巖溶地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討

/巖溶地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討[摘要]結(jié)合巖溶地層的工程地質(zhì)特點(diǎn)，介紹巖溶地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)及事故處理措施。[關(guān)鍵詞]巖溶，旋挖鉆孔灌注樁，施工特點(diǎn)，技術(shù)措施中圖分類號：F232文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-914X（2014）19-0384-01一般地質(zhì)條件下的旋挖鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)已很規(guī)范，現(xiàn)行的建筑施工技術(shù)規(guī)范對旋挖鉆孔穿越一般地質(zhì)巖層時的施工技術(shù)及常出現(xiàn)的病害和事故都提出了原則性的處理方法，但未提及穿越巖溶不良地質(zhì)區(qū)的鉆孔施工技術(shù)。1巖溶地層的工程特點(diǎn)巖溶是石灰?guī)r、白云巖、石膏等可溶性巖層因常年受水流的侵蝕作用而慢慢溶蝕形成的溶槽、溶溝或溶洞。從樁基的施工角度來看，巖溶地層的主要工程特點(diǎn)有：1.1巖溶溶洞或巖溶發(fā)育帶多處于基巖頂部和第四系殘積層交界面旁邊，以基巖為持力層的樁基，其樁尖下可能存在勘探時未被發(fā)覺的溶洞，若洞頂厚度不大，則對樁基的平安工作存在潛在的緊急。1.2我國的可溶性巖石主要是石灰?guī)r和白云巖，一般具有較高的強(qiáng)度，導(dǎo)致成孔難度大，若遇溶洞極易引起施工事故。1.3巖溶地區(qū)的基巖起伏大，往往凹地、溶槽及溶溝分布廣，使很多樁基存在臨空面。1.4在巖溶地下水豐富地區(qū)，鉆孔時涌水量大，給樁基施工和混凝土澆筑都帶來確定難度。1.5巖溶現(xiàn)象在土層中表現(xiàn)為土洞，它具有埋藏淺、分布密、發(fā)育快和頂板強(qiáng)度低等特點(diǎn)，對樁基的穩(wěn)定性影響較大。2樁基施工及影響成孔的緣由樁基成孔是溶洞地區(qū)樁基施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它是整個工程質(zhì)量、進(jìn)度保證的關(guān)鍵。旋挖鉆孔一般在鉆進(jìn)確定深度后，再加快速度、加大沖程。溶洞地區(qū)樁基鉆孔過程經(jīng)常出現(xiàn)漏漿、塌孔、偏斜、卡鉆、埋鉆和掉鉆等問題。依據(jù)多年施工閱歷，影響巖溶地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁成孔的因素有：2.1漏漿樁位處隱伏有溶洞，孔樁施工過程中極易出現(xiàn)漏漿。2.2塌孔地表覆蓋層為透水性強(qiáng)的卵石土、碎石土，當(dāng)溶洞上板巖被擊穿時，由于孔內(nèi)頁面快速下降，孔壁保水性差，造成孔壁受力失去平衡，造成塌孔。由于地質(zhì)的困難性，鉆進(jìn)過程中無法精確預(yù)料溶洞位置，當(dāng)穿入溶洞內(nèi)出現(xiàn)涌水時，造成孔內(nèi)泥漿比重下降，孔內(nèi)壓力失衡，上部卵石土、人工填土垮塌，甚至造成地面塌陷。2.3偏斜在樁基施工中特殊常見，尤其在溶洞地區(qū)表現(xiàn)更加突出。偏斜的種類主要有以下幾種。（1）斜巖。在樁基土、石交界處，由于石頭表面不平整，凹凸不平或傾斜，當(dāng)沖錘沖到此處時，石質(zhì)高的一邊進(jìn)尺速度慢，低的一邊進(jìn)尺速度快，從而形成孔內(nèi)錘底不平，，在接著沖孔狀況下造成沖錘向低的一邊下滑，造成偏斜。（2）溶洞壁（半邊巖）。當(dāng)鉆孔遇到有充溢填充物的溶洞時不會發(fā)生泥漿流失，也不會遇到溶洞，且樁基恰好通過溶洞壁（一邊石質(zhì)，一邊填充物，一般為淤泥之類），造成沖錘偏斜（3）溶槽。由于地下石質(zhì)表面的風(fēng)化程度不同，造成石質(zhì)表面形成凹槽，當(dāng)沖錘沖到凹槽邊時，導(dǎo)致沖孔偏斜。2.4卡鉆發(fā)生的緣由大多是由于設(shè)計勘探資料顯示沒有溶洞時，意識疏忽，突然穿破溶洞頂板巖，溶洞內(nèi)巖溶不規(guī)則，鉆頭傾斜而被卡住。另外，鉆頭進(jìn)入石質(zhì)之后有時轉(zhuǎn)不動，由于溶洞頂裂開而形成的“天窗”使鉆頭掉進(jìn)溶洞導(dǎo)致卡鉆。2.5埋鉆鉆孔過程中遇到溶洞后，由于泥漿急劇流失導(dǎo)致快速塌孔，鉆頭來不及提起而引起埋鉆，或孔內(nèi)水位過低，泥漿相對密度過小，導(dǎo)致塌孔而埋鉆。2.6掉鉆由于地質(zhì)鉆探資料和實(shí)際地下的不行確定性，造成實(shí)際地質(zhì)和設(shè)計溶洞標(biāo)高不符，工人操作時，沖程限制不當(dāng)，當(dāng)突然穿破溶洞頂巖板時，工人立刻制動剎把，鉆頭沖擊慣性下沉，造成鋼絲繩拉斷而掉鉆。3施工技術(shù)措施3.1施工前的準(zhǔn)備（1）合理選擇成孔方案。如樁長范圍內(nèi)覆蓋層厚且風(fēng)化嚴(yán)峻、土石粒徑小、土層軟硬勻整時，選用旋轉(zhuǎn)鉆孔，可以縮短成孔周期，降低成本。鉆巖時考慮用合成高強(qiáng)度鉆頭，其穿透力強(qiáng)、能擠土固壁、防止泥漿流失和混凝土擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)，而且一旦出現(xiàn)漏漿、坍孔等異樣狀況，可以快速提起鉆頭，避開發(fā)生掉鉆、埋鉆事故。（2）收集地質(zhì)資料。在巖溶地區(qū)，每根樁都要做地質(zhì)鉆探（超前鉆），查明樁中心處的基巖深度，以便確定終孔的深度，摸清樁底有無溶洞，有的放矢地制訂相應(yīng)的施工方案和技術(shù)措施。（3）實(shí)行平安防患措施。施工前要做好足夠的物質(zhì)準(zhǔn)備，如泥漿、造漿黃泥及填堵材料（如粘土、稻草、片石），以備能在出現(xiàn)溶洞時剛好回填處理。鉆孔設(shè)備應(yīng)放在鋼架網(wǎng)上施工，這樣塌孔時，鉆孔設(shè)備可被鋼網(wǎng)托于地面，避開損失。假如是水中施工，要適當(dāng)增大平臺的面積。3.2施工中出現(xiàn)的技術(shù)問題及處理措施3.2.1溶洞處理的一般方法在鉆進(jìn)過程中如速度明顯加快，又無偏孔現(xiàn)象，表明已進(jìn)入溶洞，如此時處理不剛好或不當(dāng)，往往會造成坍孔、塌方而造成損失及延誤工期，所以要依據(jù)溶洞的具體特點(diǎn)，接受相應(yīng)的處理措施。（1）封閉體積較小的溶洞。若洞內(nèi)有填充物，鉆穿溶洞時，如水頭無太大變更，可接受膨潤土護(hù)壁，適當(dāng)加大泥漿密度進(jìn)行成孔；若為空洞，孔內(nèi)水頭突然下降，可接受拋填片石（或磚塊）、粘土、袋裝水泥混合料等方法形成結(jié)塊填堵溶洞，重新開鉆時，要加大泥漿密度，用膨潤土護(hù)壁。（2）埋藏較淺、洞體較深的空洞或半填充溶洞。這種溶洞體積較大，其具體表現(xiàn)是漏漿大且快。當(dāng)孔口地面倒塌時，應(yīng)清理倒塌范圍內(nèi)雜物，然后用土回填，埋置鋼護(hù)筒，重新開鉆；若地面無塌崩時，應(yīng)立刻起鉆，撤離鉆機(jī)，施打鋼護(hù)筒穿過溶洞到溶洞底板上，接著在護(hù)筒內(nèi)鉆孔，假如仍漏漿，則復(fù)打內(nèi)護(hù)筒，拋填適量片石、粘土，用沖錘加密沖擊，封堵筒腳，以達(dá)堵漏的目的。（3）埋藏較深、完全填充且漏水的溶洞。鉆孔中遇到這種溶洞可打入鋼護(hù)筒到溶洞底層以隔絕溶洞，也可以接受靜壓化學(xué)灌漿法或噴射灌漿法，固結(jié)填充物，然后再鉆孔施工。3.2.2終孔位置的確定由于地層變更的無規(guī)律性，巖溶地區(qū)樁基持力層的選定難度大，要依據(jù)設(shè)計值以及地質(zhì)勘查資料結(jié)合施工狀況進(jìn)行判別，確定終孔：假如施工狀況和勘查資料基本一樣，一般接受設(shè)計值終孔；假如施工狀況和勘查資料不同，應(yīng)依據(jù)樁孔漏漿和否、沖錘進(jìn)尺的快慢及巖樣是否簇新、堅(jiān)硬等狀況進(jìn)行分析推斷，必要時加補(bǔ)鉆孔，確定終孔位置；當(dāng)加補(bǔ)的鉆孔反映樁端支撐處有溶洞且厚度小于3倍樁徑時，必需穿越溶洞，否則需對樁端持力層溶隙、溶洞進(jìn)行壓漿處理。4幾點(diǎn)建議巖溶地區(qū)的地質(zhì)條件困難，可預(yù)見性差，遇到溶洞后處理難度大、費(fèi)用高，而且目前尚無成熟的施工處理方案和廣泛適用的施工技術(shù)規(guī)范，因此建議：（1）定址后，加大勘探的投入，駕馭更多的地下結(jié)構(gòu)層資料，優(yōu)化設(shè)計，盡量避開或削減溶洞數(shù)量，以保證工程質(zhì)量。（2）巖溶地區(qū)的樁徑應(yīng)合理，以削減基礎(chǔ)施工和溶洞處理。（3）將鉆孔樁基礎(chǔ)改用PHC管樁，可有效避開因土洞或熔洞引起的塌孔、滲漿等問題。（4）當(dāng)鉆探資料和實(shí)際地質(zhì)狀況之間存在較大誤差或?qū)兜讟?biāo)高以下不良地質(zhì)難以判明時，可考慮接受人工挖孔。（5）建議加強(qiáng)巖溶地區(qū)建筑基礎(chǔ)設(shè)計和地質(zhì)調(diào)查方法的試驗(yàn)探討，制訂巖溶地區(qū)建筑設(shè)計、施工規(guī)范。參考文獻(xiàn)[1]