岩溶地区旋挖钻孔灌注桩施工技术探讨

岩溶地区旋挖钻孔灌注桩施工技术探讨 摘 要结合岩溶地层的工程地质特点，介绍岩溶地区旋挖钻孔灌注桩的施工特点及事故处理措施。 关键词岩溶，旋挖钻孔灌注桩，施工特点，技术措施 中图分类号：F232 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0384-01 一般地质条件下的旋挖钻孔灌注桩基础施工技术已很规范，现行的建筑施工技术规范对旋挖钻孔穿越一般地质岩层时的施工技术及常出现的病害和事故都提出了原则性的处理方法，但未提及穿越岩溶不良地质区的钻孔施工技术。 1 岩溶地层的工程特点 岩溶是石灰岩、白云岩、石膏等可溶性岩层因常年受水流的侵蚀作用而逐渐溶蚀形成的溶槽、溶沟或溶洞。从桩基的施工角度来看，岩溶地层的主要工程特点有： 1.1 岩溶溶洞或岩溶发育带多处于基岩顶部与第四系残积层交界面附近，以基岩为持力层的桩基，其桩尖下可能存在勘探时未被发现的溶洞，若洞顶厚度不大，则对桩基的安全工作存在潜在的危险。 1.2 我国的可溶性岩石主要是石灰岩和白云岩，一般具有较高的强度，导致成孔难度大，若遇溶洞极易引起施工事故。 1.3 岩溶地区的基岩起伏大，往往洼地、溶槽及溶沟分布广，使很多桩基存在临空面。 1.4 在岩溶地下水丰富地区，钻孔时涌水量大，给桩基施工和混凝土浇筑都带来一定难度。 1.5 岩溶现象在土层中表现为土洞，它具有埋藏浅、分布密、发育快和顶板强度低等特点，对桩基的稳定性影响较大。 2 桩基施工及影响成孔的原因 桩基成孔是溶洞地区桩基施工的重点和难点，它是整个工程质量、进度保证的关键。旋挖钻孔一般在钻进一定深度后，再加快速度、加大冲程。溶洞地区桩基钻孔过程经常出现漏浆、塌孔、偏斜、卡钻、埋钻和掉钻等问题。根据多年施工经验，影响岩溶地区旋挖钻孔灌注桩成孔的因素有： 2.1 漏浆 桩位处隐伏有溶洞，孔桩施工过程中极易出现漏浆。 2.2 塌孔 地表覆盖层为透水性强的卵石土、碎石土，当溶洞上板岩被击穿时，由于孔内页面迅速下降，孔壁保水性差，造成孔壁受力失去平衡，造成塌孔。由于地质的复杂性，钻进过程中无法准确预测溶洞位置，当穿入溶洞内出现涌水时，造成孔内泥浆比重下降，孔内压力失衡，上部卵石土、人工填土垮塌，甚至造成地面塌陷。 2.3 偏斜 在桩基施工中非常常见，尤其在溶洞地区表现更加突出。偏斜的种类主要有以下几种。 （1）斜岩。在桩基土、石交界处，由于石头表面不平整，凹凸不平或倾斜，当冲锤冲到此处时，石质高的一边进尺速度慢，低的一边进尺速度快，从而形成孔内锤底不平，在继续冲孔情况下造成冲锤向低的一边下滑，造成偏斜。 （2）溶洞壁（半边岩）。当钻孔遇到有充满填充物的溶洞时不会发生泥浆流失，也不会遇到溶洞，且桩基恰好通过溶洞壁（一边石质，一边填充物，一般为淤泥之类），造成冲锤偏斜 （3）溶槽。由于地下石质表面的风化程度不同，造成石质表面形成凹槽，当冲锤冲到凹槽边时，导致冲孔偏斜。 2.4 卡钻 发生的原因大多是由于设计勘探资料显示没有溶洞时，意识疏忽，突然穿破溶洞顶板岩，溶洞内岩溶不规则，钻头倾斜而被卡住。另外，钻头进入石质之后有时转不动，由于溶洞顶破裂而形成的“天窗”使钻头掉进溶洞导致卡钻。 2.5 埋钻 钻孔过程中遇到溶洞后，由于泥浆急剧流失导致迅速塌孔，钻头来不及提起而引起埋钻，或孔内水位过低，泥浆相对密度过小，导致塌孔而埋钻。 2.6 掉钻 由于地质钻探资料与实际地下的不可确定性，造成实际地质与设计溶洞标高不符，工人操作时，冲程控制不当，当突然穿破溶洞顶岩板时，工人立即制动刹把，钻头冲击惯性下沉，造成钢丝绳拉断而掉钻。 3 施工技术措施 3.1 施工前的准备 （1）合理选择成孔方案。如桩长范围内覆盖层厚且风化严重、土石粒径小、土层软硬均匀时，选用旋转钻孔，可以缩短成孔周期，降低成本。钻岩时考虑用合成高强度钻头，其穿透力强、能挤土固壁、防止泥浆流失和混凝土扩散的优点，而且一旦出现漏浆、坍孔等异常情况，可以迅速提起钻头，避免发生掉钻、埋钻事故。 （2）收集地质资料。在岩溶地区，每根桩都要做地质钻探（超前钻），查明桩中心处的基岩深度，以便确定终孔的深度，摸清桩底有无溶洞，有的放矢地制订相应的施工方案和技术措施。 （3）采取安全防患措施。施工前要做好充足的物质准备，如泥浆、造浆黄泥及填堵材料（如粘土、稻草、片石），以备能在出现溶洞时及时回填处理。钻孔设备应放在钢架网上施工，这样塌孔时，钻孔设备可被钢网托于地面，避免损失。如果是水中施工，要适当增大平台的面积。 3.2 施工中出现的技术问题及处理措施 3.2.1 溶洞处理的一般方法 在钻进过程中如速度明显加快，又无偏孔现象，表明已进入溶洞，如此时处理不及时或不当，往往会造成坍孔、塌方而造成损失及延误工期，所以要根据溶洞的具体特点，采用相应的处理措施。（1）封闭体积较小的溶洞。若洞内有填充物，钻穿溶洞时，如水头无太大变化，可采用膨润土护壁，适当加大泥浆密度进行成孔；若为空洞，孔内水头突然下降，可采用抛填片石（或砖块）、粘土、袋装水泥混合料等方法形成结块填堵溶洞，重新开钻时，要加大泥浆密度，用膨润土护壁。（2）埋藏较浅、洞体较深的空洞或半填充溶洞。这种溶洞体积较大，其具体表现是漏浆大且快。当孔口地面崩塌时，应清理崩塌范围内杂物，然后用土回填，埋置钢护筒，重新开钻；若地面无塌崩时，应立即起钻，撤离钻机，施打钢护筒穿过溶洞到溶洞底板上，接着在护筒内钻孔，如果仍漏浆，则复打内护筒，抛填适量片石、粘土，用冲锤加密冲击，封堵筒脚，以达堵漏的目的。 （3）埋藏较深、完全填充且漏水的溶洞。钻孔中遇到这种溶洞可打入钢护筒到溶洞底层以隔绝溶洞，也可以采用静压化学灌浆法或喷射灌浆法，固结填充物，然后再钻孔施工。 3.2.2 终孔位置的确定 由于地层变化的无规律性，岩溶地区桩基持力层的选定难度大，要根据设计值以及地质勘查资料结合施工情况进行判别，决定终孔：如果施工情况与勘查资料基本一致，一般采用设计值终孔；如果施工情况与勘查资料不同，应根据桩孔漏浆与否、冲锤进尺的快慢及岩样是否新鲜、坚硬等情况进行分析判断，必要时加补钻孔，确定终孔位置；当加补的钻孔反映桩端支撑处有溶洞且厚度小于3倍桩径时，必须穿越溶洞，否则需对桩端持力层溶隙、溶洞进行压浆处理。 4 几点建议 岩溶地区的地质条件复杂，可预见性差，遇到溶洞后处理难度大、费用高，而且目前尚无成熟的施工处理方案和广泛适用的施工技术规范，因此建议： （1）定址后，加大勘探的投入，掌握更多的地下结构层资料，优化设计，尽量避开或减少溶洞数量，以保证工程质量。 （2）岩溶地区的桩径应合理，以减少基础施工和溶洞处理。 （3）将钻孔桩基础改用PHC管桩，可有效避免因土洞或熔洞引起的塌孔、渗浆等问题。 （4）当钻探资料与实际地质情况之间存在较大误差或对桩底标高以下不良地质难以判明时，可考虑采用人工挖孔。 （5）建议加强岩溶地区建筑基础设计和地质调查方法的试验研究，制订岩溶地区建筑设计、施工规范