飞来峡防汛综合楼冲孔灌注桩施工处理技术

梁广防

(广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东省清远市　511500)



飞来峡防汛综合楼冲孔灌注桩施工处理技术

梁广防

(广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东省清远市511500)

摘要：结合飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心综合楼建设工程，对该工程采用的混凝土冲孔灌注桩基础的施工工序及遇到溶洞时的施工处理技术进行阐述，并对采用不同方法浇筑的泥浆护壁冲孔灌注桩进行了检测。根据检测结果建议精确掌握场地工程地质条件，提出在溶洞地区建设的工程应加大对超前钻阶段的资金投入。关键词：泥浆护壁；冲孔；灌注桩；溶洞；施工技术

飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心综合楼位于清远市新城B25号区银泉大道东侧，场地平坦，部分位置有溶洞。该综合楼属于一栋12层及地下1层的综合大楼，框剪结构，总建筑面积10 808.6 m2，建筑总高度为55.7 m，建筑基底面积为883.3 m2。经综合考虑，该工程桩基础采用混凝土冲孔灌注桩[1]。

1地质概况

场地位处珠江三角洲冲积平原区，属冲积平原地貌单元。在勘探孔深度控制范围内，岩土层按地质成因从上至下由第四系素填土、冲积土、残积土及白垩系基岩组成[2]。

(1) 素填土：灰褐色、黄褐色，湿，松散，欠压实，填料为粉质黏土，局部压碎石、混凝土块。

(2) 冲积层：根据土的组成成分及物理力学性质分为如下2个亚层。

1) 粉质黏土：棕红色、灰黄色，稍湿，可塑，黏性较好。

2) 中砂：灰色，中密，饱和，石英质，含黏粒。

(3) 残积土(粉质黏土)：棕红色，硬塑，砂岩风化残积而成，遇水易软化，黏性一般。

(4) 微风化灰岩层：青灰色，碎屑结构，层状构造，岩芯呈短柱状，岩芯大多节长5～30 cm不等，裂隙稍发育，见方解石细脉，敲击声脆。

2桩基础概况

采用冲孔灌注桩基础，桩基要求嵌入微风化岩1 m，持力层要求大于3倍桩径的完好基岩，桩基共有37根(补桩1根)，桩身混凝土强度等级为C30，见表1所示。该工程桩基础施工的重点和难点是溶洞处理。

表1　桩基参数表

根据设计要求，该工程桩端支承岩为微风化岩。根据地质勘察报告提供的地质条件，桩端成孔工艺及入岩深度按下述情况处理：若桩端持力层为微风化炭质灰岩时，保证桩端进入持力层不小于1 m，此种情况均按冲孔成孔灌注桩施工。

3施工方案

3.1灌注桩施工流程

灌注桩的主要工序[3-4]包括：桩位放样、埋设护筒、护壁泥浆拌制、造孔、清孔、钢筋笼制作、水下混凝土灌注、泥浆(余渣)外运等。其施工流程如图1所示。

图1　钻孔桩施工流程示意图

3.2灌注桩施工放样

测量放线工作是施工中重要的也是关键的一道工序。在原基准点和水准点的基础上建立施工控制网。根据施工场地的实际情况和施工放样的方便、快捷，采用平面控制网建成二级附合导线控制网，水准网建成三等线形网。

3.3灌注桩的护筒埋设

该项目采用人工挖孔钢护筒，测量放线定位后，在桩位上，按桩的尺寸采用人工进行挖孔，进尺1～2 m左右，然后埋设钢护筒，采用十字交叉法定位控制，埋设完毕后，再对桩位进行复核。

3.4护壁泥浆的拌制

泥浆在成孔过程中的作用是固壁、维护孔壁的稳定，防止土体坍塌，悬浮残碴、冷却和润滑钻头等。采用优质黏土制浆，有必要时掺加工业用碱(0.5%～1.0%)或其他配剂调整泥浆性能，以利护壁。

泥浆储存容量按日施工桩数最大用量的体积的倍数来考虑，泥浆分3级储存，新旧泥浆隔开。泥浆采用泥浆泵输送。

3.5灌注桩的成孔

成孔是冲孔灌注桩施工中的一道关键工序。根据地质资料和设计要求，该项目投入3台冲孔桩机，在覆盖层特别是在亚黏土层中快速成孔，冲击钻机(CZ型和卷扬式)在岩层中正循环钻进冲击成孔，利用泥浆泵压送高压泥浆通过泥浆管从孔底喷出，与冲碎的渣土混合，然后不断由孔底向孔口溢出，如此连续钻进、排渣形成桩孔，保质保量完成施工任务。

当桩孔施工进入基岩时，每进尺约500 mm，则取样1次，以便分析并作为准备终孔验收的依据。施工过程中经常检查桩孔垂直度，孔壁垂直度偏差<1%。

成孔过程要注意确保桩全断面入岩，在桩入岩时要用探锤进行全断面探触，同时捞取岩样。

3.6灌注桩的清孔

在造孔至设计深度后，为了把沉积在桩底的沉渣清出，需要对孔底进行清渣以保证冲孔桩的承载力，提高桩的质量。该工程采用导管法进行清孔。清孔过程中，用泥浆泵通过直导管向孔内泵送优质泥浆，以保持液面稳定，防止塌孔。

3.7钢筋笼制作及吊放

钢筋笼的加工和制作集中在钢筋加工场进行，钢筋笼的总长度根据超前钻资料及地质勘察资料确定，钢筋笼吊放入孔内固定应该符合相关规定要求，并注意防止卡挂导管。

3.8灌注混凝土

(1) 导管的选用

导管采用直径Ø280 mm、壁厚6 mm的无缝钢管，导管长根据实际情况确定[5]。

(2) 混凝土的浇注过程

水下混凝土的灌注应该在最短的时间内完成，并根据桩长及是否有溶洞，确定混凝土的用量，导管下好后，根据孔内泥浆指标和沉淀层厚度进行必要的二次清孔。

(3) 桩基施工偏差控制

根据相关要求，桩直径偏差控制在±50 mm以内；垂直度偏差控制小于1%。

4溶洞处理

根据冲击时锤头下落情况，是否返水，来确定溶洞大小；同时还可以根据采上来的芯样特征，大致判断溶洞是否有充填物，半充填？全充填？针对不同的溶洞形式(大、小，空洞、填充物的力学指标不同)采取不同的措施。

4.1大溶洞处理

本项目采用片石掺加黏土回填的方法处理，溶洞高度小于3 m的大中型溶洞，溶洞无填充物或半填充物都用该方法处理。

在采用正常成孔方法施工时，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入稻草、水泥和锯末，以增大孔壁的自稳能力。施工时需密切注意观察钻机工作情况、场地变化情况和护筒内泥浆面的变化[6]。

4.2小溶洞处理

如遇到小型(高度小于1 m)或多层溶洞(多层串珠状小溶洞)时，则采用注浆填充物的方法处理，注浆填充法也可用于各种有填充物的溶洞。

根据超前钻孔柱状图，找出最大溶洞，如果溶洞为连通溶洞，只需对其中最大的溶洞进行注浆加固。注浆时注浆管必须插入填充物底部，然后边注浆边缓慢上提，提管速度不宜太快，渗透半径控制在允许范围内[7]。

4.313号桩施工情况

2012年9月3日开始冲孔作业，9月12日完成作业。在孔深23.1 m时出现漏浆现象，现场代表协商确定，进行回填水泥、黏土和片石重复冲孔作业，重复冲孔长度为135.5 m。冲孔有效长度34.2 m、入岩深度1.5 m、中间穿过岩层厚度7 m。在注浆期间发生漏浆现象，设计混凝土用量为29.9 m3、实际混凝土用量为376 m3、超填346.1 m3。 从以上施工情况结合ZK1、ZK7勘探孔可见，该桩底下存在较大的溶洞[8]。

5桩基础检测

桩基础为泥浆护壁冲孔灌注桩共38根(含塔吊基础1根)。根据经相关单位审定的桩检测方案，要求在38根中选24根做低应变检测、选7根做抽芯检测，选2根做静载试验。见图2所示。

图2　桩基础布置图　　单位：mm

5.1检测结果

(1) 低应变检测：除4号桩为Ⅲ类桩外，其它均为Ⅰ、Ⅱ类桩。见表2所示。

表2　　　　飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心工程桩身结构

注：Ⅲ类桩属桩身存在明显缺陷的桩，应采取其它方法进一步抽检确定其可用性。

(2) 抽芯检测：除13号桩出现空桩外，4号及其它桩抽芯完整。见表3所示。

表3　飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心工程基桩钻芯法检测初步结果汇总表

(3) 静载试验：满足设计要求[10-11]。见表4所示。

表4　单桩竖向抗压静载试验检测结果汇总表

(4) 13号桩检测

13号桩在做低应变检测结果显示符合要求，但在做抽芯检测时发现空桩现象，随后对13号桩进行注浆补强。按规范要求进行了扩大检测处理，并要求设计单位进行复核计算，结果显示单桩竖向承载力满足原设计要求。

(5) 沉降观测：符合规范要求。见表5所示。

表5　各观测点累计沉降量表

6结论

该项目桩基础总桩长(不分桩径)约为974 m，预算合价约为86万元(不含钢筋造价)，经济性较强。由于对溶洞估计不足，施工期用于对溶洞处理增加的材料费约为306万元。泥浆护壁冲孔灌注桩能满足在溶洞地区施工的质量要求，且具有较强的灵活处理方案。

7建议

项目在超前钻设计时共设19个勘探孔，共发现9处有溶洞桩。在后期施工过程中发现实际溶洞情况更复杂(22处有溶洞桩)。建议在溶洞地区建设的工程加大对超前钻阶段的资金投入，精确掌握场地工程地质条件，遇有溶洞位置需充分估算混凝土用量，防止发生漏浆情况时无混凝土可注。溶洞地区桩基础预算编制需结合勘探情况，予以充分考虑。

参考文献:

[1]广东省源天工程公司.飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心桩基础工程[R].广东:广东省源天工程公司，2012.

[2]广东省建科建筑设计院.飞来峡水利枢纽防汛生产调度中心超前钻勘察报告[R].广东:广东省建科建筑设计院，2011.

[3]何铁,陈琳. 岩溶发育地区冲孔灌注桩成孔技术研究[J].山西建筑，2007(12)：114-115.

[4]卢春名,刘宝臣,向志坤.岩溶地区冲孔灌注桩施工技术措施初探[J].露天采矿技术，2009(01)，58-60.

[5]甘延续.岩溶地质钻孔桩灌注施工技术探讨[J].工程与建设，2012(01)：106-107,134.

[6]张建新.岩溶地区桥梁桩基础设计与施工[J].交通世界(建养、机械)，2013(12)：272-273.

[7]杨明.浅析岩溶地区溶洞的处理方法[J].四川水泥，2014(08)：91.

[8]陈明付.试论冲孔灌注桩的施工工艺与质量控制要点[J].河南建材，2015(04),158-160.

[9]郑达勇.岩溶地区的冲孔灌注桩施工技术探讨[J].山西建筑，2014(15)：63-65.

[10]陈如意.岩溶发育地区钻孔灌注桩施工质量控制[J].路基工程，2012( 08)：35-36.

[11]龙少林.双排组合灌注桩在广济涌水闸重建工程中的设计与应用[J].西北水电,2011(03): 57-59.

Technology of Punching Cast-in-situ Pile construction of Feilaixia Flood Prevention Complex

LIANG Guangfang

(The Administration Office of Feilaixia Water Conservancy Project of Guangdong Province, Qingyuan, Guangdong511500,China)

Abstract:In combination of construction of the complex for flood prevention, production and dispatching center of Feilaixia project, the working procedure of the punching cast-in-situ concrete pile foundation applied to the complex and the treatment technology of foundation in condition of the karst cave are described. Meanwhile, the punching cast-in-situ concrete piles, with their wall protected by slurry, built by application of different methods are detected. The detecting results demonstrate that the engineering geological conditions of site shall be learnt precisely and cost of investigation by drilling operation for project to be built in karst cave region shall be increased. Key words:wall protection by slurry; punching; cast-in-situ pile; karst cave; construction technology

文章编号：1006—2610(2016)03—0041—04

收稿日期：2016-05-04

作者简介：梁广防(1983- )，男，广东省阳江市人，工程师，从事水利工程及房建施工管理工作.

中图分类号：TU473.1

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.011