质复杂、构造特殊的地质和岩溶洞较多和发育状况复杂地区的灌注桩施工中,会经常地遇到各式各样的地质问题,导致在施工中经常性地发生卡钻、偏位、塌孔等现象,施工的质量非常不易控制。因此,在一些地质溶洞较多和发育复杂的地区进行工程桩基钻孔灌注工程施工前,需充分掌握和了解其地质和溶洞的信息,制定合理的钻孔灌注施工方案和组织,施工中多观测、多检查记录,分析其出现问题的原因,根据地质和溶洞的发育变化情况及时采取各种科学的处理和措施,通过不断的总结和改进完善施工的方案,确保灌注桩施工的质量稳定可靠。

参考文献

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