淺談巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁處理技術(shù)
2016-12-05
0 引言
巖溶發(fā)育于碳酸鹽巖等可溶性巖地區(qū)，由地下水和地表水對可溶性巖石的破壞和改造作用及其形成的水文現(xiàn)象和地貌現(xiàn)象。在地基基礎(chǔ)工作中，溶洞處理就是重要的一項工作，若處理不當就會影響工期并對整個工程質(zhì)量產(chǎn)生不利的后果。所以在巖溶地區(qū)施工必須先了解可能出現(xiàn)溶洞的各種情況，并制定相應(yīng)的處理方案，盡量避免發(fā)生事故及減少事故造成的損失，以利于工程的順利進展。
1 工程概況
某工程位于杭州市五常街道，擬建建筑主要包括3幢5-8層建筑，2#、3#樓一層地下室，1#樓無地下室。估算最大單柱荷載8層為10000kN，5層為5500kN。
2 工程地質(zhì)條件
根據(jù)已有的詳細勘察資料和巖溶勘察資料，擬建工程的巖性主要為寒武紀夾層與互層狀白云巖層組，屬于覆蓋型巖溶，隱蔽性較好。場地內(nèi)灰?guī)r溶洞較發(fā)育，溶洞大小、形態(tài)及埋深不一，絕大部分充填灰黃-棕黃色、可塑-軟塑狀粘性土，含少量角礫和碎石，個別溶洞無充填物、鉆探施工時漏水嚴重。其中有六個孔埋深>40m出現(xiàn)溶洞，漏水嚴重或者溶洞>5m，施工難度大；有1個鉆孔在孔內(nèi)48m處發(fā)生孔內(nèi)斷桿事故（孔內(nèi)遺留2跟Φ42mm4m鉆桿，1根Φ91mm巖芯管，管頂標高約為為：-43.03m）；有1個鉆孔在孔內(nèi)32-55m發(fā)生孔內(nèi)斷桿事故（孔內(nèi)遺留5跟Φ42mm4m鉆桿，1根Φ91mm3.3m巖芯管，管頂標高約為：-26.90m）。樁基施工時應(yīng)特別注意。
3 施工方案的確定
采用鉆孔灌注法成孔，其地層中有較厚的中粗砂礫層，風化嚴重的礫石、碎石、地下涌水量較大、以及溶洞上方有較厚的砂礫層時，采用護筒跟進的方法，以防坍孔。
4 溶洞處鉆孔灌注樁施工技術(shù)
4.1 溶洞頂部沖孔施工
在溶洞（土洞）發(fā)育的樁基礎(chǔ)施工過程中，應(yīng)嚴格控制沖進進度，一般進度控制在60cm/h～80cm/h，沖程控制在50cm左右。
根據(jù)超前鉆的資料，當鉆孔施工接近溶洞頂部時，提起鉆頭、鉆桿，一開同轉(zhuǎn)鉆機，采用沖擊鉆機沖孔。用沖擊鉆機沖孔時，要求輕錘慢打，使孔壁圓滑堅固，提升高度一般不超過50cm。所有卡扣及鋼絲繩必須先經(jīng)測試檢查，其它施工工藝及注意事項與常規(guī)相同。
4.2 溶洞鉆進
由于溶洞的頂蓋和底板可能高低不平，犬牙交錯，因而進出溶洞可安斜面開孔的方法處理。在空洞鉆進時，須超前預(yù)灌注水泥漿及粘土包，若溶洞較小可分層網(wǎng)填粘土和塊石，塊石的直徑以10～15cm為宜，一邊形成石壁，阻止填充物坍塌和泥漿流失。鉆頭在沖擊高低不平的巖面時，會出現(xiàn)向軟一邊滑動的現(xiàn)象，如不及時糾正，容易造成斜孔、卡鉆的事故。糾偏的方法是分層拋填片石和粘土，用小沖程鉆擊的方法來切削巖石，已達到孔圓管直的目的。
4.3 檢孔
鉆巖時，檢查成孔樁徑、成孔傾斜度以防鉆孔歪斜，難于施放鋼筋骨架。檢孔的方法是采用其外徑等設(shè)計孔徑、長度為孔徑的5倍的檢孔器上下通過，如檢孔器倍卡住，分析原因解決，如孔斜嚴重，則拋石重鉆。
5 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工中溶洞處理技術(shù)
根據(jù)溶洞的洞高和洞內(nèi)的填充物情況，對溶洞采用不同的處理方法，主要處理方法有：拋填物、注漿固結(jié)法、灌注混凝土填充法、套放大小鋼護簡法等。
（1）溶洞的范圍小，溶洞高度小于1m，則往樁孔中拋填片石、粘土，先用小沖程沖擊樁孔，使溶洞范圍形成護壁后，再繼續(xù)施工。穿越溶洞范圍的樁鋼筋籠在溶洞下各1m范圍在鋼筋籠的定位筋上焊接1mln的鋼板圓筒，在圓筒外增加四根定位鋼筋。
?。?）溶洞的高度在1.0～3.0m之間，且溶洞為填充或半填充的，則先拋填片（碎）石、砂混合物和注水泥漿，然后用水沖程沖擊片石擠壓到溶洞邊形成泥漿碎石外護壁，水泥砂漿將片石裂隙初步堵塞后，停止沖擊，24h后，帶水泥強度達到2.5MPa后，再繼續(xù)沖擊，穿過溶澗。
?。?）溶洞的厚度在1.0～3.0m之間，且為空洞的，先利用超前鉆孔向孔內(nèi)灌注混凝土干料，填滿溶洞，在固結(jié)體達到一定強度后（2.5MPa）即可進行沖孔施工?；炷粮闪蠈⒉捎?25R普通硅酸鹽水泥拌制，如溶洞空間容積大、導(dǎo)水性強，則在混凝土干料中添加一定量水玻璃。
?。?）溶洞高度在3.0h5.0m，對于多層溶洞間距較小的采用鋼護簡穿越處理。先采用沖擊錘進行沖孔、擴孔處理，然后采用振動錘將鋼護簡震動下沉至溶洞底部，為保證鋼護簡的強度和剛度，每隔2m，設(shè)置加強鋼板箍。
（5）溶洞高大于5.0m（多層），且溶洞間距較大時，擬采用套內(nèi)護簡法施工，即用內(nèi)護簡穿過溶洞的方法進行施工。
護筒長度L=h+2m（h為多層溶洞高），內(nèi)護簡內(nèi)徑應(yīng)該比設(shè)計樁徑大20cm左右，外徑應(yīng)小于外護簡內(nèi)徑5cm左右，若遇第二層溶洞，第二層溶洞的內(nèi)護簡比上層內(nèi)護簡內(nèi)徑小35cm。
6 結(jié)語
實踐證明，巖溶地質(zhì)條件的工程進行樁基礎(chǔ)施工時，首先進行地質(zhì)鉆探，查明地質(zhì)情況，然后有針對性地選用人工挖孔、沖擊鉆孔方法進行成孔施工，可取得事半功倍的效果。對于溶洞的處理則根據(jù)溶洞的厚度與高度采取具體合理的施工措施進行處理，確保樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工的安全順利進行。
參考文獻
[1]杭州城市地質(zhì)調(diào)查報告，浙江省地質(zhì)調(diào)查院，2009.
[2]巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001（2009年版）.中國建筑工業(yè)出版社，2009.
[2]劉吉食，閻洪河.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范實施手冊[M].北京人民交通出版社，2001.
[3]方小睿，沈典葫.溶洞區(qū)橋梁鉆孔灌注樁的施工[J].公路，2003，（2）.
[4]劉吉食，閻洪河.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范實施手冊[M].北京人民交通出版社，2001.
