浅述广和泵站桩基溶洞灌浆处理及成桩施工

李志成

摘要：介绍了广州市引水工程广和泵站，泵房段基础溶洞灌浆处理过程。由于该工程地质情况复杂，地下溶洞较多，有的高达18米，施工中对溶洞采用灌浆法处理成桩，取得了比较好的效果。

关键词：溶洞 灌浆 成桩

一、工程概况

广和泵站位于珠江西航道，广和大桥侧，是广州市建设北部水系引水工程的前期工程。该泵站采用4台500kw潜水泵抽水，单机流量为8m3/s，与后期续建的白云湖联通，建成后将大大改善石井河流域水系水质。同时也是广州市实现青山碧水工程的一个重点项目。

该泵站基础为混凝土灌注桩，根据工程地质勘察报告，场地内岩土层自上而下为分布第四系冲积层，残积土层和石炭系灰岩。石炭系灰岩，岩质坚硬，岩溶发育较多，在泵房段35个桩孔中，通过超前钻，发现有19个钻孔溶洞，最大洞高18米，最小洞高0.4米，多为无充填性溶洞，部分溶洞呈串珠状育，有四层溶洞。

溶洞按其填充状态分为空的，半填充的和完全填充的三大类。按其填充物的性质分为：粘性土、砂砾和稀土三类，按其透水情况，可分透水和不透水两类。本工程地下水主要表现为积散土层空喜性潜水和岩溶裂隙水，细中粗砂层，其透水性强，灰岩中溶洞较发育，其透水性及其含水具有不均匀性。在溶洞裂隙发育地段水量丰富，孔隙水与岩溶水有较密切的水力联系。根据超前钻勘察情况，施工单位从技术、经济方面综合考虑比较，选择采用了水泥粘土注浆处理，取得了较好的效果。

二、溶洞灌浆

泵房段桩基溶洞处理，钻孔前先对场地进行平整，以便移机。桩孔定位后，在桩孔中心处架设施工平台，进行超前钻，超前钻使用￠100㎜直径钻头。在超前钻钻孔时，要注意观察钻机进尺。如突然加块，孔内泥浆面缓慢下降，一般为填充性溶洞；另外一种情况，当钻孔时，出现泥浆面突然下降,进尺无阻力,应为空洞型溶洞，在广和泵钻基桩工程中，19个钻孔溶洞均为空洞型溶洞，现场利用灌浆法处理方案。

1.灌浆前的准备工作

根据超前钻钻孔记录，绘制钻孔平面布置图及每条桩地质柱状图，详细掌握溶洞出现的位置，由此推断溶洞的范围大小，结合水文地质资料综合分析。并进行注浆设备的调试，制浆池拌制浆体。

2.灌浆材料的配制与施工

灌浆用的水泥必须符合质量标准，不得使用受潮结块或过期的水泥，一般采用硅酸盐水泥，早期强度高，硬化快，泥土利用粘性好的粘土。对全空洞的溶洞，按照1︰10︰10（水泥︰粘土粉︰水）配制，对个别粘土填充性溶洞，采用1︰0.8（水泥︰水）配制。灌浆时，通过超前钻孔进行注浆。浆泵性能应与浆液类型、浓度相适应。灌浆压力一般采用1Mpa，容许工作压力应大于最大灌浆压力的1.5倍，用高压喷射注浆机注入，灌浆作业必须连续进行。灌浆孔停止吸浆后，延续灌注5min。溶洞灌浆7天后，开始冲孔，由于前期将溶洞已填充，冲孔护壁效果很好，对后来的混凝土灌注量偏差也不大。

三、成桩施工

1.成孔施工

本工程基础桩径为1.2 m，采用冲击钻机冲孔施工。冲孔前，进行桩机定位,并用全钻仪精确复测好各桩孔中心坐标，然后进行钢护筒安装就位，钢护筒内径比桩径大0.3 m，单节长度2 m。应记录好护筒顶标高，以便测孔深，桩底高程时用。护筒顶面应高出地面0.3 m，高于地下水位标高2M以上，在整个施工期间护筒应保证垂直，不得翻浆、漏水和下沉。冲孔用泥浆，可利用性能良好的粘土，也可用膨润土拌制。在桩机周围设置制浆池、储浆池、沉淀池，形成泥浆循环系统。先进行试配泥浆稠度，对试验桩进行观察。检查护壁稳定性。泥浆质量不合格往往是引起塌孔的主要原因，施工时，每班都要对孔内泥浆的比重、漏斗黏度等指标进行检测，以保证孔内泥浆质量处于受控状态。成孔施工应一次不间断地完成，不得无故停机，施工过程应做好施工原始记录。成孔完毕至灌注混凝土的时间间隔不应大于24h。成孔过程中孔内水头压力比地下水位地水头压力大20kPa左右。本工程由于在超前钻时，已对溶洞进行处理，进行冲孔时，根据冲孔记录，没有出现异常情况，进尺均衡。钻孔达到设计基岩后，入岩0.5 m，即进行清孔，对孔径、孔深、孔型和孔底岩层地质是否符合设计要求，报经监理工程师检查验收。

2.清孔掏渣

成孔后，应用掏渣法进行清孔，清孔的目的是降低泥浆稠度，达到水下灌注混凝土的要求，降低后的泥浆稠度一般为1.1～1.2。清孔应分二次进行。第一次清孔在成孔完毕后进行；第二次清孔在下放钢筋笼和混凝土导管安装完毕后进行。掏渣时，开始将稠度降为孔内泥浆稠度的一半。由孔底翻浆清孔，可用手摸无2~3毫米大的颗粒时，再采用高压水插到孔底，将泥浆冲稀，达到清孔标准，清孔结束时应测定孔底沉淤，孔底沉淤厚度应符合设计及有关规范规定。

3.钢筋笼的制作与安装

对进场的钢筋要有出厂合格证，并按规定送检，确保材料质量。钢筋笼制作采用螺旋式点焊成型。在终孔之前，钢筋笼要提前制作成型，为使钢筋笼下到孔内时不靠孔壁而有足够的保护层，在钢筋笼主筋上每隔２m左右对称设置四个“钢筋耳朵”。钢筋骨架在制作场分段制作，运到现场分段焊接，利用吊机垂直吊入孔内，保护层以钢筋耳环控制，在桩的骨架顶用Φ16∽20的钢筋固定控制标高。钢筋笼到达标高后，牢固地将对称焊在钢筋笼顶部主筋上的四根吊筋与孔口护筒相焊接，以防掉笼或浮笼。

4.导管组拼及吊装就位

导管安装前应进行拼组和水压试验，试验时的压力应不小于灌注时导管可能承受的最大压力的1.5倍，导管应自下而上加以编号并标示其长度。吊放导管时位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼，导管下口距孔底为0.3m。

5.灌注混凝土

清孔结束后孔内应保持水头高度，并应在30min内灌注混凝土。①控制好混凝土配合比，原材料的规格化是配合比中各种材料合理搭配，保证机口混凝土达到质量的基础。进行配合比搭配时，骨料中的石子以5--20mm为宜，便于混凝土在浇筑过程中泥浆下的扩散，保证导管间混凝土的相互掺合交融。②控制好混凝土的坍落度，混凝土坍落度、扩散度是保证导管均匀上升的关键。混凝土坍落度控制在20--21cm最好，此时扩散度已达到39--40cm。混凝土的搅拌应充分，水量宜少，谨防混凝土的“沥稀”。③ 灌注混凝土，混凝土灌注前，再次校核钢筋笼标高、孔深、泥浆厚度，检查有无坍孔现象，待符合要求后即可开盘灌注。桩基混凝土采用导管法浇筑，按照灌注水下混凝土的规范要求，先向漏斗内灌一盘不低于混凝土等级的水泥砂浆，于隔水球周围,防止粗集料卡球堵塞导管，再继续拌混凝土将漏斗和储料斗装满,混凝土的初存量必须确保首批混凝土入孔后导管埋入混凝土中的深度不小于1m，灌注中导管埋入混凝土的深度不得小于2m，导管应勤提勤拆，一次提管拆管不得超过6m， 。灌注开始后应紧凑连续地进行，严禁中途停灌，混凝土灌注面应高出桩顶设计标高0.5m以上，以便清除浮浆，截除桩头，确保混凝土质量。灌注过程中要指定专人认真详细填写灌注记录。

结束语：混凝土灌注桩的施工，应根据地质勘察报告，进行综合分析，特别对有溶洞的地基，采取合理的施工措施，确保成桩，才能保障基础工程的质量，同时对整个工程的工期也是一个有力的保证。