对广西喀斯特地貌旋挖钻孔灌注桩施工技术应用的探索

徐成明

摘 要：我国喀斯特地貌分布广、面积大。其中尤以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的喀斯特区之一。建筑物常常用岩石作为基础持力层。以往的施工技术往往采用人工挖孔桩，速度慢，安全隐患多，已不适应现代建筑要求的安全高效理念。本文阐述了广西喀斯特地貌特点以及旋挖钻孔灌注桩施工技术的应用，对存在的问题进行了分析，提出改进措施和建议。

关键词：广西喀斯特地貌；旋挖钻孔灌注；质量问题

一、旋挖钻孔灌注桩施工技术简介

旋挖钻孔灌注桩，工程上简称旋挖桩。旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。

二、旋挖钻孔灌注桩施工技术的控制要点

（一）工艺特点

1、可以用一些较为先进的电子技术设备进行定位，从而确保桩孔位置的精确；然后对于机架的垂直度进行调整，从而确保钻孔的质量。

2、旋挖钻机在施工过程中移动较为方便，通过机器两侧的履带可以进行便利快捷的移动。

3、旋挖钻机的工作效率较高，并且成孔的直径、深度都较为广泛。旋挖钻机的成孔直径在0.8-3.2m。工作效率相对于一般的钻孔机而言是其四倍甚至更高。

4、旋挖钻机在施工过程中能够对于泥浆进行循环使用，并且对于能够干成孔的地质中速度更快。其在作业过程中所发出的噪声较小，所造成的环境污染较少，效率高。

（二）广西喀斯特地貌特点

1、在地表的水沿着地表的裂缝下渗，一旦其溶蚀的深度到达100m 时便形成了落水洞。

2、由于地面的高度上升，使得溶洞与地下河上升，其被抬出地表以后便形成了石林以及干谷。

3、伴随着地下溶洞的形成从而使得地表发生塌陷，根据塌陷的深度以及面积不同将塌陷分为两种，如果塌陷的深度小而面积大，则称其为陷塘；如果塌陷的深度大而面积小，则称其为坍塌漏斗。

4、地表水流顺着岩层内的节理面以及缝隙下流，然后发生溶蚀，就会形成溶沟，使得原先的石灰岩被溶蚀成为石笋以及石柱。

5、在地下水的長期侵蚀作用以及地下力作用的情况下形成了天生桥以及坡立谷。

6、落水洞中的地下水在下落以后到达含水层然后发生了横向流动，使其形成溶洞。

三、工程实例

柳州恒大翡翠龙庭项目位于柳州市鱼峰区东环大道168号，地质为典型的喀斯特地貌。一期工程于2014年2月开工，售楼部桩基础和3#-7#楼桩基础全部采用旋挖钻孔灌注桩技术施工，由十一冶建设集团有限责任公司承建。售楼部桩径0.8米，3#—7#楼桩径1米，桩长14米—40米不等，桩总数量约450根。由两台徐工XR220型旋挖机和一台金泰SD20型旋挖机施工。

四、施工中发现存在的质量问题及解决方法

（一）卡钻、埋钻、掉钻头等

1、原因及预防措施：引发埋钻的原因主要有以下几点：钻孔时期进尺太长或孔壁坍塌，造成钻头被埋入孔中；在操作过程中由于机械的操作失误或者孔口发生塌陷，从而使得钻头以及钻杆被埋入地下；提钻时遇到堵塞或施工钢丝绳拉断，造成钻头和钻杆埋在孔中。预防措施：在对钻井进尺长度控制的基础上，形成特色钻井泥浆护壁工艺调整，以保证孔壁稳定性；钻头和其它碎片离开孔口放置，围绕嘴的顶部压紧套管，封闭表面的水；加强对于卷扬压力表的监测，确保垂直钻井过程中钻孔的垂直度，当钻探发现其压力发生变化时及时调整方向；经常检查钢丝绳的状况，处理变化；在施工过程中对于一些较为重要的机械设备元件进行定期的检查和保养。

2、处理方法：埋钻、卡钻事故的预处理 对于溶洞内有填充物的，充填物为灰岩、碎石及软塑或流塑状的黏土，要保持泥浆水位，防止钻头在钻进底部灰岩时，充填物坍塌，造成埋钻事故。

（二）塌孔

1、原因分析级预防措施：泥浆选择不当加上泥浆比重不稳定，使得泥浆相对密度不够；护筒的直径过小，并且长度不够；由于筒状旋转钻机将钻头向上提出浆料液体的时候会在钻头的下部产生“真空”，并且在钻头进行提升的时候筒中的泥浆会与下部的筒壁发生摩擦，在孔壁与泥浆的冲刷作用下其很容易导致孔壁的坍塌；水头的压力较小或者其出现承压水；在钻孔时后等待灌注的时间过长；钻头的钻速过快或者其发生空钻的时间过长，都会导致坍塌。预防措施：在对于坍塌问题进行预防时首先注意的一点往往是对于泥浆的选择，要根据所处区域的土层不同而选择不同的泥浆，从而最大程度上保证钻孔的质量，并且对于施工过程中会用到的材料进行严格的选择；在对于护筒进行加固的时候一定要确定好其位置，确保两者同心，如果地下的水源水位变化较大，这时候应当对于护筒进行升高，从而使水头增大；如果在进行作业的区域其土层较为松软那么应当在钻孔时适当的降低其速度，确保在土层中钻孔钻速的均匀；在钻孔完成以后一定要及时进行补浆，进行灌注的时间也应当控制好，应当使其不超过3.5h。

2、处理方法：对于无填充物而且较小的溶洞，可向溶洞内填入片石、黏土和水泥，使得填充物高出溶洞顶板 1m。钻机采用不进尺慢钻操作，将填充物挤入溶洞，从而封堵住可能存在的渗漏，以形成稳定的孔壁，并防止偏钻。对于大量漏浆的溶洞，可以向内泵入混凝土，填充至溶洞上方1m处，待其初凝后继续钻进。对于相互连通的特大溶洞，为减少混凝土的灌注量，可以钻孔至大溶洞时，向孔内抛入块石，然后用低标号混凝土灌满，待混凝土有一定强度时再继续钻进。

（三）孔底沉渣过多

1、原因分析：清孔未净，工序质量控制不到位，清孔泥浆比重过小；钢筋笼吊放未垂直对中，碰刮孔壁泥土坍落孔底，待灌时间过长，泥浆沉淀，又不采取措施再清孔；沉渣厚度测量的孔底标高不统一。endprint

2、防治措施：进行循环清理的时间应当大于30min，在对于孔洞进行清理时应当选取质量较好的泥浆进行清孔，并且对于泥浆的比重进行严格的控制。进行初灌时应加大混凝土量以便于提高灌孔时对于孔底部的冲击。在成孔以后应当尽快的将钢筋笼导管下到孔内，以防孔底沉渣沉淀太多。

（四）斜孔及钢筋笼偏斜

1、产生的原因及防治措施：混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大；导管发生挂笼现象，混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；桩孔倾斜，钢筋笼随之而变形，增加了混凝土上升力；钢筋笼与孔口固定不变，在自重及受压时将铁丝拉长而下沉；或钢筋笼自重太轻，被混凝土顶起。防治措施：可采用吊装加套等方法顶住钢筋笼上口；混凝土面接近笼底时要控制好灌注速度，尽可能减少混凝土从导管底口出来后对钢筋笼的冲击力；混凝土接近笼底时控制导管底的高度。

2、处理方法 ：斜孔事故的预处理 要采取正确合理的钻进方式：在溶洞顶部的灰岩层岩面变化较大，灰岩呈现斜面的情况下，在钻进到灰岩溶洞层时需要换为筒钻，在扫孔后下钻，且在起初钻进灰岩地层时要“减压钻进”。

（五）断桩、夹泥、堵管

1、原因分析：初灌时堵管，开盘混凝土坍落度过小或拌和不均匀，导致粗骨料相互挤压密实而堵塞导管。灌注过程中堵管，导管漏气，密封不严，使泥浆渗入；灌注时间过长，上部混凝土近初凝，泥浆中残渣不断沉淀，使混凝土的灌注极为困难；浇注混凝土过程中，突然灌注大量的混凝土使导管内空气不能马上排出，可能导致堵管；混凝土级配不好、和易性差或离析导致堵管；导管清洗不到位，内壁粘结混凝土，使导管孔径变小造成堵管；浇筑过程中埋管过深。

2、防治措施：如發生堵管在导管上部可用钢筋疏通，如发生堵管在导管下部，上下抖动、振击导管；采用二次埋管办法：a.采用砂浆重新埋管3m 后继续进行水下浇注混凝土施工；b.导管底端加底盖阀，插入混凝土面1.0m 左右，导管料斗内注满混凝土时，将导管提起约0.5m，底盖阀脱掉，即可继续进行水下浇注混凝土施工。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，混凝土坍落采用18-20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m 和小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8-10m时，应及时将坍落度调小至12-16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注2m?砼左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，《建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于1。

五、解决效果

通过对现场钻具的改进以及正确的操作方法指导，该工地溶洞地层钻进过程中塌孔事故采用灌注低标号混凝土方法完美解决。没有出现埋钻、卡钻以及斜孔等事故，且钻进效率较高。成功地实现了旋挖钻机在溶洞地层的钻进，降低了以往人工挖孔的施工成本，更安全，更高效。以5#楼ZK-36桩孔为例，该桩直径1米，孔深34.8m，在26～30.5m为溶洞，溶洞横跨约4.7m，成孔时间不到20h，灌注混凝土35m?，钢筋笼下放顺利，孔竖直度良好。

六、结语

旋挖钻孔灌注桩施工技术在我国是近几年才推广使用的一种较先进的桩基施工工艺，在广西的应用起步就更晚。加之复杂的喀斯特地貌，更为这种新技术的推广增加了障碍。但经过对工艺不断的改进、总结和完善，在实际施工中也取得了非常理想的成果。相信，旋挖桩施工技术必将在广西区得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]方成；穿越复杂溶洞地质的钻孔灌注桩施工方法[J].国外建材科技，2013，29（3）：44

[2]陈旭，李家稳，潘枝旋；几种特殊地质条件下的桩基础施工技术研究[J].山西建筑，2013（16）：19.endprint