岩溶地区桩基础施工探讨

岩溶地区桩基础施工 探讨

朱志刚

广东建设职业技术学院土木工程系，广东广州， 510440

【摘要】岩溶地区在基础施工过程中较为复杂，存在地下水较丰富，有土洞、溶洞裂隙发育等情况。施工过程中由于溶洞、岩石裂隙发育等不稳定因素，易发生施工过程中产生漏浆，卡钻、塌孔、钻头偏移等一系列的质量安全事故，因此对岩溶地区的施工，必须要采取一系列专业可靠的施工技术措施以及安全可行的应急安全措施。本文以某在建工程为案例，通过该工程中基础施工过程中，说明岩溶地区基础类型的选择，施工过程中质量控制，以供相关工程以参考。

【关键词】 岩溶地区 桩基础 施工技术

一、引言

某工程重要性等级为二级，场地为中等复杂场地，地基为中等复杂地基，故岩土工程勘察等级为乙级。工程地基属第四系冲积地貌，总体上场地较平整，地面标高7.90~8.54m，平均标高8.35m，现场地已人工填平，主要为杂填土，局部已铺设水泥地板。根据区域地质资料，场区内岩土层主要为二迭系栖霞组灰岩、砂岩或炭质页岩，上覆土层为第四系残积土层和冲积层。

二、岩溶地区桩基础选择

目前在岩溶地区上使用使用较多的主要有：人工挖孔桩、冲孔灌注桩和预应力管桩。本工程处于岩溶发育地区，地下水位较高，岩石裂隙发育，地下溶洞分布较为密集，地下流砂层较厚，且工程靠近居民楼较近，因此人工挖孔桩、预制管桩不适用于本工程，因此本工程采用冲孔灌注桩进行工程桩施工。桩基础采用冲孔灌注桩,桩径包括Φ800mm、Φ1000mm及Φ1200mm三种,桩端持力层为中-微风化岩层。其中端承桩三种（入中风化或微风化），抗拔桩两种。

本工程基础设计全部为钻孔灌注桩，桩长不一，由于地基地质条件相对较差，特别是上部有较厚的淤泥层及淤泥质粉砂层，成孔过程中塌孔情况多，加上工程桩入岩深度较深，终孔后清渣难度较大，因此对工程桩施工质量控制要求较高；通过本工程桩基础施工，说明岩溶地区桩基础的选择，施工技术要点控制以及在岩溶地区施工过程中所需注意事项。

三、施工难点

3.1漏浆

本工程196根工程桩中，有39根工程桩底下存在各种大小不一的溶洞，且有一栋工程桩底下存在串珠溶洞，这造成了在施工中会出现孔内漏浆的现象。

处理方法：在孔口附近备足优质粘土、片石,遇到漏浆时应立即提出钻头,向孔内补浆,保持孔内浆面高度,抛填措施无效时,可向孔内填碎石灌浆然后钻孔,先将钢管伸进孔内,钢管上置碎石料斗,向洞内灌入碎石,边投料边振动钢管以防止堵塞。在遇到较大的溶洞时，工程提出使用双液注浆的方案，双液注浆施工方法:

3.1.1双液注浆，大管套小管，外管和内管同时灌注两种不同的浆液，在出浆口混合，A液为主液，B液为辅液，B液的掺入量和浓度决定混合浆液凝固时间，方便控制浆液在短时间内固化，防止不受控制扩散或流失。其中：

A液： 水:水泥:膨润土=0.8:1:0.03(80kg水:100kg水泥:3kg膨润土);

B液： 40Be°水玻璃:粉煤灰:水=0.25:0.5:0.5(25kg水玻璃:50kg粉煤灰:50kg水)。

A液与B液体积比例，根据需要控制浆液凝固时间的长短，通过地面试验确定，一般凝固时间控制在1~3min之间。

3.1.2注浆参数要求（仅对A液）：

1）注浆压力：一般0.3～0.8MPa。

2）注浆流量：一般20～80L/min。当加固部位孔隙较大时成孔后首次注浆流量可能较大，但应注意控制流量，不宜超过100L/min。

3.1.3施工工艺　　

1）成孔：采用地质钻机成孔（∅90孔）至加固体顶，然后移走钻机，分节插入注浆管，并用振动器将注浆管振冲至设计加固体底面。

2）制浆：根据试验确定的加固体浆液参量，拌浆桶配置A、B双液浆。

3）注浆提升：根据试验确定的每节注浆量分节注浆，然后提升0.33m再注浆，提升至加固体顶面注浆结束，拔出注浆管。

4）注浆量计算：施工过程中，根据试验确定的加固体浆液参量确定每节加固体注浆时间，并通过控制注浆时间来控制每孔的注浆量。具体计算式如下（用于施工前估算）:

每节注浆量=行距×排距×节深×（充盈系数1.2×孔隙率0.3）

每孔注浆量=Σ各节注浆量

5. 终止灌浆条件：a）若各节注浆时，流量小于10L/min，注浆压力超过2.0MPa，稳压时间3min，则可终止本孔灌浆；b）单节注浆量超过800L，仍满足不了a）条件，应终止本节灌浆，记录下本节深度，逐步上提注浆管重复注浆直至完成本孔注浆，仍不能满足终灌条件，可间歇2小时后再扫孔至超灌节深度部位进行重复注浆，直至满足a）条件。

3.2塌孔

钻进过程中到达溶洞或裂隙发育的位置,泥浆向溶洞或裂隙处渗漏,破坏了上部覆盖层的护壁压力,导致塌孔;当地下存在大土洞和大溶洞以及淤泥、流砂、涌水层时均易造成塌孔,严重时会造成桩机倾覆,危及人身安全。

处理措施:一般采用间断式的方法进行循环排渣，首先可保证孔底有一定量的沉渣,当遇微小的裂隙或溶洞较小可以立即进行封堵,另外可以保证泥浆具有一定浓度,防止塌孔；如果溶洞发育较为明显,并出现明显的裂隙,在施工过程中漏浆较为严重,应用护筒下放到岩层顶面,可减少漏浆量大而引起塌孔的情况发生；当发生塌孔时，首先要及时补足泥浆,设法保持孔内的水头高度,同时采用投入粘土、片石混合料等应急方法；可选择采取小冲程冲孔进行固壁,防止塌孔进一步扩大；一旦发现塌孔扩大，塌陷面积相对较小且护筒无发生位移时,及时用粘土进行回填并加固护筒后再重进行施工；当护筒口出现横向位移较大且不能纠正偏移时,首先应拔出护筒,再用粘土对塌孔进行回填,回填完毕后重新埋设护筒进行施工。

3.3 钻孔偏斜

若桩位偏移量过大,一方面基桩功能上不能满足设计荷载的要求；另一方面，容易在孔壁上生成台阶,导致钢筋笼的不能正常安放。纠偏是在岩溶地区中机械成孔灌注桩施工中最繁琐的工作,它贯穿在整个施工成孔的过程,纠偏的方法是直接关系到桩基施工的质量和进度。

处理措施:在入岩过程中要仔细观察钢绳在冲入过程中的摆动幅度情况,及时纠正钢绳跟桩孔中心之间的偏差；如发现探头石,采用小型钻机对探头石进行爆破,或者将钻架移向有探头石的一方,使用冲击锤进行高锤猛击,截断探头石；当孔位偏斜时,应马上修孔,对高度不够lm的斜孔段,可用小冲程进行修孔,在已倾斜岩面上冲出一个台阶,然后使用大冲程进行冲击。而对于斜孔段高度大于1m时,可以反复向孔内投入回填片石,反复进行修孔的措施。

3.4 断桩

由于溶洞之间是相互两桶的,在灌注时会很难测出混凝土的数量,故水下的混凝土流失得很严重时就会造成其断桩,因此这些都是产生熔岩地区桩基断桩的主要成因。

处理措施:事先做好应急准备,灌注前通知混凝土供应商保证混凝土供应,灌注现场始终保持两辆以上混凝土罐车待灌,混凝土漏失后,立即将导管随浆面下插,并连续进行混凝土灌注,若出现大方量超灌,且混凝土面不上升,可在灌注一定方量后暂停片刻,再进行灌注。

4结语

1. 对于在岩溶地区的施工，应首先应该对场地进行一次全面的观察，甲方先要聘请具有相应资质的岩土勘察单位对场地进行勘察以保证设计的可靠性。

2. 若场地相对不太复杂，可先考虑预制管桩和人工挖孔桩，这两种桩成桩速度较快，承载力较高，造价相对较低。

3. 对于位于居民区附近，地下水位较高，流砂层较厚，溶洞分布较为密集时，可采用冲孔灌注桩，冲孔灌注桩成孔速度相对较慢，且质量相对来说并不太让人满意，但是对于这种地形的工程桩施工，在施工过程中，万一发生事故时，可以以最快的速度进行处理，保证安全并减少损失。

参考文献

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