岩溶地区钻孔桩基础施工技术 毕业论文.doc

岩溶地区钻孔桩基础施工技术摘 要钻孔桩以其适用面广，施工技术要求相对简单、成孔快、质量高、施工安全保障性强等特点，在铁路、公路、市政等大型基础设施建设中得到广泛应用。岩溶地层钻孔桩施工的难点在于岩溶地貌特征破坏了工程地质条件的连续性，与普通地质条件相比，技术难度复杂，病害类型较多，常见的施工病害有漏浆、偏孔、卡钻、埋钻及漏混凝土等。本文将在施工实践的基础上，对岩溶地区钻孔桩基础施工技术进行总结，并对常见疑难问题和解决方法从施工工艺上加以完善和系统化。本文首先从影响钻孔灌注桩承载性能的各种关键的施工因素出发，结合实际工程对钻孔灌注的施工工艺进行研究，提出了一套施工控制质量体系，并针对桩基的施工及质量事故分析发生的原因，给出了相应的解决措施；其次，针对岩溶地区的特点，研究了岩溶地区钻孔灌注桩的施工方案和质量控制，及施工对承载力的影响；最后，对某岩溶地区工程实例桩基施工工艺进行了研究，为该项工程钻孔灌注桩的施工提供了理论保证，也为类似工程提供有价值的借鉴。钻孔灌注桩施工是一项相对而言较为敏感的工艺，每一道工序的施工都必须认真严格的进行，任何一个疏忽都有可能给桩基带来施工事故或质量事故。通过对钻孔灌注施工工艺的研究，可以更好的指导施工，加快施工进程，减少质量事故，保证质量安全，提高社会、经济效益，对实际工程具有重要的理论指导意义和应用价值。关键词：钻孔灌注桩 施工工艺 质量控制 泥浆 清孔 护筒 岩溶地区AbstractAs a kind of deep foundation，Bored piles have been used and developed widely in the world，because of strong applicability，small influence for contiguous structure，strong aseismatic capability，little construction noise，no vibration，simple facility，convenient manipulation and construction safety etc.Though it has possessed a set of better technique， many accidents of project have still been taking place continuosly，because bored piles are constructed underground and underwater. Therefor， construction method of bored piles is investigated necessarily.Firstly，this paper investigates deeply the key construction factors which affect the load-bearing capacity of bored piles.Construction method of bored piles is investigated based on practical projects and quality control system is put forward.In view of the quality accident reason of piles construction，some measures are also put forward. At last，on the basis of the reservoir bridge practice，the methods for disposing of construction method and engineering accident are given and summarized，Which would be the useful enlightenment for the construction method and the accident disposition of bored piles.Construction of bored piles is a sensitive technics comparatively，every working procedure must be operated strictly，every carelessness will bring construction and quality accident possibly.Researching the construction method of bored piles，can instruct the construction better，accelerates the construction process，decreases the quality accident， ensures the quality safety，improves the social and economic efficient，has important significance of theory instruction and practical application values to the practical projects.Key words：bored pile ； construction method ； quality control ； slurry ； cleaning； hole； tube目 录 1绪论.1 1.1 选题工程背景及意义.1 1.2 钻孔灌注桩国内外发展状况.1 1.3 钻孔灌注桩的使用现状.22 岩溶地区钻孔灌注桩施工特点及技术措施 2.1 岩溶地貌的特点.4 2.2 岩溶地区钻孔灌注桩工程施工特点.4 2.2.1 成孔工艺比较.4 2.2.2 混凝土灌注特点.5 2.2.3 施工过程中的处理措施.5 2.2.4 施工中技术措施.5 2.3 岩溶地区钻孔灌注桩施工工艺.5 2.3.1 施工方法.6 2.4 岩溶地区钻孔灌注桩常见质量事故及处理措施 .11 2.4.1 漏浆.11 2.4.2 塌孔，扩孔.12 2.4.3 卡钻.13 2.4.4 桩孔偏斜.13 3 武广客运专线花都段岩溶区钻孔灌注桩施工质量控制.14 3.1 施工工艺.14 3.1.1 工艺流程.14 3.1.2 施工特点.14 3.2 施工情况分析.16 结束语.19 致谢词.20 参考文献.21211.绪论1.1 课题工程背景及意义 第十届国际土力学及基础工程会议上的桩基础总结中披露：在所有被调查的就地灌注桩中有缺陷的大约占到5%10%。公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)中也只是对施工中的一些技术参数进行了规定，并未详细地介绍施工工艺1。施工单位在对水下钻孔灌注桩的施工过程中，也基本上是凭借施工经验进行施工的。岩溶地质条件为桥梁钻孔灌注桩基础设计与施工中比较严重的地质病害。桥梁荷载通过桩基础传递到地层中，桩基承载能力为桩周土的摩阻力和桩端支承力之和。在岩溶地区，由于溶洞的存在，对桩基的承载能力产生重大影响，如桩周的溶洞可能影响桩周土与桩基的摩阻力：如溶洞位于桩基的底部，可能因溶洞顶板厚度不够，在桥梁荷载作用下，压碎顶板，桩基承载能力损失，而引起桥梁结构的破坏。同时，岩溶在桩基施工过程中可能引起垮孔、偏孔、断桩等施工事故。本课题研究结合岩溶地区钻孔灌注桩施工的特点，深入研究钻孔灌注桩的施工工艺，在施工前做好各项准备工作，并加强技术管理，尽量减少和避免事故的发生，确保钻孔灌注桩的质量，为以后钻孔灌注桩的施工提供参考；优化岩溶地区钻孔灌注桩的施工工艺、为设计提供借鉴，达到缩短工期，节省资金的目的。1.2 灌注桩国内外发展状况 灌注桩可分为人工挖孔桩和机械钻孔桩两大类。人工挖孔桩于1893年在美国问世，至今已有100多年。当时美国芝加哥、底特律等大城市由于工地紧张，高层建筑物不断增加，而且某些高强轻质的新材料相继开始生产，为高层建筑设计施工创造了条件。但这些城市地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的粘土层，建造高层建筑如仍沿用当时通行的摩擦桩，必然会产生很大的沉降。于是工程师不得不考虑把桩设在很深的持力层，并且为满足承载力要求，还必须把其截面设计得较大。但这样的桩不可能用木材制作，若用钢管、型钢或钢筋砼预制，依靠当时的打桩设备又难以打至必要的深度，于是借鉴人类相传的掘井技术，人工挖孔桩就在这样的情况下试验成功2。钻孔灌注桩是在人工挖孔桩问世后约50年，亦即20世纪40年代初，随着大功率钻孔机具研制成功，也是首先在美国问世的。随着二次世界大战后世界各地经济复苏与发展，高层、超高层建筑物和重型构造物不断兴建，它们绝大多数都选择了钻孔灌注桩。尤其自20世纪7080年代以来，钻孔灌注桩在世界范围内出现了蓬勃发展的局面，其用量逐年上升，居高不下2-3。一个世纪以来世界各地的灌注桩应用情况说明，它不仅解决了某些工程面临的难题，更重要的是突破了一个沿袭了数千年的传统，这就是人类自从利用天然木材制桩，以至19世纪20年代曾企图利用铸铁制作(因其性质脆而失败)，乃至本世纪初开始成功地利用热轧型钢制桩，稍后又利用钢筋混凝土制桩，都是采取先预制而后借助某种机具打入土中的传统。灌注桩取源于混凝土在上部结构司空见惯的现浇工艺，为古老的桩基技术开创了一条崭新的工艺路线。我国应用灌注桩始于上世纪60年代初，当时是在南京、上海、天津、河南等地作为桥梁和港口建筑基础，自70年代中期后又陆续在广州、深圳、北京、厦门等大城市应用于高层和重型建筑物，至80年代未90年代初，随着改革开放步伐加快，灌注桩迅速发展，仅数年间已普及于全国除西藏外的各省、市、自治区数以千计的大中城市及开发区，主要应用于包括软土、黄土、膨胀土等特殊土在内的各类地基。据估计，近年我国应用灌注桩数量之多已堪称世界各国之最，可谓起步虽晚而发展迅速。自从大直径人工挖孔桩和钻孔桩相继在美国问世以后，小直径灌注桩于本世纪50年代初在意大利脱颖而出。从此，灌注桩一方面向大直径发展，另一方面向小直径发展。1.3 钻孔灌注桩的使用现状 钻孔灌注桩是桥梁工程最常用的基础形式之一，它具有适应性强、对邻近结构影响较小、抗震性能强、施工噪音小、无振动、所需设备简单、操作方便、施工安全等特点；而且钻孔灌注桩可将所有上部结构传来的动载和静载均匀地传递至深层稳定的土层中，从而大大减少了基础沉降和不均匀沉降，故钻孔灌注桩被广泛采用。表1-1为1999年2005年度某市交通局所有桥梁工程基础形式的统计结果。表1-1桥梁基础形式统计表年度采用钻孔灌注桩作为基础的桥梁采用其它形式基础的桥梁备注1999187采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大桥、特大桥3座，采用其它形式基础的桥均为小桥。2000173采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大桥、特大桥2座，采用其它形式基础的桥均为小桥。2001193采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大桥、特大桥4座，采用其它形式基础的桥均为小桥。2002192采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大桥、特大桥2座，采用其它形式基础的桥均为小桥。2003233采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大桥、特大桥2座，采用其它形式基础的桥均为小桥。2004234采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大桥、特大桥5座，采用其它形式基础的桥均为小桥。2005262采用钻孔灌注桩作为基础的桥中有大桥、特大桥3座，采用其它形式基础的桥均为小桥。从表1-1中可以明显地看出：绝大多数桥梁的基础形式为钻孔灌注桩，而且钻孔灌注桩被公认为是安全可靠且极为有效的基础形式之一。在国外，钻孔灌注桩也广泛地被应用于各种跨度的桥梁，尤其是在特大桥梁基础中的应用，譬如美国波士顿新桥，主跨为227.08m的五跨斜拉桥，两主塔墩基础分别采用142.44m和162.44m嵌岩钻孔灌注桩。随着公路里程的快速增加，路网密度也越来越大，然而在公路建设过程中经过岩溶等不良地质区域无法回避。由于岩溶区工程地质情况错综复杂，不同的岩溶地质，其处治方法各异，一旦处理不好，将直接影响到工程的质量、安全及公路的使用品质，轻则造成经济损失，延误工期，重则在施工及运营过程中造成重大的人员伤亡。因而岩溶地区溶洞处理一直是值得我们探讨的问题。 2 岩溶地区钻孔灌注桩施工特点及技术措施2.1 岩溶地貌的特点岩溶地貌又称喀斯特地貌，这种地貌主要由石灰岩、石膏、岩盐等可溶性岩层组成，因常年受地下水流的侵蚀而逐渐形成溶蚀的沟槽或溶洞。岩溶地区地质条件较为复杂，会出现如土洞、岩溶(溶洞、溶沟、溶槽)等不良地质现象，地下水丰富甚至会出现地下暗河通道等。岩溶地区的基岩以石灰岩为主，石灰岩强度高，为理想的建筑物桩基础持力层，但因地质条件较为复杂，与普通地质条件钻孔灌注桩基础施工相比，岩溶地区钻孔灌注桩施工技术难度大，病害类型较多。2.2岩溶地区钻孔灌注桩工程施工特点2.2.1成孔工艺比较目前，岩溶地区桩基普遍采用冲击钻成孔灌注桩和回旋钻钻孔灌注桩两种方式，其施工工艺各具特点。冲击钻成孔是利用钻头自身重量冲击基岩造孔，但因岩溶地区基岩面凹凸不平，岩石坚硬，钻头在剧烈冲进基岩面时容易被“V”型的岩沟卡住，而且所造的孔往往容易成斜孔，因此宜用“吊打”施工方法。这种短行程、密频率的冲孔工艺，既可解决卡钻问题又可有效减少斜孔问题，但是一旦出现斜孔，则必须在孔内填充石块或素混凝土进行修孔，也颇繁琐而且费用大。回旋钻钻孔是由钻头转动循序渐进成孔，钻头与岩石之间不存在垂直方向剧烈对撞，因而不会卡钻。回旋钻造孔也会产生斜孔，但通过提升钻杆多次重复钻进即可修复，工艺也较简单。2.2.2混凝土灌注特点1混凝土扩散量大。当钻孔成桩于无填充或半填充的溶洞中，灌注水下混凝土时，混凝土填入溶洞空间而造成混凝土用量巨大，视溶洞大小，其扩散系数可达67。2容易断桩或缩颈。浇筑混凝土过程中混凝土填入溶洞，混凝土面上升速度比正常情况慢，如果不知情又不及时测量桩内混凝土面高度就容易因提升导管过高而使导管脱离混凝土面造成断桩或缩颈。2.2.3施工中的特殊措施 ( 1) 浆面变化情况：正常情况下浆面基本保持在一定高度( 规范要求高于地面水位1 m) ，若浆面异常变动( 如急剧下降) 应及时补浆，同时立即停止施工，补填粘土块直至填满为止。( 2) 泥浆颜色变化：钻孔进入岩层后泥浆一般为黄色，当逐渐变为黑色时，说明有可能遇到有一淤泥填充的溶洞，应补充密度为1. 3 1. 5 g / cm3的泥浆，以保证成桩质量。( 3) 钻进速度变化：在同一地层钻进，速度一般保持在较稳定的范围内，当钻进速度突然加快，甚至不用加压钻头也可钻进，说明有溶洞存在，此时应立即停钻，观察浆面变化情况，采取相应措施。2.2.4施工技术措施1.一般溶洞的处理 一般溶洞厚度不大，内有第四系覆盖层充填，拟采用优质泥浆护壁，泥浆比重应大于14 gera3，并反复回填片石、粘土或水泥进行挤密施工，然后采用一层钢护筒跟进施工至岩面的施工方案，从而可以顺利通过溶洞和避免垮塌事故。2.特大型溶洞的处理对于特大型溶洞(溶洞厚度一般大于8 m)或者多层溶洞，当覆盖层为厚层易垮的流砂或淤泥层时，并且在超前钻孔时出现严重漏浆时，采用单层、两层或三层钢护筒跟进至孔底的施工方案成孔。1)冲进施工。开钻时因地表较松软，应采用低锤快打，使孔壁逐渐挤压密实。开钻时和砂砾地层钻进时一般提锤高度为40 cm-60 cm，冲击次数为20次min35次min，泥浆比重为12 gcm3 1 5 gcm3。正常冲进时采用100 cm左右的高冲程。在松的砂砾冲进时采用中冲程，在流砂层冲进时采用低冲程。在冲进过程中，提升冲锤时不宜过快过猛，以免碰撞孔壁引起护壁失稳而塌孔。冲进过程中，要随时掌握孔内地层情况，并根据地层情况采取相应措施。2)下放钢护筒。钢护筒施工不仅是桩基施工的难点，同时也是能否顺利通过溶洞的关键。施工时先用控制点控制钢护筒的位置，即粗控，待安装完毕，再用全站仪复核后，用吊机进行调校，直至满足设计要求。在下放钢护筒时一般应在钢护筒内用工字钢焊导向架，以保证护筒的垂直度。同时钢护筒一般下放至岩面，在吊放过程中用100 t振动锤配合。因岩面可能凹凸不平，在钻进时要抛填片石。防止孔斜并减少与岩面接触空隙。3)封底混凝土施工。套筒下放完毕后应进行封底混凝土施工。套筒封底混凝土施工是成桩的关键，封底混凝土厚度一般为4 m，采用水下混凝土施工。通过套筒与封底混凝土可以将整个护筒与基岩连接，形成坚固的基础结构，从而使护筒外的承压水无法进入钻孔中，保证成桩质量。封底混凝土施工完毕后待强度达到3 d7 d即可继续冲进，直至设计标高。在封底混凝土施工时要观察混凝土的流动，保证混凝土面停止混凝土浇筑后不再下降，即可终止混凝土的浇筑，否则，要继续浇筑，直至混凝土面不再下降为止。4)套筒与钢护筒之间注浆。套筒与钢护筒之间进行分段注浆，灌注水下混凝土后采用高压清水将孔内钢护筒与套筒内杂物清除，直至孔内返出清水为止。然后下放注浆管，注浆管间距为40cm，沿钻孔周围布置。注浆管采用镀锌管，壁厚为20 mm25 mm，长2 m3 m一节，两端加工成丝扣。注浆管下放完毕后，在外回填洁净的2 cm4cm级配碎石，在孔口50 cm深处采用水泥浆溶液(水泥：水=1：06)和水玻璃溶液(水玻璃：水=1：05)进行混合，搅拌均匀倒入孔周围封孔。封孔后，采用逐根注浆管进行注浆，以充填套管与护筒之间的间隔。注浆过程中采用边注浆边提注浆管，一般以05 m为一注浆段，注浆液水灰比为06-07，压力为2 MPa-3 MPa。注浆管采用螺旋式钻孔，钻孔直径为5 mm，孔步高100 mm，孔步距60 mm，每一截面布一孔。2.3 岩溶地区钻孔灌注桩施工工艺岩溶地区钻孔灌注桩施工的关键技术是如何保证成孔过程中不漏浆、或虽漏浆但不发生坍孔，保证桩孔顺利成孔、成桩并满足承载力要求。2.3.1施工方法2.3.1.1对溶蚀发育轻微、空洞不大、施工时漏浆量小的桩基施工采取正常成孔方法施工，当钻穿溶洞漏浆时，反复投入黄土和片石，利用钻头冲击将黄土和片石挤入溶洞和岩溶裂隙中，还可掺入水泥、烧碱和锯末，增大孔壁的自稳能力。（1）工艺程序施工准备埋设护筒移动钻机、定位护筒内投入土、片石、水钻孔抽碴吸泥清碴。（2）施工要点 开孔时用小冲程冲击钻孔，要打得准、打得稳，间断冲击，少抽碴，使开口圆顺。 加入小于15cm片石，反复冲击2-4次，挤密护筒底部周围土层。 密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。 根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，凭手握冲击主绳的手感，钻头冲击岩层的响声，抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。 接近岩溶时主绳松绳量应为1-2cm，防止击穿岩壳时卡钻。 钻穿岩溶地层上壳时一旦漏浆，要及时投放粘土块、片石并补水，保持孔内水位高度。2.3.1.2空洞较大且充填物为软塑状的单层溶洞条件下的桩基施工采取振动锤下沉钢护筒到基岩，然后冲击钻孔至溶洞顶板，利用冲击钻穿溶洞顶板后，灌注低标号砼，使砼面高于溶洞顶面，砼灌注时采取间歇方式。待砼达到一定强度后再继续钻孔，穿过低标号砼成孔。（1）工艺流程空洞较大的单层溶洞条件下钻孔桩施工工艺流程图施工准备钻机就位灌注水下砼震动下沉钢护筒冲击钻孔通过溶洞顶板灌注砼填充溶洞清孔安放钢筋笼、导管随钻进随检孔加工钢护筒、桩帽等投入粘土测量定位冲击钻孔至桩底二次清孔测量沉碴厚度（2）施工要点反循环冲击钻孔：采取冲击成孔时，为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注的砼凝固，待邻孔砼灌注完毕24h后开钻。钢护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻。在覆盖层中可采用正反循环钻进，冲钻方法与一般冲击钻孔相同；在岩石地层中以十字型钻头冲击基岩成孔，钻进方式为泵吸反循环。岩层中钻进时，泥浆浓度控制在1.151.20。当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，拆移钻头，进行溶洞区水下砼的灌注，砼采取低标号砼，砼配合比由现场试验确定，保证每批砼坍落范围在3米左右。砼灌注采取间歇灌注方法（以免砼流失太远造成浪费），直至到达溶洞顶面以上1.0米，待砼达到强度后继续钻孔，钻孔穿过低标号砼成孔。2.3.1.3充填物为流塑状或空洞较大的多层溶洞条件下的桩基施工采用双护筒跟进方式冲击成孔。（1）工艺流程（2）施工要点 外护筒直径应较设计桩径大20cm，内护筒直径应较设计桩径大5cm。 施工程序：根据地质钻探资料提供的溶洞分布情况，按照先短后长，先易后难，先外后内的原则确定各桩施工顺序。 外护筒下到岩面以后，即开始对覆盖层和顶板进行冲钻，其钻孔方法与传统的冲击钻孔方法相同，但成孔的桩径比设计桩径大7cm，以便内护筒顺利通过顶板。护筒跟进示意如下图： 当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，为使开孔坚实、竖直、圆顺和对继续钻孔起导向作用，应在钻孔前抛0.5-1.0m3的小片石和适量粘土，借钻头冲击力把泥浆、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。 当内护筒下沉到位后，在内外护筒间进行抛石压浆处理，以增加护筒的整体刚度。之后进行内护筒的排泥和稳固岩面的钻孔。 双护筒冲击钻孔采用吸泥法清孔。为使钻孔桩砼与孔底岩体粘接良好，灌注水下砼之前需用高压水冲射排除残碴。（3）护筒刃脚固结处理当钢护筒打至第一层岩面或穿过溶洞到下一层岩面时，钢护筒周边不可能与岩面完全接触，加上岩面岩面一般较为倾斜，内护筒与岩面之间一般往往会形成较大间隙，若不加以固结，在入岩冲进过程中会成为桩孔与桩外的通道，极易造成埋钻和过护筒脚时产生偏孔或斜孔，留下质量隐患。在施工中采取的方法如图所示。利用冲击成孔时对孔壁会产生挤压的特点，在钢护筒刃脚范围内抛填块石、粘土，用2-4m冲程进行冲压，使其密实造壁，反复多次，直至孔底平整才可以向下冲进，处理同时可以冲平参差不齐的岩面。2.3.1.4溶洞发育且对墩台桩基有影响的桩基施工在桩基施工前进行石粉加水泥压浆堆填处理,使溶洞封闭,钻孔过程中不漏浆。（1）压浆工艺（2）施工要点 钻注浆孔根据地质情况在每一根桩的中心位置钻注浆孔，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况。钻孔施工方法如下：钻机采用XU-600型地质钻机。开孔采用108mm岩芯管开孔，钻进分层采样，直至钻入基岩面0.5m以下后，下108mm套管，并嵌入基岩；套管露出地表0.20.5m。用75号水泥砂浆固结套管，并将孔口套管四周捣岩溶桩基压浆工艺流程图施工准备 钻机就位 钻 进 清 孔 拆卸钻杆安放压浆管和浆液制作 压 浆 压浆效果检验浆液配合比选定 钻机选型 续接钻杆 成 孔实封闭，防止浆液从套管周围串出，影响注浆效果。待固结套管水泥初凝后，继续钻进，循环水采用清水。根据取出的岩芯确定岩溶发育特征。洗孔后按要求做注水试验，拧上孔口盖。 压浆压浆设备主要为JS350型搅拌机、KBY-30/120型注浆泵。在压浆前先进行注水试验，确定单位长度吸水量。浆液选用石粉水泥浆,用32.5级水泥,石粉水泥浆配合比为水水泥:石粉=110.8。压浆时注浆压力不宜太大，控制在0.51.0MPa范围,具体压力值由现场试验确定。为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，使得先注入的浆液初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定的单位注浆量、注浆压力控制值为止。注完一个孔后,继续对其余孔进行注浆,后注浆的压力必须调高，最后封孔。注浆顺序由现场自行掌握。注浆完后采用钻孔检查，检查孔数为5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。注浆完成等浆液凝固到一定强度后即进行钻孔桩的施工，施工按常规钻孔桩施工方法。 在经过处理后的岩溶处成孔时，成孔方法基本上与普通石质地层成孔方法相同。成孔时应注意以下几点： A成孔必须待注浆凝固、强度达到要求才能进行，岩溶注浆处理一般等待时间为10左右。 B为防止意外,冲孔前应有备用措施。备好材料，一旦泥浆泄露，及时向孔内投放粘土，依靠冲挤在溶洞内形成粘土的围护结构墙，保持孔内泥浆高度，使冲钻顺利进行。 C接近岩溶地段，采取轻锤冲击、加大泥浆浓度的方法成孔，以防卡钻和掉钻。2.4 岩溶地区钻孔灌注桩常见质量事故及原因 2.4.1漏浆漏浆是指孔内泥浆突然大量漏失的现象。主要是施工到溶洞处，由于溶洞往往具有连通性，泥浆会顺着溶洞或裂隙的空隙大量流失，表现为孔内水头突然下降，孔内泥浆迅速漏光，造成施工事故。通常采用的措施如下：(1)提高泥浆性能。施工中选用优质黄土调制泥浆，重度达15tm 以上、粘度达28PaS以上，为防止泥浆沉淀可加入0104 的纯碱。泥浆重度和粘度加大，虽然不能改变漏浆的事实。但可以起到减少孔壁内外的压力差，有效护壁，减缓漏浆速度等作用，为处理漏浆争取时间。(2)及时回填堵漏。现场备足粘土、片石(块径1530cm)及水泥。发生轻微漏浆时，回填粘土和片石，在漏浆处反复冲击、不断回填，直到不漏为止再继续钻进。发生严重漏浆时，按1m3：1m3：080t的比例回填粘土、片石、水泥，顺序为片石、水泥、粘土，然后使用小冲程0508m，干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，等水泥初凝具有一定强度后，再使用小冲程反复在原高度夯实，将漏浆堵住再继续钻进。回填堵漏、人工造壁是溶洞处理的主要手段。只要选用材料、作业方法得当，一般都能取得较好的效果。2.4.2塌孔,扩孔由于许许多多大小裂隙，一串串溶洞通过发育的裂隙连通在一起，形成溶洞带。同时这些溶洞有些被填充物填充，有些没有填充物或填充不满，形成低压区。在钻桩过程中当钻孔进入岩层遇到溶洞或裂隙时，桩底压力为1h1(1为桩孔泥浆容重，h1为孔深)，而在裂隙、溶洞处，其压力为2h2(2为清水容重，h2为地下水位高度)，在钻进过程中的泥浆容重一般为1315 kN/m3，而清水容重为10kN/m3，因此12且h1h2，在1h1-2h2压力差作用下，桩孔泥浆向裂隙、溶洞处渗透，形成漏浆。在井口处，如果泥浆得不到及时补充，泥浆液面下降至h3时(h3为泥浆面至井口的高度)，井口内外也同样产生压力差2h4(h4为泥浆面至地下水位的高度)，当压力差达到一定值，且h3大于护筒埋设深度时，孔壁四周地下水向桩孔内渗透，破坏泥浆壁，造成塌孔。此外，由于土洞或溶洞内无填充物或填不满，在钻孔打开其顶板时也会导致突然大量失浆而塌孔。钻孔灌注桩身在未填充的溶洞处还往往形成扩孔。采取的预防措施有：根据地质钻孔资料分析溶洞顶板的厚度和强度，在穿越溶洞阶段多投片石、粘土反复冲填挤密溶洞；提高泥浆对孔壁的侧压力，即提泥浆密度、增加泥浆的固相含量，泥浆密度一般应大于139cm3；保持泥浆液柱高度，根据钻探资料预计可能漏浆位置，采取相应措施：施工时认真检查孔内泥浆液面高度、泥浆稠度、泥浆密度和孔外水位变化情况，及时取渣分析。如出现漏浆，立即向孔内抛入优质粘土等止漏材料后低程冲击，将粘土挤入裂隙、孔隙，堵塞裂隙、孔隙等漏浆通道，保持泥浆密度与稠度；如泥浆漏失强度大时，向孔内投入块石、片石、砂袋和袋装粘土，采用低程冲击方法把投入物挤入溶洞或大裂隙中。待泥浆液面上升至孔口且不再漏浆后，在高于漏失带152m处，提出锤头，向孔内投入适量整包水泥后再冲击，使水泥与石块、粘土砂结合，形成人工稳定孔壁，防止浆液漏失；如孔壁出现局部坍塌，立即填入优质粘土，以提高泥浆密度与稠度提高泥浆护壁能力，防止坍塌进一步发展；当孔口坍塌不太严重时，在孔口重新埋置大于设计孔径23级的护筒，周围用水泥碎石固定，待水泥凝结后再施工；当孔壁、孔口坍塌严重时，用优质粘土必要时加入水泥回填至孔口并压实，经15d后，采用：锤头行程1-015m，泥浆比重130135 gcm3，进尺速度3Dinh左右等工艺参数重新冲击钻进；必要时回填压实后直接下入钢护筒护壁施工。2.4.3卡钻在溶洞岩溶面起伏不定的地段击穿溶洞顶板时，钻头突然倾斜，常常会造成卡钻。处理不当易导致钻绳断裂、钻头掉进孔中等事故，一般采用以下措施预防和补救。(1)在钻进过程中密切观察施工情况，如发现钻进速度降低，主绳摆动加大并有偏离设计桩中心的趋势，可基本判断钻至接近溶洞顶板，应采取破除溶洞顶板的技术措施，备好堵漏材料，减少钻机冲程，在1015m冲程范围施工，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。(2)如果地质资料不准确，施工过程中未能预防，在钻进中造成卡钻，一般可以采用钻机反复提拔即可拔出。情况严重时可采用微量爆破法处理，探明卡钻的位置和钻头倾斜方向。放入电雷管和微量炸药(小于lkg)，爆破将钻头震的松动，再用钻机将钻头提起。2.4.4桩孔偏斜造成偏斜的原因可能是岩面倾角在60。以上，桩孔穿越土层进入基岩时，顺陡峭的岩面下滑；桩孔穿越的溶洞底板面光滑且倾斜，导致锤头中心与上部桩孔中心偏差较大；大溶洞内充填物较高且呈流一软塑状，冲锤穿越此区域时产生偏斜等。可采取下列预防补救措施。(1)在入岩部位、溶洞处理部位要时刻观察钢绳在冲击过程中的摆动情况，校正钢绳与桩孔中心的偏差。(2)发生孔斜应立即进行修孔，对于高度小于lm 的斜孔段，用小冲程修孔，在倾斜的岩面上冲击出一个台阶，再采用较大冲程冲击。(3)斜孔段高度在lm以上或小冲程修孔无效时，采用填石修孔法。若填石孔段长，可分数次进行回填，一次填高23m，用锤头冲击3060min，再进行第二次填石，直到回填斜孔1m以上。3 武广客运专线花都段岩溶区钻孔灌注桩施工质量控制3.1 施工工艺3.1.1工艺流程：施工准备埋设护筒钻机就位(定位)钻孔验孔下钢筋笼清孔灌注混凝土。3.1.2施工特点:(1)施工中，根据桩基设计为端承桩，而地质构造复杂，岩面起伏不平的特点，及时进行了大部分桩位地质超前钻，桩位地质超前钻孔率80%以上，详细了解了桩位地质情况，确保桩基施工质量和速度。(2)桩基成孔采用冲击钻机，通过冲击锥往下反复冲击，将钻孔中的土、石劈裂，破碎，通过随时补给的泥浆浮出孔外。(3)本工程根据地层表层均为粘性土，施工时借钻头冲击桩位粘土自行造浆。(4)遇岩溶时，用装载机、挖掘机向钻孔内抛填粘土块和片石，在冲击钻的冲击作用下，将粘土块和片石挤入溶洞和岩溶裂缝中，完成护壁和成孔工作。在反复漏浆的孔位，采取抛填粘土块和水泥包，在冲击钻冲击下，水泥和粘土进入裂缝，填塞裂缝，防止孔壁漏浆。(5)清孔：以灌注砼用导管作为泥浆管，用空压机吹孔配合换浆法清孔。用导管测孔深和测绳测孔深对比，测定沉渣厚度。3.2.3施工要点及注意事项3.2.3.1钻孔钻机就位时用木方垫平，将钻头中心对准桩孔中心。并用经纬仪或全站仪检查吊钻头的钢丝绳以校核钻头中心是否对准孔位中心。在护筒内投入粘土块和片石，并注水，用钻头小冲程冲击，形成泥浆，并将片石挤入护筒底部周围土层，使开口圆顺牢固。钻进至护筒底23 m后，加大冲程，冲进过程中，泥浆泵通过供浆管将泥浆送至孔底与孔底泥浆混合，携带钻渣从孔底向孔口流出，经泥浆沟流入沉淀池，应勤捞泥浆沟内沉渣，以净化泥浆，保证泥浆质量。根据地质柱状图和桩位地质超前钻资料，严格控制冲孔速度。通过大的土层时，用高冲程冲进，经过砂、砂砾层时用中冲程，并提高泥浆浓度和比重；通过倾斜岩层时，投入粘土、片石，将岩面垫平，并用小冲程冲进，防止钻头撞击孔壁，造成偏孔、坍孔。在接近溶洞或漏水严重地层时，密切注意钻机工作情况，护筒内水位变化情况，并注意听取钻头冲击岩层的响声，采用小冲程冲进，防止击穿岩壳时卡钻。当孔内水位突然下降时，及时提取钻头，用装载机或挖掘机向孔内抛填片石和粘土并补水，保持孔内水位，用低冲程将抛填物挤入溶洞孔壁或裂缝，以加固护壁形成封闭环。如漏浆严重，地表有变化时应及时移离钻机，防止钻机翻倾。施工中24R2和21L2，发现坍孔严重，地表沉陷，由于钻机移走及时，避免了钻机翻倾事故。对裂隙发育反复漏水的孔位，施工中向孔内抛入水泥包和粘土块，用冲锤将水泥包冲散和粘土块混合成膏状，静置一定时间，让水泥浆流入岩隙，稳定形成封闭环后，再冲击，取得了较好效果。3.2.3.2 清孔清孔采用换浆法和喷射清孔法相配合。验孔后，用泥浆循环清孔。在钢筋笼、导管安装后，用泥浆泵通过导管向孔底压入较纯的、比重为1.21.4的泥浆，泥浆带着钻渣从孔底向孔口流出，经泥浆沟流入沉淀池。待从孔口流出的泥浆手摸无明显钻渣颗粒和砂粒感后，测定孔内沉渣厚度，根据测绳测设护筒顶到孔底深度与导管测得孔深相比较(导管为刚性，能穿过孔底沉渣，到达孔底；测绳不能穿过沉渣到达孔底)，沉渣厚度3 cm即可。大桥施工的桩基中，3根经抽芯检查，2根沉渣为0，1根沉渣为1.5，均满足设计和规范要求。稀释孔内泥浆，待孔内泥浆符合清孔后指标时，即可灌注水下混凝土，在灌溉注混凝土前几分钟，用空压机通过导管向孔底射风，射风时间以孔内泥浆从孔口涌起为宜，射风时间过长引易起坍孔。3.3施工情况分析施工严格按照以上所述施工质量控制措施进行操作，只出现过很少的成孔事故，譬如钻孔偏心、掉钻、护筒漏水等情况，通过现场施工技术人员的处理基本解决了这些问题。不过后期用超声波对桩基完整性检测时发现1-5#桩(1.8m，桩长42.043.0m，桩身砼强度C25)离地面25m左右处，出现砼严重离析并含有泥土夹层。经钻探取心检验确认在25m左右存在砼严重离析。经施工单位和监理方共同研究决定在原桩位处进行重新冲孔成桩。施工机具为：简易冲击钻机，3PN型泥浆泵振动除砂器，12t吊车，1800、1500mm冲击钻头。施工中采取的主要技术措施如下：(1)钻挖结合，护筒直径比已施工实际桩径大1520cm，埋设时沿四周均匀回填黄土夯实，确保桩位准确，孔口稳定。在桩区地下水位以上部分采用人工风钻打眼、小爆破加风镐交叉作业，成本低效率高。地下水位以下部分则采用泥浆护壁、十字钻头冲击成孔工艺；(2)二次扩孔成孔用1800mm钻头全断面冲孔钻进效率低、充盈系数大，且易产生孔斜后改用1500mm钻头在钢筋笼内先冲小孔，再用1800mm钻头冲击扩孔，钻进效率明显提高，并确保了钻孔垂直度；(3)造浆清渣在原桩中冲孔与正常地层冲孔施工相比钻渣量大且颗粒粗，不能利用地层自然造浆，需另行造浆，并根据情况随时调整泥浆性能，使孔内钻渣处于悬浮状态，否则将影响钻进效率。施工中就近取材，利用场地附近坡积砂质粘性土，倒入孔内以钻头冲击造浆。每进尺1.01.5m或当进尺突降时将高压胶管一端绑在钻头中部下放孔底，利用3PN型泵正循环清孔，地表采用振动除砂器除渣。实践表明造浆与除渣效果良好25；(4)清除孔内钢筋。施工中发现主筋多呈25cm短节状沉积于孔底，少量呈长弯曲状被钻头