串珠狀溶洞樁基成孔施工技術(shù)

串珠狀溶洞樁基成孔施工技術(shù)摘要：溶洞樁基深、溶洞成串珠狀，在施工過程中很容易發(fā)生施工質(zhì)量安全問題。為此，結(jié)合實際工程案例，對串珠狀溶洞樁基成孔施工進行了分析。關(guān)鍵詞：串珠狀溶洞；樁基成孔；施工1地質(zhì)特點區(qū)內(nèi)鉆探巖溶遇洞率70%，鉆孔線巖溶率2.1%～84.3%，場內(nèi)發(fā)現(xiàn)單洞頂?shù)装甯卟畲笥?m巖溶多處，整個區(qū)為巖溶極強發(fā)育區(qū)，其中8L#樁基為多層溶洞，溶洞貫通性強，串珠狀分布，大小不等，規(guī)律性差，并伴有斜巖，最大空腔高度達8.2m，其地層巖性自上而下可分為以下幾層：(1)第一層粉質(zhì)粘土：灰黃色、硬素、含鈣質(zhì)結(jié)核，表層30cm為種植土。(2)第二層角礫土：灰黃色、密實，粒徑0.2～2.0cm的含量占35%～40%，2.0～4.0cm的含量占10%～20%，成分以石英巖、砂巖為主，呈次棱角狀，空隙被粘性土充填。(3)第三層中風(fēng)化巖：青灰色，隱晶質(zhì)、層狀結(jié)構(gòu)，巖性硬，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙面充填方解石脈，其中7.0～15.2m、17.6～23.5m、27.4～33.6m、34.5～37.0m、38.0～43.2m、43.8～45.0m為溶洞，呈串珠狀，巖芯多呈柱狀，節(jié)長10.0～15.0cm不等，少量機械破碎呈碎塊狀，錘擊聲脆，不易碎，取芯率73%。(4)第四層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：灰棕色，泥質(zhì)砂巖、層狀構(gòu)造，與石英砂巖互層，巖石風(fēng)化不均，巖性軟，巖芯呈塊狀，塊徑6.0～10.0cm，少量呈砂狀，取芯率65%。2巖溶樁基施工難點因素(1)地方運輸條件制約影響大。由于進場道路僅有1條鄉(xiāng)村道路，且受南沿江高速現(xiàn)有蓋板通道高度制約，進場車輛高度不能超過3.5m，導(dǎo)致大型機械設(shè)備無法進場。(2)巖溶發(fā)育極強，成孔難度大。8L#樁基穿越6層溶洞，上層覆蓋土主要為角礫土層，粘結(jié)力小，且本樁基為淺層巖溶樁，溶洞多呈珠串狀，易發(fā)生串孔、塌孔等事故，同時施工作業(yè)風(fēng)險大。(3)8L#樁基設(shè)計長度達50m，施工工藝要求高。將樁基打入穩(wěn)定持力層，鉆進、清渣、換漿難度大，易出現(xiàn)卡鉆、孔位偏移等問題。成孔過程中泥漿、澆筑的混凝土對孔壁的側(cè)壓力大，孔壁易坍塌，而且安全管理風(fēng)險大。3巖溶樁基施工方案比選3.1“鋼護筒跟進”方案通常情況當(dāng)溶洞易發(fā)生漏漿、與周邊溶洞連通、頂板覆蓋層土質(zhì)較差時，可采用鋼護筒跟進方案。但由于大型設(shè)備進場通行條件不足，且8L#樁基設(shè)計樁長達50m，需先后穿越6層溶洞，鋼護筒難以持續(xù)跟進，同時垂直度也很難保證，另外鋼護筒用量較大，施工成本較高。3.2“雙液漿注漿”方案巖溶發(fā)育區(qū)域樁基施工前，在墩臺范圍對溶洞進行預(yù)注漿處理，填塞溶洞內(nèi)空腔，固化溶洞內(nèi)填充物，防止樁孔與溶洞、溶槽連通，避免樁孔內(nèi)護壁泥漿流失導(dǎo)致塌孔。但雙液漿液體的最佳凝固時間不宜掌握，且多層串珠型溶洞空隙多，所需漿液用量難以控制預(yù)測，施工成本高。3.3“片石+粘土”方案當(dāng)鉆穿溶洞或鉆至裂隙處出現(xiàn)漏漿時，反復(fù)投入片石和粘土，利用鉆頭沖擊將片石和粘土擠入溶洞和巖溶裂隙中，以增大孔壁自穩(wěn)能力，但此方案只適用于高度2m以下溶洞處理。根據(jù)現(xiàn)場資料統(tǒng)計分析，由于該溶洞內(nèi)空間大、發(fā)育強，反復(fù)失漿或一次失漿過多、孔壁穩(wěn)定性不足，易造成孔口失穩(wěn)、坍塌。3.4“片石+粘土+水泥+木屑+鋼護筒”綜合處置方案針對巖溶區(qū)樁基回填處理較大溶洞存在的困難，工程技術(shù)人員仔細研究鉆孔資料及區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合前期施工經(jīng)驗，討論認為該8L#樁基具備通過改良回填混合料配合比、改進回填工藝等相關(guān)措施綜合處置較大溶洞的條件。3.4.1施工準(zhǔn)備通過仔細研究地質(zhì)勘察資料，確定擬實施樁基穿越溶洞的位置、范圍及可能存在溶洞填充情況，初步判斷可能坍塌的地層，同時施工前做好以下工作：(1)針對鉆孔及回填混合料時可能發(fā)生突發(fā)質(zhì)量或安全事故，成立由項目經(jīng)理任組長、項目總工任副組長、項目部各部門負責(zé)人為成員的專項施工方案領(lǐng)導(dǎo)小組，制定事故處理應(yīng)急預(yù)案，執(zhí)行24小時值班制，密切關(guān)注施工動態(tài)。(2)樁孔的地質(zhì)資料及施作要點，作為技術(shù)交底發(fā)至一線工班及鉆機操作手；對鉆機平臺碾壓密實并鋪設(shè)鋼板，防止施鉆時鉆機出現(xiàn)不均勻下沉、擺動、位移等問題，從而影響鉆孔質(zhì)量。平臺上準(zhǔn)備若干根方木，用以調(diào)整鉆機垂直度。(3)鉆孔平臺附近準(zhǔn)備足夠的袋裝水泥、碎石、片石、粘土及木屑，片石強度≥30MPa石灰?guī)r，石塊粒徑以15.0～50.0cm為宜；增加一個備用泥漿池，在鉆進過程中存放多余泥漿，漏漿時能夠及時補漿，泥漿池尺寸長4m*寬6m*深2m。(4)現(xiàn)場備用一臺挖掘機、一臺吊車、二臺運輸車、二臺抽水泵，確保機械完好，操作手隨時待命；現(xiàn)場機械停放、材料堆放整齊有序，臨時設(shè)施布局合理，一旦發(fā)生事故，預(yù)留有足夠的救援和撤離通道，同時配備急救藥品、擔(dān)架等設(shè)施。3.4.2施工工藝要點(1)鋼護筒的設(shè)置，分3節(jié)安裝，每節(jié)鋼護筒直徑2m、長度2m。首先采用人工挖埋法安裝第一節(jié)，鋼護筒頂面高出地面0.3m；然后采用直徑1.8m鉆頭鉆進，鉆進過程中需及時檢查孔位偏差、鉆孔垂直度，埋入剩下2節(jié)鋼護筒；鋼護筒間焊接牢靠；最后改用直徑1.6m低沖程鉆頭，將溶洞頂板沖破。加長鋼護筒設(shè)置后應(yīng)檢查鋼護筒平面位置偏差不大于5cm，傾斜度偏差不大于1%。(2)施工過程中，根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，在鉆頭接近溶洞時勤觀察、勤檢測，根據(jù)手握測繩沖擊孔底的手感、沖擊巖層的響聲及抽取的巖樣，判斷是否接近巖溶地層。接近巖溶地層時沖程降低至50cm左右，防止卡鉆。鉆穿巖溶地層上殼時，一旦漏漿，要及時投放粘土、片石并補漿，以保持孔內(nèi)水位高度。(3)對于高度大于2m的溶洞，當(dāng)鉆穿溶洞或鉆至裂隙出現(xiàn)漏漿時，首先立即反復(fù)投入片石與粘土，利用鉆頭沖擊將片石與粘土擠入溶洞和巖溶裂隙中，片石與粘土的比例為3：7；其次在上述回填料基礎(chǔ)上摻加水泥，摻加比例為每米2包袋裝水泥，若漏漿情況無明顯改善，須適當(dāng)增加袋裝水泥用量，以增大孔壁的自穩(wěn)能力；最后加入木屑，利用木質(zhì)纖維增加混合料的粘聚力。(4)通過不斷改善填料的投放工序，回填效果也有明顯改善。木屑、粘土和片石可以先拌和后投入孔內(nèi)，也可以分別投入孔內(nèi)。如分別投放，順序按片石、木屑、袋裝水泥及粘土分層順序投入孔內(nèi)，木屑必須在回填粘土前投放。水泥以整袋投放為最佳。粘土投放后，用錘頭夯實，循環(huán)投放，直至夯實后填料高度高于溶洞頂板1m以上，再用錘頭靜壓6～8小時，隨后進行二次成孔。如仍出現(xiàn)塌孔，采用素混凝土灌注至溶洞頂面約1m處，48小時后再二次成孔。(5)鉆進過程中遇到空腔溶洞，在擊穿前，應(yīng)制備泥漿，避免擊穿溶洞帽后突然失漿，造成孔內(nèi)壓力不足形成塌孔。加強鉆孔地質(zhì)檢查、復(fù)核，并密切注意觀察鉆機工作情況、周圍地表沉降和鋼護筒內(nèi)水位變化；接近巖溶時主繩放長量控制為1.0～2.0cm，并減少錘擊頻率，每分鐘5～10次為宜，如發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)水位下降，必須及時提錘檢查，防止擊穿溶洞頂板時造成掉鉆、卡鉆現(xiàn)象發(fā)生。同時做好相關(guān)應(yīng)急處置準(zhǔn)備工作，確保鉆進順利。(6)如鉆穿溶洞頂板時一旦漏漿，須及時補水補漿，保持孔內(nèi)水位高度，并投放粘土、片石、水泥、木屑等回填料；重新沖擊鉆進，擠壓填充溶洞或堵塞溶洞，最終至不漏漿為止；通過溶洞層后，繼續(xù)鉆孔，直至設(shè)計深度。成孔后灌注樁基混凝土階段，在導(dǎo)管提升時，根據(jù)溶洞位置確定對應(yīng)的導(dǎo)管埋深高度，導(dǎo)管埋深不小于2m、不大于6m；通過溶洞時，灌注混凝土速度宜適當(dāng)放緩；樁頂灌注標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計標(biāo)高超灌1m以上，灌注混凝土完成后，需觀察30分鐘左右，如混凝土面沒有變化才緩慢拔出導(dǎo)管。5結(jié)論由于巖溶發(fā)育，地質(zhì)狀況復(fù)雜多變，諸多不可預(yù)見性因素對巖溶區(qū)樁基施工影響很大。施工技術(shù)人員必須仔細閱讀設(shè)計圖紙及勘察資料等文件，