對廣西喀斯特地貌旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用的探索

徐成明

摘 要：我國喀斯特地貌分布廣、面積大。其中尤以廣西、貴州和云南東部所占的面積最大，是世界上最大的喀斯特區(qū)之一。建筑物常常用巖石作為基礎(chǔ)持力層。以往的施工技術(shù)往往采用人工挖孔樁，速度慢，安全隱患多，已不適應(yīng)現(xiàn)代建筑要求的安全高效理念。本文闡述了廣西喀斯特地貌特點以及旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，對存在的問題進(jìn)行了分析，提出改進(jìn)措施和建議。

關(guān)鍵詞：廣西喀斯特地貌；旋挖鉆孔灌注；質(zhì)量問題

一、旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)簡介

旋挖鉆孔灌注樁，工程上簡稱旋挖樁。旋挖鉆機(jī)成孔首先是通過底部帶有活門的桶式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內(nèi)，然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計深度。對粘結(jié)性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無需泥漿護(hù)壁。而對于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，向孔內(nèi)投入護(hù)壁泥漿或穩(wěn)定液進(jìn)行護(hù)壁。

二、旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)的控制要點

（一）工藝特點

1、可以用一些較為先進(jìn)的電子技術(shù)設(shè)備進(jìn)行定位，從而確保樁孔位置的精確；然后對于機(jī)架的垂直度進(jìn)行調(diào)整，從而確保鉆孔的質(zhì)量。

2、旋挖鉆機(jī)在施工過程中移動較為方便，通過機(jī)器兩側(cè)的履帶可以進(jìn)行便利快捷的移動。

3、旋挖鉆機(jī)的工作效率較高，并且成孔的直徑、深度都較為廣泛。旋挖鉆機(jī)的成孔直徑在0.8-3.2m。工作效率相對于一般的鉆孔機(jī)而言是其四倍甚至更高。

4、旋挖鉆機(jī)在施工過程中能夠?qū)τ谀酀{進(jìn)行循環(huán)使用，并且對于能夠干成孔的地質(zhì)中速度更快。其在作業(yè)過程中所發(fā)出的噪聲較小，所造成的環(huán)境污染較少，效率高。

（二）廣西喀斯特地貌特點

1、在地表的水沿著地表的裂縫下滲，一旦其溶蝕的深度到達(dá)100m 時便形成了落水洞。

2、由于地面的高度上升，使得溶洞與地下河上升，其被抬出地表以后便形成了石林以及干谷。

3、伴隨著地下溶洞的形成從而使得地表發(fā)生塌陷，根據(jù)塌陷的深度以及面積不同將塌陷分為兩種，如果塌陷的深度小而面積大，則稱其為陷塘；如果塌陷的深度大而面積小，則稱其為坍塌漏斗。

4、地表水流順著巖層內(nèi)的節(jié)理面以及縫隙下流，然后發(fā)生溶蝕，就會形成溶溝，使得原先的石灰?guī)r被溶蝕成為石筍以及石柱。

5、在地下水的長期侵蝕作用以及地下力作用的情況下形成了天生橋以及坡立谷。

6、落水洞中的地下水在下落以后到達(dá)含水層然后發(fā)生了橫向流動，使其形成溶洞。

三、工程實例

柳州恒大翡翠龍庭項目位于柳州市魚峰區(qū)東環(huán)大道168號，地質(zhì)為典型的喀斯特地貌。一期工程于2014年2月開工，售樓部樁基礎(chǔ)和3#-7#樓樁基礎(chǔ)全部采用旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)施工，由十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司承建。售樓部樁徑0.8米，3#—7#樓樁徑1米，樁長14米—40米不等，樁總數(shù)量約450根。由兩臺徐工XR220型旋挖機(jī)和一臺金泰SD20型旋挖機(jī)施工。

四、施工中發(fā)現(xiàn)存在的質(zhì)量問題及解決方法

（一）卡鉆、埋鉆、掉鉆頭等

1、原因及預(yù)防措施：引發(fā)埋鉆的原因主要有以下幾點：鉆孔時期進(jìn)尺太長或孔壁坍塌，造成鉆頭被埋入孔中；在操作過程中由于機(jī)械的操作失誤或者孔口發(fā)生塌陷，從而使得鉆頭以及鉆桿被埋入地下；提鉆時遇到堵塞或施工鋼絲繩拉斷，造成鉆頭和鉆桿埋在孔中。預(yù)防措施：在對鉆井進(jìn)尺長度控制的基礎(chǔ)上，形成特色鉆井泥漿護(hù)壁工藝調(diào)整，以保證孔壁穩(wěn)定性；鉆頭和其它碎片離開孔口放置，圍繞嘴的頂部壓緊套管，封閉表面的水；加強(qiáng)對于卷揚(yáng)壓力表的監(jiān)測，確保垂直鉆井過程中鉆孔的垂直度，當(dāng)鉆探發(fā)現(xiàn)其壓力發(fā)生變化時及時調(diào)整方向；經(jīng)常檢查鋼絲繩的狀況，處理變化；在施工過程中對于一些較為重要的機(jī)械設(shè)備元件進(jìn)行定期的檢查和保養(yǎng)。

2、處理方法：埋鉆、卡鉆事故的預(yù)處理 對于溶洞內(nèi)有填充物的，充填物為灰?guī)r、碎石及軟塑或流塑狀的黏土，要保持泥漿水位，防止鉆頭在鉆進(jìn)底部灰?guī)r時，充填物坍塌，造成埋鉆事故。

（二）塌孔

1、原因分析級預(yù)防措施：泥漿選擇不當(dāng)加上泥漿比重不穩(wěn)定，使得泥漿相對密度不夠；護(hù)筒的直徑過小，并且長度不夠；由于筒狀旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)將鉆頭向上提出漿料液體的時候會在鉆頭的下部產(chǎn)生“真空”，并且在鉆頭進(jìn)行提升的時候筒中的泥漿會與下部的筒壁發(fā)生摩擦，在孔壁與泥漿的沖刷作用下其很容易導(dǎo)致孔壁的坍塌；水頭的壓力較小或者其出現(xiàn)承壓水；在鉆孔時后等待灌注的時間過長；鉆頭的鉆速過快或者其發(fā)生空鉆的時間過長，都會導(dǎo)致坍塌。預(yù)防措施：在對于坍塌問題進(jìn)行預(yù)防時首先注意的一點往往是對于泥漿的選擇，要根據(jù)所處區(qū)域的土層不同而選擇不同的泥漿，從而最大程度上保證鉆孔的質(zhì)量，并且對于施工過程中會用到的材料進(jìn)行嚴(yán)格的選擇；在對于護(hù)筒進(jìn)行加固的時候一定要確定好其位置，確保兩者同心，如果地下的水源水位變化較大，這時候應(yīng)當(dāng)對于護(hù)筒進(jìn)行升高，從而使水頭增大；如果在進(jìn)行作業(yè)的區(qū)域其土層較為松軟那么應(yīng)當(dāng)在鉆孔時適當(dāng)?shù)慕档推渌俣?，確保在土層中鉆孔鉆速的均勻；在鉆孔完成以后一定要及時進(jìn)行補(bǔ)漿，進(jìn)行灌注的時間也應(yīng)當(dāng)控制好，應(yīng)當(dāng)使其不超過3.5h。

2、處理方法：對于無填充物而且較小的溶洞，可向溶洞內(nèi)填入片石、黏土和水泥，使得填充物高出溶洞頂板 1m。鉆機(jī)采用不進(jìn)尺慢鉆操作，將填充物擠入溶洞，從而封堵住可能存在的滲漏，以形成穩(wěn)定的孔壁，并防止偏鉆。對于大量漏漿的溶洞，可以向內(nèi)泵入混凝土，填充至溶洞上方1m處，待其初凝后繼續(xù)鉆進(jìn)。對于相互連通的特大溶洞，為減少混凝土的灌注量，可以鉆孔至大溶洞時，向孔內(nèi)拋入塊石，然后用低標(biāo)號混凝土灌滿，待混凝土有一定強(qiáng)度時再繼續(xù)鉆進(jìn)。

（三）孔底沉渣過多

1、原因分析：清孔未凈，工序質(zhì)量控制不到位，清孔泥漿比重過小；鋼筋籠吊放未垂直對中，碰刮孔壁泥土坍落孔底，待灌時間過長，泥漿沉淀，又不采取措施再清孔；沉渣厚度測量的孔底標(biāo)高不統(tǒng)一。endprint

2、防治措施：進(jìn)行循環(huán)清理的時間應(yīng)當(dāng)大于30min，在對于孔洞進(jìn)行清理時應(yīng)當(dāng)選取質(zhì)量較好的泥漿進(jìn)行清孔，并且對于泥漿的比重進(jìn)行嚴(yán)格的控制。進(jìn)行初灌時應(yīng)加大混凝土量以便于提高灌孔時對于孔底部的沖擊。在成孔以后應(yīng)當(dāng)盡快的將鋼筋籠導(dǎo)管下到孔內(nèi)，以防孔底沉渣沉淀太多。

（四）斜孔及鋼筋籠偏斜

1、產(chǎn)生的原因及防治措施：混凝土流動性過小，導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大；導(dǎo)管發(fā)生掛籠現(xiàn)象，混凝土下沉太快，瞬時反沖力使鋼筋籠上浮；樁孔傾斜，鋼筋籠隨之而變形，增加了混凝土上升力；鋼筋籠與孔口固定不變，在自重及受壓時將鐵絲拉長而下沉；或鋼筋籠自重太輕，被混凝土頂起。防治措施：可采用吊裝加套等方法頂住鋼筋籠上口；混凝土面接近籠底時要控制好灌注速度，盡可能減少混凝土從導(dǎo)管底口出來后對鋼筋籠的沖擊力；混凝土接近籠底時控制導(dǎo)管底的高度。

2、處理方法 ：斜孔事故的預(yù)處理 要采取正確合理的鉆進(jìn)方式：在溶洞頂部的灰?guī)r層巖面變化較大，灰?guī)r呈現(xiàn)斜面的情況下，在鉆進(jìn)到灰?guī)r溶洞層時需要換為筒鉆，在掃孔后下鉆，且在起初鉆進(jìn)灰?guī)r地層時要“減壓鉆進(jìn)”。

（五）斷樁、夾泥、堵管

1、原因分析：初灌時堵管，開盤混凝土坍落度過小或拌和不均勻，導(dǎo)致粗骨料相互擠壓密實而堵塞導(dǎo)管。灌注過程中堵管，導(dǎo)管漏氣，密封不嚴(yán)，使泥漿滲入；灌注時間過長，上部混凝土近初凝，泥漿中殘渣不斷沉淀，使混凝土的灌注極為困難；澆注混凝土過程中，突然灌注大量的混凝土使導(dǎo)管內(nèi)空氣不能馬上排出，可能導(dǎo)致堵管；混凝土級配不好、和易性差或離析導(dǎo)致堵管；導(dǎo)管清洗不到位，內(nèi)壁粘結(jié)混凝土，使導(dǎo)管孔徑變小造成堵管；澆筑過程中埋管過深。

2、防治措施：如發(fā)生堵管在導(dǎo)管上部可用鋼筋疏通，如發(fā)生堵管在導(dǎo)管下部，上下抖動、振擊導(dǎo)管；采用二次埋管辦法：a.采用砂漿重新埋管3m 后繼續(xù)進(jìn)行水下澆注混凝土施工；b.導(dǎo)管底端加底蓋閥，插入混凝土面1.0m 左右，導(dǎo)管料斗內(nèi)注滿混凝土?xí)r，將導(dǎo)管提起約0.5m，底蓋閥脫掉，即可繼續(xù)進(jìn)行水下澆注混凝土施工。為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，在混凝土灌注時應(yīng)加強(qiáng)對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。因為混凝土攪拌時間不足會直接影響混凝土的強(qiáng)度，混凝土坍落采用18-20cm，并隨時了解混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋人深度。導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m 和小于1m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。當(dāng)灌注至距樁頂標(biāo)高8-10m時，應(yīng)及時將坍落度調(diào)小至12-16cm，以提高樁身上部混凝土的抗壓強(qiáng)度。在施工過程中，要控制好灌注工藝和操作，抽動導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中，保證有序的拔管和連續(xù)灌注，升降的幅度不能過大，如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁，導(dǎo)致孔壁坍落，樁身夾泥，這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過程中必須每灌注2m?砼左右測一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)，《建筑施工操作規(guī)程》規(guī)定樁身混凝土的充盈系數(shù)必須大于1。

五、解決效果

通過對現(xiàn)場鉆具的改進(jìn)以及正確的操作方法指導(dǎo)，該工地溶洞地層鉆進(jìn)過程中塌孔事故采用灌注低標(biāo)號混凝土方法完美解決。沒有出現(xiàn)埋鉆、卡鉆以及斜孔等事故，且鉆進(jìn)效率較高。成功地實現(xiàn)了旋挖鉆機(jī)在溶洞地層的鉆進(jìn)，降低了以往人工挖孔的施工成本，更安全，更高效。以5#樓ZK-36樁孔為例，該樁直徑1米，孔深34.8m，在26～30.5m為溶洞，溶洞橫跨約4.7m，成孔時間不到20h，灌注混凝土35m?，鋼筋籠下放順利，孔豎直度良好。

六、結(jié)語

旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)在我國是近幾年才推廣使用的一種較先進(jìn)的樁基施工工藝，在廣西的應(yīng)用起步就更晚。加之復(fù)雜的喀斯特地貌，更為這種新技術(shù)的推廣增加了障礙。但經(jīng)過對工藝不斷的改進(jìn)、總結(jié)和完善，在實際施工中也取得了非常理想的成果。相信，旋挖樁施工技術(shù)必將在廣西區(qū)得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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