淺析大連開(kāi)發(fā)區(qū)南部濱海新區(qū)巖溶地區(qū)沖擊成孔灌注樁施工

摘要：大連開(kāi)發(fā)區(qū)南部濱海巖溶地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，受到上部回填層和下覆震旦系甘井子組石灰?guī)r巖溶發(fā)育的影響，給水下灌注和機(jī)械成孔灌注樁的成樁造成了一定的難度。淺析大連開(kāi)發(fā)區(qū)濱海南部巖溶地區(qū)沖擊成孔灌注樁的施工措施和重點(diǎn)難點(diǎn)的控制。

關(guān)鍵詞：巖溶;機(jī)械成孔;水下灌注;勘察方法

Impact"of"karst"area"of"Dalian"Binhai"Development"Zone"South"of"bored"pile"construction

Abstract：the"geological"environment"in"karst"area"of"coastal"southern"Dalian"Development"Zone"complex，is"affected"by"the"overlying"upper"backfill"layer"and"the"Sinian"Ganjingzi"group"limestone"karst，underwater"perfusion"and"mechanical"bored"pile"caused"certain"difficulty.Control"impact"of"karst"area"of"Dalian"Development"Zone"coastal"southern"construction"measures"and"key"techniquenbsp;difficulties"of"pile.

Keywords""Yan"Rong"machinery"into"the"perfusion"hole"underwater"survey"method

大連開(kāi)發(fā)區(qū)南部濱海新區(qū)為新近回填海域形成的陸域。根據(jù)勘察資料可知，上部回填層為含碎石粘性土，下覆震旦系甘井子組石灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育。復(fù)雜的地質(zhì)條件，給機(jī)械成孔灌注樁造成了很大的困難。通過(guò)對(duì)華潤(rùn)海中國(guó)一期、二期、三期、四期和五期以及對(duì)鄰近海灣城以及黃金海岸等項(xiàng)目的機(jī)械成孔灌注樁施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，淺析大連開(kāi)發(fā)區(qū)南部濱海新區(qū)巖溶地區(qū)機(jī)械成孔灌注樁的施工措施和重點(diǎn)難點(diǎn)工藝的控制與選擇。

1、地質(zhì)條件的復(fù)雜性

針對(duì)這一地區(qū)，特殊而又復(fù)雜的地質(zhì)條件。綜合各個(gè)項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)。首先提出本地區(qū)機(jī)械成孔灌注樁的難點(diǎn)和重點(diǎn)。地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是緊鄰黃海的回填層，主要成分為含碎石和粘性土，特點(diǎn)是松散且鄰近大海，和大海連通，地下水位很淺，大約為2-3m，隨之潮汐變化而變化;另一個(gè)是發(fā)育的巖溶，下覆石灰?guī)r中有大量的溶洞，并且相互貫通，期中充填物少，導(dǎo)通性強(qiáng)。

2、復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的施工難點(diǎn)和重點(diǎn)

2.1施工難點(diǎn)

上述復(fù)雜的地質(zhì)條件給機(jī)械成孔灌注樁帶來(lái)的施工難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

1、回填層與海水連通，地下水位隨著海水潮汐的變化而變化，機(jī)械成孔使利用泥漿護(hù)壁，極其容易由于變化的地下水位，以及潮起潮落的動(dòng)水位變化，破壞泥皮，造成回填層的坍塌。

2、巖溶發(fā)育，石灰?guī)r中有大量的溶洞。這一特點(diǎn)，給機(jī)械成孔灌注樁帶來(lái)了很多而又嚴(yán)重的困難，主要有下列幾個(gè)問(wèn)題：

（1）如何準(zhǔn)確的判斷全斷面入巖，確保3倍樁徑且大于5m范圍內(nèi)是完整的石灰?guī)r。

（2）由于巖溶地區(qū)存在溶溝、溶槽等不良地質(zhì)現(xiàn)象，這將造成卡鉆埋鉆、孔位偏斜等問(wèn)題。

（3）當(dāng)成孔鉆進(jìn)到溶洞時(shí)，因?yàn)槿芏匆鸬哪酀{流失，而造成的塌孔現(xiàn)象。

（4）在混凝土灌注過(guò)程中，混凝土液面突然下降，或者與附近正在施工的鉆孔連通，而混凝土無(wú)法灌滿的情況。

2.2施工難點(diǎn)施工措施

針對(duì)上述施工的難點(diǎn)，綜合本地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)和施工中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。采取了以下施工措施。

1、回填層防止塌孔的處理措施：強(qiáng)夯加固處理和下鋼護(hù)筒。

（1）回填層強(qiáng)夯加固處理：由于回填層厚度為6-8m，首先利用強(qiáng)夯加固的地基處理措施對(duì)回填土層進(jìn)行加固。具體措施是將樓座及周邊3m范圍內(nèi)的回填土進(jìn)行加固處理。采用夯擊能為1000KN的點(diǎn)夯，然后再進(jìn)行一遍滿夯，最后整平場(chǎng)地。利用強(qiáng)夯加固處理回填層的好處是對(duì)松散的回填層進(jìn)行加固，用以防止回填層隨著海水潮汐的變化而引起的塌孔。這一措施也有利于機(jī)械設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的通行，最關(guān)鍵的是防止混凝土攪拌車在施工現(xiàn)場(chǎng)因場(chǎng)地松軟而引起的側(cè)翻等安全事故。

（2）下鋼護(hù)筒：當(dāng)回填層已經(jīng)發(fā)生了塌孔事件后，采取的措施有立即回填塌陷的孔和下鋼護(hù)筒兩種手段。如果采用立即回填，等回填土沉降后再進(jìn)行鉆孔施工，必將影響施工的進(jìn)度。從工程管理角度，應(yīng)該采取有效的方法，在合理的工期內(nèi)利用最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益完成工程項(xiàng)目。由于機(jī)械成孔灌注樁特殊的施工環(huán)境，如果一個(gè)孔擱置起來(lái)，必將影響后排樁的施工，出現(xiàn)其他配套機(jī)械設(shè)備的閑置和浪費(fèi)，并且將會(huì)打亂合理的施工順序，從而影響工程工期，且會(huì)造成不合理的經(jīng)濟(jì)損失。而下鋼護(hù)筒可以大大節(jié)省工期，并且能保證坍塌孔的繼續(xù)施工。所以對(duì)已出現(xiàn)的塌孔進(jìn)行下鋼護(hù)筒的處理措施是合理而高效的。

2、巖溶中溶洞、溶溝、溶槽等引起的施工難點(diǎn)所采取的措施有：3點(diǎn)勘探法、回填大塊石小沖程糾偏法、回填紅粘土混碎石或用低標(biāo)號(hào)混凝土堵溶洞法、振動(dòng)錘處理卡鉆法和擴(kuò)孔套取鉆頭法、立即回填法等。

（1）如何準(zhǔn)確的判斷全斷面入巖，確保3倍樁徑且大于5m范圍內(nèi)是完整的石灰?guī)r。采取3點(diǎn)勘探法。雖然灰?guī)r地區(qū)的樁基礎(chǔ)工程進(jìn)行了一樁一勘的方法，但此法并不能確保全斷面入巖和3倍樁徑且大于5m范圍內(nèi)是完整的石灰?guī)r。因?yàn)槿A潤(rùn)海中國(guó)項(xiàng)目緊鄰海灣城，地質(zhì)條件基本一樣。而海灣城的機(jī)械成孔灌注樁完全按照勘察報(bào)告中一樁一勘的深度控制成樁深度，結(jié)果在樁基靜載檢測(cè)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)有部分樁不合格。并且在樁基施工單位在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，有大量的樁在成孔過(guò)程中，有超深現(xiàn)象。也就是說(shuō)按照地質(zhì)部門提供的勘察報(bào)告已經(jīng)到了石灰?guī)r的見(jiàn)巖深度，而樁基施工單位發(fā)現(xiàn)到此深度成孔速度很快。最后與設(shè)計(jì)院、勘察單位、施工單位以及有關(guān)專家的專題會(huì)探討，發(fā)現(xiàn)此地區(qū)巖溶發(fā)育，存在大量的溶洞、溶溝和溶槽，一個(gè)樁位上布置一個(gè)勘探孔，難以準(zhǔn)確的判斷出是否是全斷面入巖。最后討論的結(jié)果是采用3點(diǎn)勘探法。一個(gè)樁位，按照等邊三角形的布點(diǎn)法，在樁周進(jìn)行三點(diǎn)鉆探，然后按此三點(diǎn)下最深一點(diǎn)為完整巖石面，并且此點(diǎn)下6m范圍內(nèi)全是完整巖石，不存在溶洞。

（2）由于溶溝、小型溶洞和溶槽發(fā)育，在沖擊鉆進(jìn)過(guò)程中容易出現(xiàn)鉆孔偏斜現(xiàn)象，采用回填大塊石小沖程糾偏法。

首先測(cè)量員每天利用全站儀從幾個(gè)不同的方位對(duì)沖擊鉆的鋼絲繩進(jìn)行校正。如果發(fā)現(xiàn)鋼絲繩已經(jīng)偏離中心點(diǎn)，證明孔位已經(jīng)偏斜。然后讓鉆機(jī)手立即停止鉆進(jìn)，上提鉆頭，測(cè)量人員校正在哪個(gè)深度出現(xiàn)偏孔了，即從這個(gè)深度回填大塊石。再利用小沖程，緩慢錘擊的方法進(jìn)行糾偏。

（3）由于溶溝、小型溶洞和溶槽發(fā)育，在沖擊鉆進(jìn)過(guò)程中容易出現(xiàn)卡鉆甚至埋鉆現(xiàn)象。采取的措施是振動(dòng)錘處理卡鉆法和擴(kuò)孔套取鉆頭法。當(dāng)出現(xiàn)卡鉆和埋鉆后，不能猛拉硬拽，防止鋼絲繩斷裂或者造成鉆機(jī)傾倒傷人。當(dāng)出現(xiàn)卡鉆后，由于鋼絲繩只能施加向上的拉力，而不能施加向下的壓力。如果鉆頭被一個(gè)小小的碎石頭卡住，也是難以拉上來(lái)的。只有產(chǎn)生向上和向下的力，讓鉆頭上下竄動(dòng)，才能處理卡鉆的難題。采取再下一個(gè)比鉆孔直徑小的振動(dòng)錘，錘擊卡住的鉆頭，施加一個(gè)向下的力，讓鉆頭在錘擊和鋼絲繩向上拉力的作用下，上下反復(fù)竄動(dòng)，處理卡鉆事故。有些卡鉆事故處理不當(dāng)，會(huì)發(fā)展成埋鉆，上部回填土坍塌，讓鉆頭埋在鉆孔之中。處理埋鉆的方法可以用擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)孔，讓埋在鉆孔中的鉆頭周邊松動(dòng)，然后用鋼絲繩上拉，如果還是卡鉆，可以再利用振動(dòng)錘進(jìn)行錘擊處理。

（4）當(dāng)沖擊鉆進(jìn)到溶洞時(shí)，泥漿液面會(huì)突然下降，遇到大溶洞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。采取的措施是回填混碎石的紅粘土或低標(biāo)號(hào)混凝土堵溶洞法。

鉆機(jī)手會(huì)隨時(shí)觀察鉆孔內(nèi)泥漿液面的變化，如果進(jìn)入基巖后有突然下降的現(xiàn)象，應(yīng)立即向孔內(nèi)填混碎石的紅粘土或低標(biāo)號(hào)混凝土然后進(jìn)行錘擊，使混碎石的紅粘土填滿溶洞。這種方法處理小型溶洞，效果明顯。但是遇到大溶洞，并且溶洞位置埋深較深的情況，效果并不明顯，在此地區(qū)有部分鉆孔深達(dá)50m以上。如果深孔出現(xiàn)因溶洞引起的漏漿跑漿，經(jīng)過(guò)回填混碎石的紅粘土進(jìn)行處理后，又出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，只能通過(guò)全跟進(jìn)鋼護(hù)筒的方法進(jìn)行處理。

（5）本地區(qū)溶洞發(fā)育，在混凝土灌注過(guò)程中，出現(xiàn)混凝土液面突然下降或者與附近正在施工的鉆孔連通，混凝土難以灌滿的情況。采取的措施立即回填法。首先是盡量滿足規(guī)范要求，相鄰樁鉆孔施工的距離大于3倍樁徑。如果出現(xiàn)兩孔連通的情況，立即回填未灌注混凝土的鉆孔。水下灌注混凝土，是機(jī)械成孔灌注樁的關(guān)鍵工序。如果控制不好，會(huì)出現(xiàn)斷樁、廢樁等工程質(zhì)量問(wèn)題。本地區(qū)特殊的地質(zhì)環(huán)境，水下灌注混凝土是重要工序，也是重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是重點(diǎn)控制對(duì)象。但是在灌注過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題和難題。盡量滿足規(guī)范要求距離的基礎(chǔ)上，并未阻止相鄰樁串孔的事故發(fā)生。有兩個(gè)相距30m的鉆孔，當(dāng)其中一個(gè)孔進(jìn)行混凝土灌注時(shí)，另一個(gè)孔中的泥漿向外涌。而在兩個(gè)孔進(jìn)行泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)過(guò)程中，并未發(fā)現(xiàn)相互連通的現(xiàn)象。為什么在成孔的過(guò)程，未發(fā)現(xiàn)溶洞或者是溶溝的連通呢？經(jīng)過(guò)研究討論分析，得出的結(jié)論是，泥漿的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土的比重，在泥漿護(hù)壁的鉆孔過(guò)程中，泥漿填充了溶洞或溶溝，泥皮保護(hù)了孔壁，但是在混凝土的灌注過(guò)程中，混凝土的壓力隨之增加，壓裂了泥皮，將泥漿壓入溶洞或溶溝，并且使溶洞或溶溝連通的兩個(gè)鉆孔相連接，出現(xiàn)上述現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象，采取了立即回填另一個(gè)正在鉆進(jìn)的鉆孔，然后確保水下灌注的導(dǎo)管埋在混凝土面以下，再進(jìn)行水下灌注混凝土的工作。如果灌注導(dǎo)管已經(jīng)在混凝土面的上面，則此孔必須重新進(jìn)行鉆孔施工。

結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)了大連開(kāi)發(fā)區(qū)南部濱海新區(qū)巖溶地區(qū)沖擊機(jī)械成孔灌注樁的施工難點(diǎn)和重點(diǎn)。針對(duì)本地區(qū)的施工難點(diǎn)和重點(diǎn)采取了一系列的施工措施，希望能給海濱城市基礎(chǔ)建設(shè)的地質(zhì)工作者一點(diǎn)幫助和建議。