喀斯特地貌的旋挖樁施工

喀斯特地貌的旋挖樁施工摘要：我國幅員遼闊，擁有多種多樣的地貌特征，其中喀斯特地貌廣泛分布于我國的渝北、貴州及廣西等地。在喀斯特地貌進行的各類施工都難以取得理想的效果，這是由于喀斯特地貌中常常伴有強度極高的強溶蝕帶巖溶問題，而巖溶導致的柱基巖面高差可達5m以上，因此目前在喀斯特地貌工程施工時常常使用旋挖樁技術來保證施工質(zhì)量，但地下的淤泥軟土、孤石等會干擾旋挖施工的進行。近年來施工人員優(yōu)化了喀斯特地貌旋挖施工技術并取得了較好的效果。關鍵詞：喀斯特地貌；旋挖樁施工；成孔引言：隨著工程施工技術的不斷升級，越來越多的新型技術被應用到實際施工之中，其中旋挖樁施工近年來因其良好的施工質(zhì)量得到了廣泛的應用，但是在喀斯特地貌使用旋挖樁技術進行施工時受限于地質(zhì)結構特點施工質(zhì)量并不理想，研究人員也結合喀斯特地貌結構特征及旋挖樁施工技術實際優(yōu)化了實際施工過程，本文也將對此進行分析并探討施工改進措施。一、 喀斯特地貌及旋挖樁施工簡析喀斯特地貌主要分布于我國的西南地區(qū)，在廣西也廣有分布?？λ固氐孛仓袔r石硬度通常較高且容易破碎，與此同時常常伴有溶洞結構導致下方土層中含水量較高且易于流動，這也為施工過程帶來了極大的難度?？λ固氐孛蔡幍膸r體結構大多是由水溶性物質(zhì)組成的，因此在水體長時間的侵蝕作用下其地表才呈現(xiàn)出獨特的喀斯特地貌特征，同時具有溶蝕性能的水體對巖體結構的侵蝕并非僅僅發(fā)生在表層，巖體下部也會由于侵蝕作用出現(xiàn)溶洞，同時喀斯特地貌下層土體大多含水量較高且具有淤泥軟土層，其自身流動性較強，這也會為后續(xù)的施工帶來不利的影響［1］。除了主要的侵蝕作用外，喀斯特地貌地區(qū)的巖體還會受到流水的沖蝕，同時會在外界作用下發(fā)生塌陷，最終喀斯特地貌的地質(zhì)特征是多種外部作用的綜合結果，這也為施工過程帶來了難題。旋挖樁施工技術是目前常見的施工方法，其是通過旋挖樁的灌注來提升施工位置地層的強度及支護能力，可以有效改善施工環(huán)境并提升施工過程的安全性。旋挖樁施工中施工人員首先需要對施工位置的地質(zhì)結構進行勘測并選用適宜的鉆孔機進行鉆孔，成孔結束后則可以在開孔位置安裝定位鋼護筒來保障孔結構的穩(wěn)定，當鋼護筒定位結束后便可以鉆探到設計深度并清渣，最終放入鋼筋籠利用導管注漿便可以完成旋挖樁施工過程。當在喀斯特地貌地區(qū)使用旋挖樁施工技術進行施工時，首先由于喀斯特地貌的特點其承載能力較弱，部分位置難以滿足旋挖鉆機施工的支撐要求，這也限制了旋挖樁的布置區(qū)域，同時在后續(xù)鋼護筒定位及鉆探施工中，由于喀斯特地貌下方的溶洞結構其過程并不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)塌陷等問題從而干擾旋挖樁的澆筑施工［2］。另外在喀斯特地貌處進行建筑工程施工時，由于其自身的地質(zhì)條件極不利于施工進行，在使用旋挖樁技術進行前期地質(zhì)改良時的工作量較之于其他地形也要大很多，旋挖樁基礎更深其樁徑也更大，這也使得旋挖樁施工整體過程難度更高，因此目前旋挖樁施工技術在喀斯特地貌地區(qū)的實際效果并不理想。二、 喀斯特地貌旋挖樁施工措施分析在喀斯特地貌使用旋挖樁施工技術時，施工人員首先需要做好前期的準備工作，在施工前工程設計人員需要對施工位置周邊的地質(zhì)及水文條件進行全面的勘察，了解施工位置的地層分布及地下水狀態(tài)，從而準確掌握當?shù)氐目λ固氐孛蔡卣鳎⒏鶕?jù)勘察結果合理優(yōu)化旋挖樁施工設計。同時施工設計人員還需要對工程周邊已有的建筑及地下管線分布狀態(tài)進行調(diào)查，在喀斯特地貌地區(qū)進行施工時由于喀斯特地貌地質(zhì)條件一般較差，因此施工中帶來的地質(zhì)波動極易對周邊造成干擾，施工設計人員也需要充分考慮這一問題，當發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有建筑結構自身存在裂縫、塌陷等質(zhì)量問題時要預先做好加固等工作，避免由于暗挖樁施工導致其出現(xiàn)結構的損壞。在勘察結束之后，施工人員需要結合初期的樁基布置對施工位置進行測量，由于喀斯特地貌自身結構較為復雜且極易受到外界因素的影響，因此在測量過程也需要進行優(yōu)化。首先隨著信息化技術的不斷升級，在施工測量時可以利用計算機系統(tǒng)建立完善的測量數(shù)據(jù)庫，其可以根據(jù)原始平面設計圖合理設置軸線、定位點，同時還可以錄入各定位點的高程數(shù)據(jù)。而且使用數(shù)據(jù)庫后還可以同時分析之前的地質(zhì)勘察信息，這樣不僅可以通過三維模型的建立模擬施工位置狀態(tài)也可以結合測量數(shù)據(jù)的變化分析施工過程對地質(zhì)狀態(tài)的干擾，便于工程設計人員及時調(diào)整施工安排［3］。隨著人們對于施工測量工作要求的日益嚴苛，在測量時測量人員需要全面地檢查測量儀器的工作狀態(tài)，同時嚴格按照相關規(guī)定的要求完成測量操作，避免人為因素對測量結果精度的干擾。另外在施工開始后測量人員也需要對施工過程進行校準，例如在開孔作業(yè)時需要利用樁心位置數(shù)據(jù)對模板進行校正，在后續(xù)的施工中也可以結合十字控制網(wǎng)利用樁孔中心線控制施工過程精度。在測量結束之后，便可以進行旋挖樁施工了。首先需要進行成孔作業(yè)，目前常用的成孔方法有人工開挖成孔及爆破成孔兩種模式，由于喀斯特地貌自身結構較為脆弱,因此現(xiàn)階段的施工以人工開挖成孔為主，當遇到孤石及基巖等結構時可以輔以局部爆破進行第一節(jié)的開孔施工。在人工開挖成孔施工過程中，施工人員需要嚴格控制開孔截面面積，該面積為旋挖樁直徑與后續(xù)護壁厚度之和，在施工中該截面尺寸誤差應控制在5cm之內(nèi)。人工挖掘的土方需要被及時清理，當前在施工中通常于孔邊搭立支架并借助自動提升裝置運輸土方，由于喀斯特地貌極易因外部干擾而出現(xiàn)結構變化，因此為了保障成孔施工的精度土方需要被及時運離，同時當機動車經(jīng)過及大型施工設備作業(yè)時應停止成孔施工并做好保護措施，避免孔結構受到影響而變形。在第一節(jié)成孔施工結束后應立即進行護壁施工，當前在喀斯特地貌旋挖樁施工中使用的混凝土護壁大多使用鋼板利用U型螺栓進行連接，當上層護壁施工結束后立即拆除安裝于下方，這樣循環(huán)利用可以大大節(jié)約施工成本并提升施工效率。第一節(jié)護壁施工時其高度應至少超過地表30cm，當其拆除時施工人員則應立即在孔壁內(nèi)部設置軸線作為樁深及樁頂標高的參考［4］。而由于喀斯特地貌地層組成較為復雜，施工人員需要結合地層實際狀態(tài)合理調(diào)節(jié)每一節(jié)護壁的高度。例如當成孔過程中遇到溶洞結構及富水砂層時，護壁高度應調(diào)節(jié)為50cm，同時為了保障每節(jié)護壁結構的強度，單節(jié)護壁施工應連續(xù)完成。在初期的成孔作業(yè)完畢之后，當下旋挖樁施工中開孔及鉆孔大多使用選鉆機完成，大大簡化了施工過程，同時選鉆機目前已經(jīng)實現(xiàn)了智能化控制，利用車載電腦施工人員可以準確控制選鉆機的鉆孔作業(yè)狀態(tài)，有效保障選鉆機鉆孔作業(yè)的深度及垂直度。但是由于選鉆機自身質(zhì)量通常較大，喀斯特地貌自身的支撐能力難以滿足其施工需要，施工人員需要在選鉆機施工前測試施工位置地表的支撐能力，并結合需要進行地質(zhì)改良作業(yè)，同時也可以在選鉆機下方加入鋼板以提升其與地面的接觸面積從而降低壓強，保證作業(yè)的安全。使用選鉆機作業(yè)時首先需要調(diào)整鉆機的位置，并利用鉆桿上的傳感器獲取鉆桿的X軸、Y軸位置狀態(tài)，操作人員則需要通過電動手柄調(diào)節(jié)鉆桿的垂直度，其夾角誤差應小于5°以確保鉆機鉆進成孔順利完成。使用選鉆機進行后續(xù)的鉆孔作業(yè)時，首先需要將鉆頭置于作業(yè)面并清零以記錄初始位置，隨后操作人員便可以利用智能化操作系統(tǒng)準確掌握鉆頭的鉆孔位置并加以調(diào)節(jié)，與此同時施工人員可以通過動力頭壓力、主卷壓力及加壓壓力全面掌握選鉆機的鉆孔狀態(tài)。通過對選鉆機鉆孔狀態(tài)的監(jiān)控與分析操作人員可以第一時間了解喀斯特地貌下方地層的狀態(tài)變化并及時調(diào)節(jié)選鉆機工作模式。例如當遇到易縮徑地層時，為了保障孔徑符合設計要求應適當提升掃孔次數(shù)，而當遇到塑性較好的地層時則可以提升鉆孔速率。除了以上的常見地層外，由于水體的侵蝕及沖蝕在喀斯特地貌地區(qū)地下常常存在卵石層，卵石層會嚴重影響鉆孔施工的進行，施工人員需要勘察卵石層卵石粒徑并根據(jù)粒徑大小合理選用適宜的鉆頭以保障鉆孔施工的順利進行。在施工中選鉆機操作人員需要對鉆孔作業(yè)過程加以記錄并將各地層條件錄入工程地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫之中，工程設計人員也可以結合鉆孔位置的地質(zhì)條件進行旋挖樁設計的調(diào)節(jié)。在鉆孔施工結束后，施工人員需要進行嚴格的終孔質(zhì)量驗收以確保其滿足旋挖樁澆筑需要，檢查人員首先需要結合設計方案檢查終孔的深度及尺寸，隨后應對孔底巖體的承載能力進行測試，在其承載能力符合澆筑施工要求后再進行釬探，保證其巖體結構穩(wěn)定后方可進行樁基擴大頭施工，施工完畢驗收后立即使用C20混凝土封底保持孔底結構的穩(wěn)定。而在進行旋挖樁主體澆筑施工之前，施工人員還需要進行清渣并測試終孔的滲水性能，在喀斯特地貌旋挖樁施工中水面上升速度小于6mm/min可使用正常澆筑技術進行施工，當超過這一數(shù)值時則需要使用水下澆筑方法進行旋挖樁澆筑。而旋挖樁內(nèi)部的鋼筋結構是預先進行安裝并焊接成型后通過吊裝放入成孔，在前期的鋼筋結構焊接成型時要控制鋼筋籠結構與設計間的誤差，同時要保障其箍筋的圓順程度，便于后續(xù)的吊裝施工。在鋼筋吊裝之前需要結合樁長及吊裝能力來確定每一節(jié)鋼筋籠的長度，同時為了便于控制鋼筋籠的狀態(tài)在鋼筋結構內(nèi)還設置了混凝土墊塊［5］。鋼筋籠被吊裝進入孔內(nèi)后，施工人員應及時調(diào)節(jié)鋼筋狀態(tài)并進行焊接，保障鋼筋結構的性能及整體性。在鋼筋吊裝完畢后可以進行混凝土的澆筑，澆筑時應合理控制速度避免鋼筋籠出現(xiàn)上浮，施工中應采用分層振搗模式確保旋挖樁結構的均勻性。三、結束語在喀斯特地貌進行旋挖樁施工時，施工人員需要做好前期的準備工作，全面勘察當?shù)氐刭|(zhì)水文條件并掌握周邊已有建筑狀態(tài)，合理設計施工方案，在施工中則應結合地質(zhì)狀態(tài)實際優(yōu)化成孔、鉆孔施工過程，并優(yōu)化護壁施工及后續(xù)的鋼筋籠吊裝施工，保障最終旋挖樁澆筑質(zhì)量，真正改善喀斯特地貌工程施工狀態(tài)。參考文獻：［1］ 曹麗君.旋挖灌注樁施工工藝在喀斯特地貌區(qū)域的應用［J］.房地產(chǎn)導刊,2015(21).［2］ 韓鵬.喀斯特