基于熔巖地貌的地基處理及樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制探討

余　佳

摘要：文章結(jié)合實(shí)際工程，介紹了熔巖地貌的地基條件下如何控制施工工藝要點(diǎn)，并說明了當(dāng)工程中出現(xiàn)漏漿、塌孔、偏孔、卡錘、掉錘、斷樁、短樁等事故時(shí)，如何采取有效措施保證工程保質(zhì)保量完工。

關(guān)鍵詞：熔巖地貌；地基處理；樁基礎(chǔ)；施工質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）07-0139-02

桂林桂城家園1#、2#、3#樓工程地處喀斯特地貌地區(qū)，地理位置緊臨漓江河邊，地表水較淺。工程所處位置地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖溶發(fā)育程度高，規(guī)模大，溶洞成串出現(xiàn)，地下暗河交錯(cuò)。沖孔樁基礎(chǔ)要穿過多層溶洞，部分溶洞內(nèi)充填物復(fù)雜，多為流塑狀，部分溶洞為空溶洞，單純采用常規(guī)的機(jī)械沖孔施工方法難以成孔。本文將施工時(shí)

遇到的情況以及采取的相應(yīng)技術(shù)措施加以總結(jié)，以供同行商討。

一、工程概況

桂城家園1#、2#、3#樓的基礎(chǔ)采用人工挖孔樁（樁長(zhǎng)4m以內(nèi)）和機(jī)械沖孔樁（樁長(zhǎng)4m以上），持力層為白云質(zhì)灰?guī)r，樁嵌巖深度為500mm，3棟塔樓的地下室連為一體做停車庫(kù)，共17層，建筑高度為49.95m，建筑面積為38481.09 m2，結(jié)構(gòu)形式為短肢鋼筋砼結(jié)構(gòu)，設(shè)防裂度為六度，抗震等級(jí)為四級(jí)。樁徑為800mm、1000mm、1200mm、1300mm、1400mm、1500mm、1600mm、1700mm共8種規(guī)格，樁長(zhǎng)從3.9m到41m不等。

二、施工工藝控制要點(diǎn)

（一）沖擊成孔

1．施工程序。根據(jù)溶洞分布情況，按先短后長(zhǎng)、先易后難、先外后內(nèi)的原則確定各樁的施工順序，盡量避免相臨孔同時(shí)施工。

2．單護(hù)筒泥漿護(hù)壁沖擊成孔。鋼護(hù)筒下沉至巖面后，用沖錘往復(fù)沖擊，將沖孔中的土石破碎或擠入孔壁中，用高壓泥漿泵懸浮出渣。

（二）清孔

終孔后，用掏渣桶掏渣后，再投入水泥、泥漿、黃土混合物（配合比為1: 0.01: 0.4），用小沖程沖砸造漿1h，使泥漿體積密度達(dá)到1.5左右，然后反復(fù)掏渣，直到泥漿中無2 mm以上大的顆粒為止。孔底沉渣厚度小于5cm即可進(jìn)行下道工序。為使沖孔樁混凝土與孔底巖體黏接良好，灌注水下混凝土之前需用高壓水沖洗排出殘碴。

（三）灌注水下混凝土

清孔完畢，吊裝鋼筋籠時(shí)，為避免浮籠現(xiàn)象，將其中4根鋼筋籠主筋與鋼護(hù)筒焊接牢固。該工程的樁鋼筋采用通長(zhǎng)鋼筋，施工時(shí)，鋼筋籠分段入孔，接頭用搭接焊?；炷翆?dǎo)管直徑為300mm，底節(jié)管長(zhǎng)4m，中間節(jié)長(zhǎng)2m，頂管調(diào)節(jié)管為1.0m。導(dǎo)管使用前先根據(jù)樁深計(jì)算出導(dǎo)管的節(jié)數(shù)。導(dǎo)管架設(shè)在用方木搭制的井字架上，井字架扣于護(hù)筒口上，導(dǎo)管與導(dǎo)管之間用法蘭盤連接，導(dǎo)管下口懸空高度控制在0.5m左右，灌注水下混凝土?xí)r，為確保導(dǎo)管底節(jié)埋入，首批混凝土在800mm以上，連續(xù)灌注，灌注中埋管深度保持在1m以上?；炷凉嘧⒚鎽?yīng)控制在樁頂設(shè)計(jì)樁高

以上0.8～1.2m，以便清除浮漿。

三、施工質(zhì)量控制

（一）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

孔垂直度偏差不大于1%；孔頂水平偏差不大于10cm；底沉渣厚度不大于5cm。

（二）質(zhì)量控制措施與對(duì)策

1．漏漿、塌孔。3-72#樁，沖錘擊穿頂板時(shí)， 3min內(nèi)水位下降了16m，漏漿量達(dá)到27.98m3補(bǔ)水一下難以完成，造成打樁機(jī)傾覆，鋼護(hù)筒被埋；再如3-24#樁，當(dāng)沖到21.4m深時(shí)， 32.6m3泥漿在2min內(nèi)突然消失，孔內(nèi)失水失壓發(fā)生孔塌地陷。為此，要求機(jī)械操作人員隨時(shí)檢查孔內(nèi)水位高度、泥漿稠度，排渣時(shí)要及時(shí)補(bǔ)水并認(rèn)真分析泥漿顏色，渣樣是否與拋填物和提供的鉆探資料相符，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。將堅(jiān)硬片石、黏土及水泥作成混合物，視漏漿程度反復(fù)拋填、沖擊，一次1～3m直至不漏為止。當(dāng)漏漿太快，散填難以達(dá)到目的時(shí)，應(yīng)采取集中拋填，即將黃土裝袋，水泥整包，片石集中，短時(shí)間內(nèi)大方量投入。如3-59#、2-15#、2-64#樁平均漏漿量高達(dá)19m3之多，散填全部失效，采用集中拋填才取得成功。

2．偏孔。因溶溝、溶槽巖面凹凸不平，溶洞頂板厚度不均勻，加上溶洞內(nèi)孤石侵入孔徑，孔底處于一邊軟一邊硬的狀態(tài)（半邊巖），于是出現(xiàn)偏孔。偏孔容易造成臺(tái)階，影響鋼筋籠的安放。糾偏是喀斯特地貌地區(qū)沖孔最頻繁的內(nèi)容，貫穿于整個(gè)沖孔過程，其方法是否得當(dāng)關(guān)系到?jīng)_孔的質(zhì)量和進(jìn)度。為此，當(dāng)沖孔穿過覆蓋層或溶洞填充物接觸溶洞頂板時(shí)，由于巖面傾斜被溶溝、溶槽切割成塊狀或蜂窩狀產(chǎn)生偏孔。此時(shí)沖孔速度會(huì)明顯降低，主繩擺動(dòng)大。遇此情況應(yīng)馬上提出沖錘，拋入料徑300mm左右的堅(jiān)硬片石和塊狀黃土，將孔回填1.5～2.0m，保證沖錘平穩(wěn)，以45cm小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋入相同配比的混合物1.0～1.2m以80cm大沖程沖孔。如仍有偏孔將第二次方法重復(fù)進(jìn)行。反復(fù)拋填仍難以達(dá)到目的時(shí)，則進(jìn)行孔內(nèi)水壓爆破或掏渣清孔，將孔底洗凈用C20級(jí)水下混凝土，擱置7d再?zèng)_孔處理。

當(dāng)溶洞頂板厚度不均，薄弱部位被擊穿，沖錘進(jìn)入溶洞時(shí)，較厚的部位會(huì)形成探頭石或臺(tái)階，嚴(yán)重者使錘頭斜臥在溶洞內(nèi)，如3-9#樁就出現(xiàn)這種情況，處理難度極大。由于當(dāng)時(shí)無經(jīng)驗(yàn)，我們花高價(jià)請(qǐng)武漢港務(wù)局的潛水員來現(xiàn)場(chǎng)打撈，才將沖錘提起來。后來在施工其他樁時(shí)我們采取了措施，在距溶洞頂板以上0.5 m開始用小沖程，同時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿稠度及顏色變化，若帶有漏漿則拋填0.5～1.0m厚片石（粒徑30cm左右）和黃土，每循環(huán)進(jìn)尺5～10cm，直至使填充物完全擠入溶洞內(nèi)，再加大沖程沖孔。

當(dāng)溶洞側(cè)壁侵入孔徑產(chǎn)生偏孔，則以加入大塊片石為主，并適當(dāng)降低泥漿濃度，回填3～5m后以小沖程沖擊，沖錘平穩(wěn)后再加大沖程沖孔。

3．卡錘?？ㄥN是喀斯特地貌地質(zhì)沖孔中頻率最高最棘手的事故。若沖錘卡在孔底往往使孔報(bào)廢，重新補(bǔ)孔，經(jīng)濟(jì)損失極大。對(duì)此采取的措施有：（1）預(yù)防為主，主要措施有：機(jī)械操作人員隨時(shí)觀察沖機(jī)負(fù)荷和主繩擺動(dòng)情況，嚴(yán)格按照機(jī)械沖孔工藝操作，杜絕出現(xiàn)探頭石、石階等，發(fā)現(xiàn)卡錘征兆及時(shí)提起錘頭進(jìn)行拋填處理；（2）在距溶洞頂板以上30～50cm處改變沖孔沖程和沖擊次數(shù)，采用慢打輕擊，進(jìn)入溶洞后反復(fù)拋填片石、黃土及水泥，拋一次進(jìn)1.5m左右，直至達(dá)到人工造孔的目的；（3）改變沖錘形式，在原十字形錘頭上焊圈（用鋼軌加工成弧形），把十字形連接起來，使之減慢沖進(jìn)速度，一次成孔并圓順；（4）卡錘后防止強(qiáng)行提主繩，強(qiáng)扭和操作不當(dāng)使鋼絲繩斷裂而增加處理難度，應(yīng)及時(shí)測(cè)量沖錘被卡標(biāo)高，查明原因采取以下相應(yīng)對(duì)策。

慢試法：沖錘卡在中間任何部位時(shí)，應(yīng)將主繩徐放—收緊—徐放—收緊，反復(fù)進(jìn)行使沖錘旋轉(zhuǎn)從原位提出。該工程采用此法處理了2-34#樁的卡錘。

沖擊法：將主繩放松3～5m，用沖錘副繩吊一重物向下沖擊沖錘，使之產(chǎn)生松動(dòng)，主繩重復(fù)慢試法。該工程采用此法處理了3-1#樁的卡錘。

水下松動(dòng)爆破法：測(cè)準(zhǔn)沖錘被卡高度后，迅速將乳化防水炸藥捆成兩組，加配重對(duì)稱放入沖錘刃腳部位，藥量視地質(zhì)情況而定，根據(jù)卡錘類型決定將藥豎立或水平放置，之后將鉆機(jī)主繩帶緊，采用電雷管起爆。該工程采用此法處理了2-16#、3-49#、3-52#、2-33#樁的卡錘，成功率達(dá)100%，未發(fā)生任何塌孔，落石等不良現(xiàn)象。

4．掉錘與鋼材材質(zhì)、地質(zhì)及人為因素有很大關(guān)系，最容易出現(xiàn)在卡錘處理中，但發(fā)生幾率較小。它比處理卡錘難度更大。其主要原因?yàn)椋海?）卡環(huán)與沖錘連接不牢或斷裂掉錘；（2）處理卡錘將鋼絲繩提斷或沖錘提起又掉入孔內(nèi)將主繩蹬斷而掉錘。

對(duì)此采取的措施有：（1）在沖孔過程中要經(jīng)常檢查卡環(huán)鋼絲繩，發(fā)現(xiàn)超限及時(shí)更換；（2）隨時(shí)準(zhǔn)備好打撈工具，一旦掉錘及時(shí)打撈，防止沉渣埋鉆。我們?cè)谔幚?-60#，3-15#樁掉錘時(shí)就利用掏渣桶外側(cè)加焊四個(gè)錨鉤來提升。用錨鉤鉤住沖錘的吊環(huán)往上提升，效果都比較好，都將沖錘提了起來。

5．?dāng)鄻逗投虡?。灌注水下混凝土是沖孔成樁的關(guān)鍵階段，往往由于機(jī)具、材料準(zhǔn)備工作及管理抓不好出現(xiàn)斷樁、短樁事故，處理起來時(shí)間長(zhǎng)、難度大。

對(duì)此采取的措施有：（1）每次灌注混凝土前要對(duì)拌合機(jī)（留一臺(tái)備用），輸送泵進(jìn)行試運(yùn)輸，對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行高壓水試驗(yàn)檢查，使設(shè)備保持良好的工作狀態(tài)，并備足水泥和砂石；（2）組織好人員，分工明確，各司其職，嚴(yán)把工序銜接關(guān)，保證混凝土灌注質(zhì)量和連續(xù)性；（3）導(dǎo)管一般埋管2～4m，通過漏漿處理位置時(shí)埋管以4～6m為好（防止混凝土擠破人造孔壁造成斷樁）；（4）測(cè)量混凝土面上升速度，若上升緩慢必定是混凝土流失，埋管至少要保持2m，隨灌混凝土隨提升導(dǎo)管，減少對(duì)下部混凝土的擾動(dòng)，并防止上部混凝土初凝結(jié)殼造成夾泥斷樁；（5）短樁接長(zhǎng)前，將淤泥浮渣清除，用高壓水洗凈樁頭及鋼筋籠（絕對(duì)不能留有夾層），灌注同等級(jí)的混凝土。

四、結(jié)語

桂城家園1#、2#、3#樓工程施工中，通過采用了單護(hù)筒跟進(jìn)，回填沖孔，泥漿護(hù)壁等綜合施工方法，解決了在喀斯特地貌地區(qū)機(jī)械沖孔樁穿越溶洞地層，糾編處理，漏漿塌孔等一系列難題，于2007年6月25日全面完工，經(jīng)過檢測(cè)全部合格。其中優(yōu)良樁達(dá)到82.4%得到了建設(shè)單位、監(jiān)理單位和當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢部門的高度評(píng)價(jià)，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。

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