溶洞地區(qū)沖擊鉆成孔灌注樁施工方法分析

劉衛(wèi)成

【摘 要】本文結(jié)合作者在中國南方航空大廈的工程實(shí)踐，對(duì)溶洞地區(qū)沖擊鉆成孔灌注樁施工方法進(jìn)行分析，總結(jié)了該工程灌注樁施工過程中出現(xiàn)的問題及處理方法，為溶洞地區(qū)灌注樁施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注樁；溶洞地區(qū)；施工方法；解決措施

一、工程概況

中國南方航空大廈工程項(xiàng)目總用地面積23311平方米，總建筑面積約194729平方米，首至6層為裙樓，其高度為30米；主樓高度約160米。地上總計(jì)36層，4層地下室，基坑深度約15米。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告：本項(xiàng)目處場地存在溶洞。

二、施工技術(shù)方案

由于地質(zhì)勘察及超前鉆芯取樣的局限性，本標(biāo)段在沖擊成孔灌注樁基礎(chǔ)施工過程中，循環(huán)泥漿驟然漏失，樁孔內(nèi)平衡被打破，孔壁土層在側(cè)壓力作用下坍塌，可判斷遇到溶洞[1]?，F(xiàn)場根據(jù)溶洞的洞高和洞內(nèi)填充物情況，對(duì)溶洞主要采用的處理方法有：拋填法、灌注混凝土填充法、套放大小鋼護(hù)筒法等[2]。

2.1拋填法

溶洞范圍小，溶洞高度小于1m，對(duì)照地質(zhì)圖，當(dāng)鉆至溶洞頂板1 m 左右時(shí)，減小沖擊鉆沖程，控制在1～1.5 m， 通過短沖程快頻率沖擊的方法逐漸擊穿溶洞，溶洞一被擊穿，孔內(nèi)水頭迅速下降，這時(shí)立即向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，同時(shí)提鉆至孔口，并向孔內(nèi)投入片石、 粘土塊和水泥，填充溶洞，當(dāng)孔內(nèi)水頭穩(wěn)定時(shí)，用測線測出回填厚度，當(dāng)回填厚度大于1m 時(shí)，使溶洞范圍形成護(hù)壁后，再繼續(xù)施工。發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)采用以上方法，反復(fù)沖砸，填塞溶洞，擠密護(hù)壁，直至順利穿過溶洞。洞上下各1m范圍在鋼筋籠的定位筋焊接厚4mm的鋼板圓筒，在圓筒外增加四根定位鋼筋。

2.2灌注混凝土填充法

溶洞的高度在1.0～3.0m之間，且溶洞為填充或半填充的，則先向拋填片（碎）石、砂混合物和注水泥漿，然后用小沖程沖擊片石擠壓到溶洞邊形成泥漿碎石外護(hù)壁，水泥砂漿將片石空隙初步堵塞后，停止沖擊，24小時(shí)后，待水泥的強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后，再繼續(xù)沖擊，穿過溶洞。

2.3套放大小鋼護(hù)筒法

2.3.1、溶洞高在3.0

2.3.2、溶洞高大于5.0m（多層），且溶洞間距較大時(shí)，擬采用套內(nèi)護(hù)筒法施工，即用內(nèi)護(hù)筒穿過溶洞的方法進(jìn)行施工。內(nèi)護(hù)筒長度L=h+2m（h為地質(zhì)超前鉆確定的多層溶洞高）內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大20cm左右，外徑應(yīng)小于外護(hù)筒內(nèi)徑5cm左右，若遇第二層溶洞，第二層溶洞的內(nèi)護(hù)筒外徑比上層內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑小3～5cm，具體處理情況：

（1）內(nèi)護(hù)筒長度的確定護(hù)筒長度L=h+2（m）（h為多層溶洞高）；

（2）內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑的確定

內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于φ220cm（本設(shè)計(jì)樁徑為200cm），同時(shí)外徑應(yīng)小于外護(hù)筒內(nèi)徑5cm左右，如果只下一次內(nèi)護(hù)筒（一層溶洞），內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑選用233cm，壁厚為1cm，則外徑為235cm（主橋外護(hù)筒內(nèi)徑為240cm）。當(dāng)遇到第二層溶洞時(shí)，第二層溶洞的內(nèi)護(hù)筒（即第三次護(hù)筒）選用220cm內(nèi)徑。

2.3.3、外護(hù)筒的制作及沉放方法

（1）外護(hù)筒的制作

外鋼護(hù)筒制作時(shí)，先勘察地質(zhì)質(zhì)料，根據(jù)溶洞的層數(shù)確定外鋼護(hù)筒的直徑。鋼護(hù)筒分節(jié)制造，工地拼接。先采用樁錘進(jìn)行擴(kuò)孔，鋼護(hù)筒采用振動(dòng)下沉。振動(dòng)下沉采用振動(dòng)打拔錘，其振動(dòng)動(dòng)力為1600KN以上。鋼護(hù)筒下沉?xí)r，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在兩個(gè)垂直的平面內(nèi)監(jiān)測傾斜度，以便隨時(shí)調(diào)正。護(hù)筒下沉至硬土層或巖面后，其傾斜度小于1%。

（2）內(nèi)護(hù)筒的沉放

1）當(dāng)沖擊穿過溶洞頂部時(shí)要反復(fù)提升沖錘，在頂部厚度范圍上下慢放輕提，沖錘不明顯受阻礙，說明頂部已成孔并且是圓滑垂直的，此時(shí)用鋼絲繩活扣綁住內(nèi)護(hù)管，用吊機(jī)（或沖機(jī)自吊）把內(nèi)護(hù)筒放入外護(hù)筒內(nèi)至孔底。到孔底后，內(nèi)護(hù)筒不會(huì)靠自重沉到溶洞底部（因溶洞底有沉渣、沉淀物等）。此時(shí)，GPS-30鉆機(jī)重新就位[3]。

2）護(hù)筒沉設(shè)利用GPS-30鉆機(jī)進(jìn)行，在鉆機(jī)的鉆桿上附加壓架，利用鉆機(jī)的鉆進(jìn)壓力和鉆桿、鉆頭的重量，使內(nèi)護(hù)筒隨鉆頭的鉆進(jìn)而下沉，直到溶洞的底部。

3）護(hù)筒下落過程中通過外部專門支架和預(yù)埋外護(hù)筒之間的卡具控制，并用經(jīng)緯儀輔助控制垂直度。

（4）內(nèi)、外護(hù)筒間空隙及內(nèi)護(hù)筒與溶洞底部間空隙的處理

1）在內(nèi)護(hù)筒底部及頂部100cm范圍內(nèi)回填砂、碎石，中部回填中砂。

2）用高壓噴射灌漿法（施噴法）對(duì)回填體進(jìn)行灌漿處理。灌漿后，內(nèi)護(hù)筒上下兩端空隙被砂、碎石及漿液沖填固結(jié)，固結(jié)強(qiáng)度要求達(dá)到30mpa，其抗?jié)B系數(shù)可達(dá)10-7m/s。灌漿處理后，即可重新沖孔。

3）在內(nèi)護(hù)筒頂部及底部100cm范圍內(nèi)回填小碎石素水泥混凝土，內(nèi)護(hù)筒中部回填砂，同樣能起到堵塞空隙的目的。

4）對(duì)于需要處理多層溶洞的樁基，一般仍采用上述灌漿法填充固結(jié)空隙進(jìn)行施工。目的是為了增加溶洞底部（同時(shí)有可能是下層溶洞的頂部）附近填充物的密度和強(qiáng)度，并且增加內(nèi)、外護(hù)筒間的膠合力。

5）重新沖鉆，直至嵌入完整基巖。當(dāng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求時(shí)，經(jīng)監(jiān)理工程師同意即可終孔，此樁即成孔。成孔后的工序工藝與常規(guī)相同，并不贅述。

三、結(jié)束語

中國南方航空大廈工程溶洞地區(qū)沖擊鉆成孔灌注樁施工已完成，共計(jì)316根，在施工過程中依據(jù)溶洞深度分別采用拋填法、灌注混凝土填充法、套放大小鋼護(hù)筒法，滿足了施工工期要求和施工成本要求，取得了良好的效果。從施工經(jīng)驗(yàn)來看，溶洞深度和發(fā)育狀況，是決定施工方法的決定性因素。在溶洞地區(qū)沖擊鉆成孔灌注樁施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采取合適的施工方法，方能取得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的效果[4]。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 畢樹峰.巖溶區(qū)高速鐵路樁基礎(chǔ)施工溶洞處理技術(shù)研究[J].中外公路，2014，34（05）：200-202.

[2] 艾發(fā)俊.高速特大橋巖溶區(qū)樁基礎(chǔ)覆蓋層坍塌灌漿加固施工技術(shù)[J].中華建設(shè)，2015（04）：146-147.

[3] 張震.淺談溶巖地區(qū)鉆孔灌注樁成孔施工技術(shù)[J].中國建材科技，2014（S2）：176-177.

[4] 程文才.廣珠鐵路巖溶地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].鐵道勘察，2012，38（04）：81-84.