浅谈岩溶地基冲孔桩施工方案

2016-04-14陈国帜

地球 2016年4期

关键词：岩面土洞片石

■陈国帜

（广东省地质局第六地质大队广东江门529040）

浅谈岩溶地基冲孔桩施工方案

■陈国帜

（广东省地质局第六地质大队广东江门529040）

本文通过简述了佛山市某小区在冲孔桩在施工过程中遇到不良地质情况，如土洞、溶洞等情况时所采取的相关有效措施及应注意事项等，供同类工程施工时参考，并用工程实例加以说明。

冲孔桩土洞溶洞施工处理注意问题

1　前言

在岩溶地区进行桩基础施工过程中，常常遇到不良地质的情况：出现岩面与残积土接触间的软弱带、土洞、溶洞以及基岩在水平和垂直方向的变化较大等。复杂的地质给桩基础施工造成很大困难，在选用冲孔桩作桩基础时，成孔过程中容易造成偏孔、漏浆、塌孔，导致产生严重的施工安全事故。因此在施工过程中必须制定有效的预控方案，才能确保施工顺利进行。

2　工程实例

2.1场地地质情况

佛山市某小区拟采用的基础型式为钻（冲）孔灌注桩，结构类型为框架结构，钻孔灌注桩Ra要求大于等于3000kN。

施工图阶段超前钻查明，在勘探所达深度范围内，场地地层自上而下为第四系填土层、粉质粘土层、粉砂层、淤泥质土层、粉质粘土层、粉砂层、中砂层、砾砂层、石炭系（C）石灰岩。现自上而下分述如下：

（1）第四系土层（Q4）：主要主要由粉质粘土、淤泥质土、粉砂、中粗砂及砾砂等土层组成，厚度在15.60～57.60m之间，平均厚度为28.01m。

（2）石炭系基岩：灰～深灰色、灰黑色，以石灰岩为主要，局部含炭质灰岩夹层，以中厚层为主，夹部分薄层，细～中晶结构，节理较为发育，按其风化程度为中风化。

中风化石灰岩：灰～深灰色、灰黑色，微晶结构，厚层状构造（局部为薄层状），主要矿物成份为方解石，局部含深黑色的泥炭（炭质灰岩），裂隙一般发育，局部较发育，岩芯多呈短柱状、柱状，岩体完整程度为较完整，岩石坚硬程度为较软岩～较硬岩，场地岩溶较发育，岩溶各向异性明显，竖向、侧向溶蚀交替出现，沿其岩溶发育走向、倾向追踪呈条带状分布特点较明显，以垂直溶蚀为主。经统计钻孔遇溶洞（土洞）达189个，钻孔遇洞（隙）率38.57%；表明场地岩溶发育程度为强发育。除了已经形成空间形态的溶隙、溶洞外，地层中还有一些微小溶蚀晶洞发育，破坏岩体质量，降低岩体工程性能。其中土洞9个钻孔有揭露，土洞的洞深2.20～16.20m，平均洞深为8.84m；溶洞182个钻孔有揭露，溶洞的洞深0.20～16.20m，平均洞深为2.33m。

在如此复杂地层中进行冲孔桩桩基施工，必须有严密的施工组织设计及切实可行的施工方案方可施工。

2.2施工前准备工作

（1）根据地质钻探资料及所取的岩芯，分析确定桩位所在岩层中的溶洞及其大小、数量填充情况等，制定相应的技术方案。

（2）施工前应清除表部填土，护筒埋设应至原状土内，防止跑浆、漏浆现象，以影响桩基施工质量及对后期基坑开挖产生不良影响；

（3）成立溶洞应急抢险小组，便于在遇到溶洞时能及时组织人员进行抛填黄泥或粘土包和片石，补充泥浆，避免塌孔事故的发生，同时在溶洞区域施工的桩机的枕木和走管均需加长，确保在塌孔事故时桩机足够安全。

2.3施工方案确定

（1）根据房建的地质情况及桩基直径、深度，采用冲孔桩机。确定冲孔的施工顺序；如遇到塌孔严重的，回填后再隔孔钻孔的顺序施工。

（2）土洞、溶洞处理方法：溶洞处理采用片石黄土回填、钢护筒跟进(或双护筒)、直接回填水泥冲钻3种理方法。

2.4成孔过程中的主要施工技术处理方案

（1）真接回填水泥，如遇到溶洞较小，泥浆渗漏不大，则可以采用直接水泥回填，冲机配全施工，钻机可暂停施工，注意观察水位变化，及时补充泥浆．如本法控制不了渗漏，则改用回填黄土及片石。

（2）双钢护筒，对于溶洞较大或桥位于位于重要建筑物旁边，采用双护筒法成孔。其施工工艺为：施工准备——冲击钻进——下沉外钢护筒——检孔——冲击钻进——跟进内钢护筒(至岩面)——投入粘土及片石——冲击钻进——清孔——检孔——安放钢筋笼——灌注水下混凝土。

（3）双钢护筒施工要点：

①采用双护筒法施工，当冲孔到进入溶洞时，分层投入粘土和片石，每层厚1m，用小冲程(0.5m～1.0m反复冲击，将粘土和片石

挤入溶洞，并可投入水泥烧碱和锯末，增大孔壁自稳能力。取样测试泥浆各项指标，泥浆的性能指标满足要求。

②首先用振动锤下沉外径比设计桩径大20cm，壁厚l0mm～12mm的内护筒至基岩面，以防止孔壁坍塌。

③双护筒冲击成孔采用吸泥法清孔，吸泥机管径为100mm～150mm。经过3h观察，孔底沉渣厚度不小于5cm时，即可停止清孔，灌注水下混凝土。

2.5关键工程施工技术措施

2.5.1倾斜岩面或遇孤石时的施工技术措施

由于岩溶地区岩面变化极大，岩面变化有可能是陡峭或直立的，例如ZK91号钻孔40.50～41.20m岩体半边己溶蚀，推断为陡峭溶洞侧壁，当采用冲孔桩施工时，冲孔锤易向软弱土层或溶洞偏斜，当确定己偏斜时，应采取措施修正，如向孔内填块石平衡孔底再进行冲孔:抛填厚1.5m～2.0m、粒径为20cm～30cm的片石，粒径为10cm左右的碎石和粘土块，以45cm小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛填厚0.8m～1.0m相同配比的混合物，以80cm的大冲程冲孔，反复进行，直至成孔。否则掏渣清孔后用C20水下混凝土(掺早强剂及速凝剂)封底，封底厚1.5m～2.0m，待强度达到20MPa后，再继续冲孔。

2.5.2穿越土洞、岩面、溶洞时的施工技术措施

当钻孔击穿溶洞顶板薄弱部位时，顶板较厚部位形成探头片石和台阶，出现泥浆急剧下降和钻头斜卧在溶洞内的现象，立即向孔内补充水泥浆，保持孔内水头高度，投放粘土、碎石、片石，采用小冲程冲击，并减小悬距。每循环进尺5cm～10cm，待填充物完全挤入溶洞内后，再加大冲程造孔。若采取上述措施后，孔内水位还继续下降，则应将钻机撤离。填平桩孔，再重新布机钻孔。

当冲孔经过溶洞侧壁时，易发生偏孔现象，纠偏极难，此时投入大块片石，适当降低泥浆比重，回填3m～5m后，用小冲程冲击，待钻头平稳后再加大冲程冲孔。

2.5.3漏浆和塌孔时的施工技术措施

由于未填充的土洞、溶洞或岩面，常会发生漏浆和塌孔现象。此时应采用长钢护筒跟进或在短时间内集中抛填片石、粘土、水泥，反复冲击，并向孔内注浆、补水，保持孔内水头。如出现漏浆与塌孔，采取的措施是提前备料，集中用装载机投入，补浆、补水，反复冲击成孔。

2.6施工过程中要注意问题

（1）尽量掌握桩位的溶洞、裂隙、桩位所在的位置(建筑物旁边)情况。在施工过程中可能会遇到危险情况，这就要求现场管理人员及工人对遇到溶洞时采取的处理措施十分熟悉，及时处理溶洞漏浆。在桩基施工时要准备充足的相关材料、机械，避免出现遇到溶洞时无法处理的情况。技术员、施工员、操作工人都必须对桩孔地质情况十分清楚，对他们进行细致的技术交底。

（2）钻（冲）孔灌注桩施工时需要配足钢筋笼长度，保证混凝土强度；由于桩端持力层位于④4中风化石灰岩中，应严格控制孔底沉渣厚度，要求不大于5cm，否则，应对地质报告提供的承载力参数做适当折减。

（3）分节段振打的护筒长度应为4m左右，护筒过长或过短都不好控制护筒的垂直度及坐标，如护筒直径大振打护筒时不好控制，可用工字钢烧焊扁担辅助施打。每节护筒振好后，测量工程师检测护筒的垂直度及护筒中心与桩位中心的偏差，护筒四周的高差应控制在2cm以内，护筒中心偏差不能大于5cm。

（4）为防止遇溶洞塌方时护筒被埋，冲桩的钢护筒用卡环锁定在桩架上，到溶洞顶采用小冲程以防埋锤。浇筑混凝土时，埋管不应少于3m，不宜高于6m，且最好不要在溶洞的位置拆管。

（5）由于场地溶洞及土洞发育，溶洞无充填及半充填对冲孔桩施工有一定的影响，主要表现为，当击穿溶洞顶板时冲孔锤失去阻力继续向下坠落，当操作人员察觉不到，按正常操作又向上提升冲孔锤时，向上提升的拉力与还在自由下落的冲孔锤的重力相加，极易造成钢丝绳扯断，而造成冲孔锤无法取回，桩报废，需要说明的是，这种事故在岩溶发育地方是多见的，应引起重视，因此，在溶洞发育地段进行冲孔桩施工时，控制好升锤行程和钢丝绳直径比较关键，同时密切观察浆液情况，当发生跑浆时(浆液迅速下降)，应视为与溶洞贯通。

（6）冲桩时要经常检查桩孔的垂直度，因为岩溶地区较易偏孔。穿过溶洞时桩锤冲程要控制在1m～1.5m，防止卡锤。发生漏浆要及时将锤拉起，以防塌方埋锤。