浅谈岩溶地区冲孔灌注桩施工的若干问题

■江俊健 ■建龙工程咨询有限公司，福建 龙岩 364000

1 工程概况

该工程为某金融大厦冲孔灌注桩工程，共有123根冲孔灌注桩，设计持力层为中风化灰岩，地层中有溶洞及土洞存在，作为持力层的岩层厚度不小于5米，桩底进入持力层为50㎝，桩径为1．2米。

冲孔灌注桩施工工艺程序是:场地平整→桩位放线、开挖泥浆池、浆沟→护筒埋设桩机就位、孔位校核→冲击成孔→界岩、终孔验收→钢筋笼制作、下钢筋笼和钢导管→二次清孔、测沉渣厚度符合设计要求→灌注水下混凝土→成桩养护。

2 成孔中产生塌孔的原因、预防和处理

(1)产生塌孔的原因有:①由细砂、卵石及泥质卵石组成的砂卵层为透水层由于冲击力和地下水的作用破坏孔壁土层结构导致塌孔;②冲孔过程中遇溶洞或土洞，泥浆面迅速下沉，失去泥浆对孔壁的侧压力，孔壁土体粘聚力减弱，以致孔壁产生塌孔、埋钻，甚至破坏整个孔位引起地面塌陷;③泥浆的粘性较差，泥浆的密度较小，没有起到泥浆护壁的作用也是造成塌孔不可忽略的因素。

(2)预防和处理:①采用含砂率低、粘性良好的粘土造浆，护筒应高出自然地面50㎝以上，增大水头使孔内水侧压力增加;②根据桩机的分布、桩机的移机路线以及地勘柱状图，将袋装粘土及袋装水泥分散在各桩机周围，在场地相对中心的位置挖两个备浆池，将性能好的泥浆抽到备浆池作为补浆备用，冲孔过程中，如遇溶洞，泥浆面下沉，在最短时间内将准备好的片石、黄土或水泥填充溶洞后，再补浆，以防塌孔，一般土洞、溶洞洞顶击穿后桩孔中泥浆很快下降，直至孔中的泥浆停止下降，并慢慢上升，此时可用冲锤进行适当挤压，反复抛块石、粘土、水泥直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止，最后补充泥浆再重新成孔，溶洞较大的最好等1～2天后再重新冲孔成桩;③根据柱状图所示透水性砂卵层厚度，准备好若干个钢护筒以能护住砂卵层长度为宜，采用钻锤冲击的方法将护筒埋入，护筒之间焊接顺直牢固;④另外，若塌孔引起地面塌陷，土层较松软，重新成孔还会塌孔时，应采用护筒跟进的方法施工。

3 成孔过程中产生偏孔的原因、预防及处理

(1)成孔后不直，出现垂直偏差，其原因是:①冲孔中遇大孤石探头石或在有倾斜度的软硬地层交界处、岩石倾斜处。②桩机安装稳定性差，桩机所处地面软弱或软硬不均。

(2)防治措施:①在冲孔过程中，要及时复核桩锤钢丝绳位置，如发现偏位要及进纠正，要多次向孔底抛直径20～30cm的块石纠斜，否则容易偏孔。然后低锤快打严格控制钻进速度，造成一个平台后再提锤猛打;②严格控制钻进速度，先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地或用型钢加宽桩机底座设置可靠的固定设施③如果孔位岩石倾斜度较大或岩质软硬相差较大可直接灌注混凝土，待混凝土达到一定强度后再重新钻进，若还不能纠正垂直度，应在浇筑混凝土的基础上，在混凝土面上加5㎜厚钢板，待混凝土达一定强度后再施打。

4 桩基断桩的原因、预防及处理

(1)桩基断桩的原因:①导管轻微漏水，导管内存在气压，造成堵管，导致灌注中断;若重新灌注，则混凝土内存在浮浆夹层造成断桩;②导管埋入混凝土太深，造成堵管，导致灌注中断;若重新灌注，则混凝土内存在浮浆夹层造成断桩;③混凝土含砂率偏小、和易性欠佳等因素，造成导管堵塞，导致灌注中断;若重新灌注，则混凝土内存在浮浆夹层造成断桩;④灌注混凝土时，孔壁侧压力增大，超出孔壁与相邻溶洞(或土洞)间隔离层承受能力，混凝土面骤然下降，导致导管出口在在混凝土面上，于是后浇筑混凝土与已下沉混凝土面间夹杂一层泥渣，造成断桩。

(2)防治方法:①导管安装前预先试拼并作好标记，安装导管时须按试拼时的状态对号安装，所有的法兰盘接头均须垫入5-7㎜厚的橡胶垫圈，安装时须对正放平，拧紧螺栓;②导管不要埋入混凝土内过深，导管埋入混凝土深度为2～6米③;严格控制混凝土配合比、和易性等技术指标;④混凝土灌注过程中严密监测混凝土面上升速度。

5 孔底沉渣厚度偏大的原因、预防及处理

(1)孔底沉渣厚度偏大的原因:①清孔过程中未摇动导管，清孔时形成单一循环水路使孔底泥浆不能均匀循环导致孔底沉渣厚度不均匀，不符合设计及规范要求。可用小型空气泵连接吸泥管送风将孔底沉渣抽出或通过边清孔边不断摇动导管，将孔底沉渣清出;②封底失败，由于首批混凝土数量过小，孔底的沉渣厚度大等原因导致首批混凝土灌入孔后，未实现水下混凝土封底的现象，称为封底失败，封底失败后应立即停止灌注，灌斗容量应能满足初灌量的要求，开始灌注混凝土时，导管底部距离孔底的距离宜为300～500㎜，及时对孔内混凝土进行清理地面稳定性较好的，应采取导管内安装高压风管进行二次清孔的方法;③钢筋笼在起吊、运输和安装时钢筋笼变形，下笼时碰撞孔壁，大量孔壁砂石土脱落后沉至孔底，二次清孔时未能将孔底松散泥石清起;④清孔过程中，泥浆比重降低孔壁压力减小，经处理的溶洞及土洞处孔壁泥石发生塌落沉入孔底，二次清孔时未能将孔底松散泥石清起。

(2)防治及处理措施:①清孔过程中多摇动导管使孔底泥浆均匀循环，将孔底沉渣带出;②钢筋笼放置在平坦坚实的地面上以免产生弯曲变形，钢筋笼各节点焊接牢固预防起吊、运输过程中发生变形;③采用含砂率低、粘性良好的粘土造浆;④灌斗容量应能满足初灌量的要求，导管底部距离孔底的距离宜为300～500㎜，确保首灌量冲击力将泥浆与孔底沉渣冲挤上来;⑤用小型空气泵连接吸泥管送风将孔底沉渣清出。

6 灌注第一批混凝土时钢筋笼上浮原因、预防及处理

(1)钢筋笼上浮的原因:设计桩顶标高与自然地坪高差大，钢筋笼与自然地坪间存在很长一段空孔，吊筋太长而刚度不足，钢筋笼在较深的孔中受较大浮力作用，再在首灌量混凝土浮力作用下将钢筋笼顶起。

(2)防治及处理措施:①在钢筋笼顶部套钢管与护筒焊接，阻止钢筋笼上浮;②准确计算导管埋深和已浇筑混凝土标高，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3米时，应及时稍微将导管提至钢筋笼底端以上，以防混凝土自导管流出后冲击力较大，推动钢筋笼上浮，导管提升后，提升段混凝土与钢筋笼有一定握裹力，从而阻止钢筋笼上升。

7 结语

本人在某桥梁冲孔灌注桩施工过程中，严格执行桩基技术规范，通过对成孔、钢筋笼制作与安装、混凝土灌注三个环节的质量控制，该桥梁工程冲孔灌注桩声测及动测检测结果均达合格以上，123根桩中有81根桩身完整达一类桩，42根桩局部有轻微缺陷不影响结构承载为二类桩。由于土洞、溶洞的影响以及冲孔灌注桩施工的隐蔽性，还有更多的问题需要我们去探索。