1、1冲孔灌注桩在溶洞地质施工中的处理应用摘要:冲孔灌注桩凭借着诸多优势已经成为基础承载力最普遍采用的一种形式，但在石灰岩溶地区，冲孔灌注桩会经常遇到溶洞、溶槽等不良地质现象。为此，笔者结合冲孔灌注桩在溶洞地质施工应用，并介绍了冲孔灌注桩的工艺流程及施工注意事项，并对灌注水下混凝土进行简要分析，旨在确保冲孔灌注桩的施工质量。 关键词:冲孔灌注桩；溶洞地质；施工流程；注意事项；水下混凝土 中图分类号： TU473.1+4 文献标识码： A 文章编号： 1 概述 随着建筑行业的持续发展，冲孔灌注桩已经成为基础承载力最普遍采用的一种形式。它可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层，如:各类黏性土、砂土、
2、碎砾石土、风化岩及多夹层的岩层。对地基进行加固处理，承载力的适应范围广；施工机具简单，且施工过程具有噪声低、施工安全性好等诸多优点，因而在现阶段基础加固工程中得到广泛应用。同时由于冲孔灌注桩技术要求高、工序多，在地质条件复杂时，施工难度较大及安全隐患较多。尤其是在溶洞地区，容易发生护筒内漏浆、垮孔等危险现象，因此，我们要谨慎对待。 2 工程概况 某建筑工程，建筑高度 35.42m，地勘报告显示该地基岩面以上的覆盖层为人工填土及粉质粘土石灰岩中存在岩溶现象，受岩溶现象2的影响，岩面埋深变化较大，且岩体内发育着无规律的深浅、大小不一的溶洞。经综合考虑，决定基础采用筏板基础与钢筋砼冲孔灌注桩结合的形
3、式，设计桩直径为 1100mm，共 80 根桩，桩端持力层为石灰岩层，单桩设计竖向承载力特征值：Ra3900KN。 3 冲孔桩施工流程及注意事项 3.1 施工前的准备工作 根据初步勘查，该溶洞地区地质复杂多变，溶洞的分布和发育均毫无规律，且地质勘探钻孔数量少，只能大体反映该地区的地质情况，为设计提供一个参考。现确定采用冲孔桩基础后，由于每个桩位的地质情况都有所不同，有的桩位实际地质情况跟勘探情况相差很大，造成无法判定持力层深度以确定桩长（原设计桩长仅能作为参考） ，且在溶洞地质条件下冲桩过程中容易造成偏孔、漏浆、甚至塌孔。因此须采用一桩一孔进行施工勘察，以查明桩端下石灰岩的溶洞发育及分布情况，
4、掌握溶洞所在大概位置，并根据相邻桩位钻探资料推断其范围大小，以便确定施工措施。 因本工程工期较紧，且设计布置冲孔桩时承载力要求已留有余量（窑体为圆形，桩为均布于刚度足够的筏板基下方，一座窑可允许不多于 3 根承载力不足的不合格桩） ，经相关人员讨论决定本施工勘察以钻入稳定石灰岩层 3m 以上可终孔，作为确定桩长的依据。施工勘察资料显示，本施工区域岩面起伏巨大，最浅的 57#桩地面以下 10.1m 即入岩，79#桩地面以下 10.6m 也已入岩，但最深的 14#桩地面以下 36m 进入半充填溶洞，直到 44.2m 仍无适合的完整岩层做持力层，钻探工作也因漏浆、塌孔严3重无法继续。3#、4#及 1
5、7#桩也存在类似情况。经统计共 61 根桩位下方存在着深浅、大小不一的小规模溶洞，均呈半充填状，充填物为泥沙夹角砾、碎石。石灰岩为全晶质结构，块状构造，岩石致密坚硬，岩心多为柱状。其余桩因入岩后存在可用持力层而不再下探。 3.2 技术交底 依据施工勘察资料，绘制每个孔位的地质柱状图，确定每根桩的桩身长度（见表 1） ，入岩深度，以书面交底的方式将地质柱状图发放到现场管理人员、钻机机长、具体操作人员，并组织相关人员进行学习。在每根桩冲孔之前由现场技术人员向具体操作人员口头再次强调，使现场施工人员了解溶洞所在位置、范围大小、充填情况，了解溶洞冲孔过程中可能出现的危险，制定抢险应急方案，优先确保人员
6、安全。依据施工勘察资料推断桩身溶洞大小，桩与桩之间可能存在溶洞贯通情况，施工前编制桩基冲孔计划，避免同一溶洞上同时冲击两根桩，避免相邻桩成孔、灌注时的相互干扰。 表 1 建议桩长一览表 3.3 施工工艺流程 场地平整安全技术交底桩位放线、开挖泥浆池、泥浆沟护筒埋设桩机就位、孔位校正冲击成孔终孔验收第一次清孔下钢筋笼、导管第二次清孔沉碴检测灌注水下混凝土。 3.4 冲孔桩成孔 在冲孔之前，备足成孔用水、粘土（粘土的含砂率要低） 、片毛石4（粒径约 200mm200mm 左右为宜） 、泥浆、水泥等必备材料，确保溶洞击穿时迅速补水、补浆，预防塌孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常冲孔作业。粘土、片石
7、等必备材料必须堆放在桩孔附近，冲孔遇到溶洞时能及时的回填。用于抛填填充物的机具在施工过程中应随时待命，如挖掘机、铲车、吊车等，以免发生险情无法及时实行溶洞处理措施，造成不必要的人员伤亡及财产损失。 依据桩平面图设计要求，用全站仪定位，报有关人员对桩位进行复核，验收合格后在桩位中心打入一根钢筋做桩位标记。埋设护筒并移机入位后，在地表素填土层中冲孔，注入清水，以原土造浆，在地表素填土层中循环泥浆比重控制在 1.151.2。开孔时低锤密击，反复冲击造壁。冲孔至石灰岩层时也应低锤密击，以免偏斜及破坏岩层。如发现入岩偏斜，应立刻回填片石至偏孔处上部 0.30.5m，进行复冲纠偏处理后再转入正常冲孔。 成
8、孔过程中，现场管理人员与技术人员应跟班作业，密切观察泥浆液面变化.如出现漏浆导致泥浆面骤然下降时，施工人员应马上将桩锤提起，同时向桩孔补充泥浆，抛填片毛石和粘土直至泥浆面稳定，并及时通知现场管理人员和项目负责人，然后才能恢复施工。如果在成孔过程中突然出现塌孔，所有操作人员应立即撤离工作面，并及时通知现场主管，组织抢险小组撤离施工设备，然后按照应急预案进行处理，重新组织施工。 （4）成孔后，用测绳下挂 0.5kg 重铁砣测量检查孔深，校对无误后起钻进行清孔。 53.5 本工程采用反循环工艺清孔，一次清孔采用橡胶管，一次清孔降低泥浆浓度，防止二次清孔因沉淤过厚而难以清理，以及保证钢筋笼下放顺利；二
9、次清孔在导管下放后，利用导管进行，二次清孔泥浆比重控制在 1.151.2，粘度28s，含砂率8，孔底沉渣厚度50mm。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持孔内浆液面的稳定和高度。清孔完毕后，必须在 30 分钟内进行灌注砼。 4 钢筋笼制作安装 钢筋笼现场制作，在一次清孔完毕后，吊车吊放钢筋笼。钢筋笼在井口分段焊接，单面焊接长度12d，同一截面接头数不大于 50并确保焊接质量。钢筋笼的制作应符合图纸设计和规范要求。钢筋笼的就位高度要根据设计桩顶标高并考虑钢筋的预留锚固长度来确定。钢筋笼的固定不仅要防止钢筋笼下坠，还要防止其上浮且不偏离桩中心。 5 灌注水下混凝土 5.1 水下混凝土拌和物要
10、求 本工程采用商品砼，混凝土强度等 C30，用砼搅拌运输车运至现场，导管水下灌注砼。砼必须具备良好的和易性，坍落度控制在 1822cm，砼初凝时间一般宜低于 34 小时。 5.2 灌注混凝土 （1）混凝土的首灌是保证桩质量的至关重要的环节，如果首灌控制不好，就会导致桩身混凝土中夹泥的情况，以及沉渣厚度达不到要求，使得桩不合格。要控制好首灌，首先是要计算首灌量。首灌量计算的原则是保证第一斗混凝土倒下去后能够淹没导管 30cm 深，计算方法是：首6灌量桩的截面积HV，H导管离孔底的高度（一般为 20cm）30cm，V 是导管中高出 H 部分的混凝土量，它是用来抵消泥浆反压力的。通常的首灌方法是用铁
11、丝吊住一个管塞，塞在装料斗的管口处，装好料后，将铁丝剪断，混凝土和管塞一起冲到孔底。只有在混凝土和管塞一起冲到孔底的情况下，混凝土才能保持较好的整体性，首灌效果才会好。有的施工队采用在管口放置钢板的方法，装好料后将钢板抽出，这种做法混凝土的整体性不好，首灌效果不行。管塞宜用预制柱状混凝土块，采用沙包作管塞的做法也不好。 （2）混凝土浇筑要一气呵成，不得中断，以保证砼的均匀性，间歇时间一般应控制在 15min 内，任何情况下不得超过 30min。 （3）浇筑混凝土时，为防止突然出现混凝土面下降，导引起管底端超出混凝土面而出现断桩的现象，埋管深度可适当加长。随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，
12、提升导管时应返插、拔提，导管底端埋入混凝土面以下最少 3m，严禁把导管底端提出混凝土面，否则会出现断桩。在混凝土灌注过程中，如果出现泥浆面快速下沉，应立刻将导管放至最低，并加快混凝土灌注速度，等到泥浆面稳定后，立刻用线锤测定混凝土面高度，确定埋管深度，若无埋管深度，则应拔出钢筋笼，重新回填再次冲孔。如果出现坍塌，立即停止灌注混凝土，撤离人员至安全地带，拔出钢筋笼，重新回填再次冲孔。 （4）控制好最后一次混凝土的灌注量，超灌高度控制在设计桩顶标高以上约 0.81.0m，超灌部分的浮浆层待施工承台时凿除。在混凝土灌注完毕二小时内，所有人员机械不得离开现场，随时复核桩顶标高，一7有下降现象出现应立刻
13、向项目总工程师汇报，根据实际情况制定相应措施。 （5）关于充盈系数，充盈系数在 1.15 左右为正常，充盈系数过大则不正常，这条桩应作为检测对象，宜用抽芯检测；充盈系数小于 1 则肯定有问题，如果还想用这条桩，则至少要用两种检测方法检测合格才能用。 5.3 做好检测记录工作 为保证工程质量，以下关键工序及主要工序应提请监理、业主现场验收并做好详细记录：a、桩位测放；b、嵌岩深度及桩底持力层厚度确定；c、护筒埋设、桩位对中；d、测量孔深；e、清孔后沉渣测定；f、钢筋笼制安；g、水下砼灌注。 6 结束语 总之，冲孔灌注桩有许多优点，但成桩质量也受到多种因素的干扰和制约，严重时会导致桩身承载力下降，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故。尤其是穿过溶洞时，可能遇见各种危险情况。因此，在此类地质条件下施工，要做好各种施工准备,严格按照施工流程施工，还要现场管理人员和操作人员提高责任心，密切检测，做好预防工作，尽量避免事故发生。 参考文献 1 刘刚.冲孔桩施工技术在溶洞地质区域中的处理应用J.建材与装饰(中旬刊）.2007（08） 2 王海波.冲孔灌注桩中溶洞处理施工技术J.广东建材.82010（06）
