岩溶地区钻孔桩基础施工疑难处理方法分析

2018-04-26连俊伟

山西建筑 2018年9期

连俊伟

(山西机械化建设集团有限公司，山西太原 030009)

当前，钻孔桩的应用范围较广，主要因为其对施工技术没有过多的要求，并且成孔速度较快、成孔质量较佳。所以，能够确保施工中的安全[1]。岩溶地貌，会受到地下水流侵蚀影响，构成溶蚀沟槽、溶洞，易于产生漏浆、卡钻、埋钻等情况。为此，应结合工程实际情况，制定针对性处理措施，以便不断完善施工工艺。

1 岩溶地区钻孔桩基础施工中存在的不足和处理方法

1.1 漏浆问题及处理措施

漏浆，在岩溶地层钻孔桩施工发生故障的几率较高。发生故障的原因和岩溶裂隙透水因素、桩孔和溶洞间贯通因素、钢护筒底部漏浆因素等，存在密切的联系。

处理措施：在穿透溶洞的过程中，应加强对护筒中泥浆面情况的观察，若产生泥浆面漏浆现象，需要马上将钻头提出，向孔内方向补充适量的泥浆、水，以此确保孔内水头的压力。然后，投入适量的粘土、片石混合物。岩溶裂隙较大的时候，受到透水性较强因素的影响，易于发生漏浆情况。因此，可通过加大泥浆比重方式，有效改善泥浆的粘稠度、钻进速度。钻头在击穿顶板，进到溶洞的时候，确保桩孔内水的压力适宜，于桩孔内抛填封堵漏浆混合料的方式，在小冲程反复冲砸处理后，构成新的造孔壁。钢护筒底部漏浆，继续下沉钢护筒，并且通过粘土对护筒四周缝隙进行封闭处理，避免产生地表水渗入的情况。针对无法确保水压力时，则可判定为空溶洞较大、和其他溶洞间保持相连。需立即终止钻孔操作，使用堵漏混合物抛填方式处理，最后做好钢护筒底漏浆处理工作、封堵工作。成孔过程中，一般不采用下护筒方式处理，主要因为护筒直径和锤头比较相近，容易发生卡钻情况。

溶洞处理方法，需达到强度、承载力、变形方面的要求。注浆法处理，按下—上顺序处理溶洞，将注浆管插入到溶洞下部位置，对各溶洞设置排气管，将完成配置的浆液，经注浆管注入溶洞中，直至浆液达到孔口位置；回填法，经上—下顺序，结合回填材料要求、溶洞具体状况，将回填材料置入溶洞中，然后加以回填夯实处理，确保溶洞被完全填充，并且达到强度的要求；钢护筒跟进，可分为单层护筒、多层护筒，全跟进、部分跟进，实际处理溶洞的时候，需结合具体情况，选择适宜的钢护筒跟进方法处理(见图1)。

1.2 卡钻问题及处理措施

在冲击钻孔的过程中，因为钻孔抖动动作会对孔壁构成直接影响，出现孔壁不圆情况。与此同时，受到钻孔磨损影响，没有在第一时间进行补焊处理，钻孔的直径会发生较大改变。这时，新的钻头直径较大，钻孔时会受到较大的冲程影响，使得溶洞顶板被击穿，钻头旋转无法达到提钻的效果，出现卡钻的情况。

处理措施：加土、增稠泥浆比重，增加润滑，及时更换钻头，向桩孔内回填片石，经钻进面小冲程方式处理。然后，再过渡到大冲程钻进、正常冲程钻进，转入正常的钻孔即可[2]。同时，实行溶洞顶板钻进操作时，首先需使用小冲程实行开孔，做好钻头旋转工作。待溶洞保持开口的状态，做好抛填片石、粘土块填筑操作。

1.3 混凝土问题及处理措施

混凝土泄漏的原因为混凝土密度大于泥浆密度。灌注水下混凝土的过程，孔壁侧压力加大，冲破形成的片石粘土孔壁封闭环，进而容易引发混凝土泄漏现象。

处理措施：主要经增加泥浆比重、缓慢灌注方式处理。针对高度较大、没有充填物的空溶洞，可通过钢护筒跟进方式加以处理，将达到桩径钢护筒设计要求的钢护筒，跟进到溶洞底部，旨在保证钢护筒、溶洞下层间质围岩连接，对钻孔标高进行合理设计。

1.4 偏孔问题及处理措施

由于岩面处于倾斜、台阶状态，并且受到地质(黄土层、粘土层)影响，容易发生偏孔状况。钻孔遇到探头石半边为岩石，一边为坚硬、另一边为软质，钻头发生倾倒后，就会形成偏孔。钻进时，需经土层进到基岩、溶洞底板，再合理调整钻机冲程情况，调整为小冲程进行钻进处理。然后，通过抛填土石混合物、灌注水下混凝土，确保基岩界面保持水平状态，利于成孔操作。

2 岩溶地层钻孔施工案例

以某公用建筑工程为例，其为3层的框架结构，建筑高度、跨度、楼面设备荷载最大值分别为：16 m,10 m,10 kN/m2。工程方面通过10型正循环钻孔灌注桩，钻井深度为17 m，钻机上台不能钻入。这时，⑥-2层土，为含有碎石的粘土，含量占15%足有，粒径在3 cm左右。结合以往钻孔灌注施工经验，应确保正循环施工工艺，粒径不大于15 cm碎石，在泥浆中漂排出，防止产生钻头卡死情况。⑥-2层土样中，碎石因为质地较硬的硅质岩，最大粒径控制在40 cm内，冲抓4斗土，可祛除大于10 cm碎石10块，小于10 cm较多。碎石的强度较高，钻头不能钻入。为获得具体的数据，需通过2号钻机继续试桩，而在钻入17 cm位置时，易于钻杆发生被卡死情况，这时应征求相关单位同意，实行停机处理[3]。

岩溶地层钻孔桩施工技术的难点，为确保溶洞层段可安全、有效完成成孔操作，并且不会产生卡钻、电钻等问题。针对于此，相关工作人员需提前了解桩孔地质内容，密切观察钻孔中是否存在异常，以便在第一时间对钻孔情况加以客观评判。然后，结合工程具体情况，制定完善的造壁方案、护壁方案、斜面开孔方案、穿越顶板方案等。钻孔桩在穿越岩溶地层进行施工时，做好以下几方面工作。

2.1 泥浆造壁处理方法

泥浆造壁，主要需结合溶洞内充填物类型、流塑性特点，在通过泥浆护壁施工之上，按照具体的比例，添加水泥、草袋、片石等材料。然后，经钻头冲击捣固作用，做好填充材料和泥浆在同一时间挤入溶洞、岩溶裂缝中的工作，以便构成强度达标，可连续的钻孔路径，实现最佳的泥浆护壁目的。泥浆造壁方案，一般多在洞体尺度较小、桩径较小的溶洞，可结合溶洞位置和围岩类型、填充物性质等合理使用。

2.2 钢护筒跟进处理方法

钢护筒作用机制，为定位桩基、导向施钻，并且能对孔口、孔内水头压力进行保护。施工的过程中，因为岩溶地层比较复杂，溶沟、溶槽和溶洞等保持连通的状态，如果没有合理处理，易于发生泥浆流失、塌孔、卡钻等不安全事件。为此，在钢护筒跟进作业后，需做好振动打桩锤下沉工作，经回旋钻机组进行钻孔，确保钢护筒匀速下沉。在和溶洞比较接近的时候，向孔内抛填片石、絮状物质，于钻机——抛填物轴位实行挤压处理，充分填满整个溶洞，实现护孔成桩的效果。

2.3 密闭压浆处理方法

这种处理方法，多经土体化学加固作用，通过高压输浆泵将化学浆液经灌浆导管，压入地层中，避免产生地下水流动情况。密闭压浆处理方式，能够将泥砂固结为人工石，有效改善桩基钻孔条件，促使钻孔的安全实施。施钻前，实行密闭压浆，即为采用小型钻孔设备钻孔到溶洞位置，通过高压注浆泵，将化学浆注入到溶洞砂石层，在最短的时间填满围岩裂隙，对地下水进行抑制，并且可经增加灌注低标号混凝土加速凝剂等方式处理，以此完善地质的类型[4]。溶洞内砂石固结后，使用冲击钻施钻成孔方式加以处理。