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(duì)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(xiàng)工作，若處理不當(dāng)就會(huì)影響工期并對(duì)整個(gè)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(jìn)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(wú)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(xì)勘察資料和巖溶勘察資料，擬建工程的巖性主要為寒武紀(jì)夾層與互層狀白云巖層組，屬于覆蓋型巖溶，隱蔽性較好。場(chǎng)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(gè)別溶洞無(wú)充填物、鉆探施工時(shí)漏水嚴(yán)重。其中有六個(gè)孔埋深>40m出現(xiàn)溶洞，漏水嚴(yán)重或者溶洞>5m，施工難度大；有1個(gè)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(biāo)高約為為：-43.03m）；有1個(gè)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(biāo)高約為：-26.90m）。樁基施工時(shí)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(fēng)化嚴(yán)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(shí)，采用護(hù)筒跟進(jìn)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(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制沖進(jìn)進(jìn)度，一般進(jìn)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(dāng)鉆孔施工接近溶洞頂部時(shí)，提起鉆頭、鉆桿，一開(kāi)同轉(zhuǎn)鉆機(jī)，采用沖擊鉆機(jī)沖孔。用沖擊鉆機(jī)沖孔時(shí)，要求輕錘慢打，使孔壁圓滑堅(jiān)固，提升高度一般不超過(guò)50cm。所有卡扣及鋼絲繩必須先經(jīng)測(cè)試檢查，其它施工工藝及注意事項(xiàng)與常規(guī)相同。
4.2 溶洞鉆進(jìn)
由于溶洞的頂蓋和底板可能高低不平，犬牙交錯(cuò)，因而進(jìn)出溶洞可安斜面開(kāi)孔的方法處理。在空洞鉆進(jìn)時(shí)，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(shí)，會(huì)出現(xiàn)向軟一邊滑動(dòng)的現(xiàn)象，如不及時(shí)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(lái)切削巖石，已達(dá)到孔圓管直的目的。
4.3 檢孔
鉆巖時(shí)，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(jì)孔徑、長(zhǎng)度為孔徑的5倍的檢孔器上下通過(guò)，如檢孔器倍卡住，分析原因解決，如孔斜嚴(yán)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(duì)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(hù)簡(jiǎn)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(hù)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(hù)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(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后，再繼續(xù)沖擊，穿過(guò)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(dá)到一定強(qiáng)度后（2.5MPa）即可進(jìn)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(qiáng)，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(duì)于多層溶洞間距較小的采用鋼護(hù)簡(jiǎn)穿越處理。先采用沖擊錘進(jìn)行沖孔、擴(kuò)孔處理，然后采用振動(dòng)錘將鋼護(hù)簡(jiǎn)震動(dòng)下沉至溶洞底部，為保證鋼護(hù)簡(jiǎn)的強(qiáng)度和剛度，每隔2m，設(shè)置加強(qiáng)鋼板箍。
?。?）溶洞高大于5.0m（多層），且溶洞間距較大時(shí)，擬采用套內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)法施工，即用內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)穿過(guò)溶洞的方法進(jìn)行施工。
護(hù)筒長(zhǎng)度L=h+2m（h為多層溶洞高），內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)內(nèi)徑應(yīng)該比設(shè)計(jì)樁徑大20cm左右，外徑應(yīng)小于外護(hù)簡(jiǎn)內(nèi)徑5cm左右，若遇第二層溶洞，第二層溶洞的內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)比上層內(nèi)護(hù)簡(jiǎn)內(nèi)徑小35cm。
6 結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明，巖溶地質(zhì)條件的工程進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工時(shí)，首先進(jìn)行地質(zhì)鉆探，查明地質(zhì)情況，然后有針對(duì)性地選用人工挖孔、沖擊鉆孔方法進(jìn)行成孔施工，可取得事半功倍的效果。對(duì)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(jìn)行處理，確保樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工的安全順利進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)
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