溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工方法及其質(zhì)量控制措施應(yīng)用

李瑞文

南京南大巖土工程技術(shù)有限公司 江蘇 南京 211800

引言

在建筑工程作業(yè)期間，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工屬于非?；A(chǔ)的組成內(nèi)容，同時(shí)也是隱蔽工程中的重要組成部分，其施工質(zhì)量也將直接影響到后續(xù)施工活動(dòng)的進(jìn)行。溶洞地基作為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工難點(diǎn)，通過(guò)整理該區(qū)域施工時(shí)需要注意的相關(guān)內(nèi)容，可以提高對(duì)技術(shù)施工時(shí)的技術(shù)監(jiān)督，減少施工問(wèn)題的發(fā)生概率，而且對(duì)于加快工程作業(yè)進(jìn)度有著積極的意義。

1 溶洞地基的特點(diǎn)

在對(duì)溶洞地基特點(diǎn)進(jìn)行分析時(shí)，可以從以下幾方面展開(kāi)：①地下水補(bǔ)給區(qū)的溶洞地基，由于降水和地表水的向下運(yùn)動(dòng)，使得地表形態(tài)發(fā)生溶蝕，出現(xiàn)喀斯特形態(tài)，呈現(xiàn)出埋藏較淺、規(guī)模較小的特點(diǎn)，常見(jiàn)類型包括土層覆蓋的溶溝、落水洞、巖溶洞等。②地下水徑流區(qū)的溶洞地基，該地區(qū)的水流量較大、水流量豐富，通常以水平徑流為主，在此類水體的侵蝕作用下，在水平方向上形成較大溶洞，從而威脅到樁基礎(chǔ)施工活動(dòng)的進(jìn)行。③地下水排泄區(qū)的溶洞地區(qū)，該地區(qū)作為地下水的主要排泄點(diǎn)，會(huì)在水流侵蝕下形成溶洞、暗河、溶蝕盆地，溶洞環(huán)境較大，穩(wěn)定性較低，在施工時(shí)存在著較大的施工風(fēng)險(xiǎn)。

2 溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工方法

2.1 施工準(zhǔn)備工作

在開(kāi)展溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工前，需做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。做好基礎(chǔ)資料整理，利用綜合物探技術(shù)，對(duì)于地基覆土層、溶洞大小、溶洞規(guī)模等內(nèi)容進(jìn)行整理，根據(jù)地上建筑規(guī)范，對(duì)于所需鉆孔灌注樁數(shù)量、樁直徑、樁深度等內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算，提高計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度。做好施工人員、施工設(shè)備、施工材料進(jìn)場(chǎng)協(xié)調(diào)工作，減少進(jìn)場(chǎng)沖突問(wèn)題，以確保鉆孔灌注樁施工活動(dòng)的有序進(jìn)行。在正式施工前也需要做好現(xiàn)場(chǎng)清理工作，將枯葉、碎石、垃圾清理出作業(yè)區(qū)域，并且做好現(xiàn)場(chǎng)平整工作，這也為后續(xù)樁放樣活動(dòng)的推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

2.2 樁位放線處理

進(jìn)入樁位放線作業(yè)環(huán)節(jié)后，深入研究已經(jīng)完成的設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)于圖紙中標(biāo)記的內(nèi)容進(jìn)行整理，確定樁位放線的起始位置后，依次進(jìn)行樁位放線處理。在具體的樁位放線中，也會(huì)使用到RTK-GPS、全站儀、水平儀等設(shè)施，按要求做好設(shè)施調(diào)試工作，等待其滿足要求后再進(jìn)行應(yīng)用。并且每一個(gè)放樣點(diǎn)都會(huì)使用短鋼筋（鋼筋露出地面高度不少于30cm）進(jìn)行標(biāo)記，搭配著紅油漆提高樁點(diǎn)醒目性。所有已經(jīng)完成放樣的樁位點(diǎn)，也需要按要求對(duì)其進(jìn)行復(fù)核，及時(shí)補(bǔ)充遺漏、錯(cuò)誤的內(nèi)容，確保樁位放線結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 護(hù)筒結(jié)構(gòu)預(yù)埋

護(hù)筒結(jié)構(gòu)預(yù)埋處理環(huán)節(jié)時(shí)，要根據(jù)整理后得到的相關(guān)資料，對(duì)于需要埋設(shè)的鋼護(hù)筒深度、鋼護(hù)筒內(nèi)徑等參數(shù)進(jìn)行整理，其間也會(huì)使用到計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)校核設(shè)置參數(shù)的合理性。其間也需要考慮埋深和地下水之間的沖突性，提前做好溶洞內(nèi)降水或堵水處理，防止涌水問(wèn)題的發(fā)生概率。在鋼護(hù)筒的埋設(shè)中，會(huì)使用到“機(jī)械+人工”的方式進(jìn)行處理，埋設(shè)后護(hù)筒頂部的高度需要超過(guò)地面30cm，而護(hù)筒中的埋設(shè)深度不低于150cm，以提高護(hù)筒結(jié)構(gòu)埋設(shè)結(jié)果的穩(wěn)固性。

2.4 進(jìn)行鉆孔施工

進(jìn)入鉆孔施工環(huán)節(jié)的工作：第一，基于鉆具安裝要求進(jìn)行鉆具安裝，其中鉆具的中軸線、樁位點(diǎn)、鉆頭中心軸需要保持一致，偏差范圍應(yīng)控制在1mm以內(nèi)，確保鉆具安裝結(jié)果的可靠性。第二，正式鉆孔時(shí)，初始狀態(tài)下的鉆進(jìn)速度不超過(guò)300r/min，待其鉆進(jìn)狀態(tài)穩(wěn)定后，鉆進(jìn)速度可以調(diào)整到500～800r/min，確保鉆進(jìn)活動(dòng)的有序進(jìn)行。第三，鉆孔穿過(guò)溶洞進(jìn)入到穩(wěn)定層之后，會(huì)進(jìn)入到清孔作業(yè)環(huán)節(jié)，此過(guò)程可充分發(fā)揮掏渣筒的作用，待清理干凈后可進(jìn)入到下一作業(yè)環(huán)節(jié)[1]。

2.5 鋼筋工程作業(yè)

進(jìn)入鋼筋工程作業(yè)活動(dòng)的工作：第一，按要求展開(kāi)鋼筋籠制作，鋼筋籠的所有材料都需符合作業(yè)規(guī)范。而且在鋼筋籠的安裝中，也需要遵循“主筋→箍筋→加固筋→定位筋”的順序進(jìn)行加固。在加固處理中，會(huì)以1.5～2.0m為間隔進(jìn)行以此加固，以提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。第二，在鋼筋工程接頭位置，會(huì)利用焊接、螺栓固定等方法進(jìn)行處理，所使用到的接頭數(shù)量不超過(guò)總數(shù)的50%，相鄰焊接接頭高差需要超過(guò)50cm。第三，在起始和終止端安裝定位筋，借助起重機(jī)分段放入鋼筋籠，過(guò)程保持平緩，減少碰撞問(wèn)題導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)形變，確保安裝結(jié)果的穩(wěn)固性。

2.6 混凝土澆筑作業(yè)

在混凝土澆筑時(shí)應(yīng)提前在既定位置埋入注漿導(dǎo)管，導(dǎo)管初始位置距離鉆孔底部50cm，而且在初期驗(yàn)證其密封性、穩(wěn)固性之后，也會(huì)將端口塞住，等待正式澆筑時(shí)再打開(kāi)注漿管道。拌和好的混凝土?xí)捎帽盟偷姆绞街苯幼⑷脬@孔當(dāng)中，在灌注前期需維持低速灌注狀態(tài)，并且以9m3為節(jié)點(diǎn)，每澆筑9m3混凝土需要暫停繼續(xù)澆筑15～20min，以此來(lái)確保鉆孔內(nèi)混凝土可以自然沉降，提升混凝土澆筑質(zhì)量。澆筑過(guò)程中也需要做好振搗工作，振搗深度維持在混凝土液面下1.0m，并隨著澆筑高度的提升緩慢提高，直到完成所有的灌注作業(yè)[2]。

3 溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)質(zhì)量控制措施

3.1 樁身垂直度控制

考慮到溶洞地區(qū)的巖層硬度不均勻，有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)波浪狀的分布狀態(tài)，因此在鉆孔過(guò)程中，受到不同巖層性質(zhì)、石芽、溶溝、漏斗等內(nèi)容影響，很容易導(dǎo)致鉆桿傾斜的問(wèn)題，影響到成孔的傾斜度?；诖?，在質(zhì)量控制中應(yīng)控制好鉆具的鉆進(jìn)速度，尤其是在溶洞、傾斜巖面位置，需要根據(jù)綜合物探技術(shù)來(lái)調(diào)整鉆進(jìn)速率，使其可以沿著垂直方向穩(wěn)定推進(jìn)。如果鉆頭出現(xiàn)了傾斜問(wèn)題，也需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修正，同時(shí)也需要適當(dāng)加寬機(jī)械基座，提高結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)穩(wěn)固性。而且也需要做好鋼絲繩受力分析，借此來(lái)客觀判斷結(jié)構(gòu)是否存在偏孔問(wèn)題，提高鉆孔鉆進(jìn)結(jié)果的垂直度。

3.2 持力層施工質(zhì)量控制

在溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，也需要做好持力層施工質(zhì)量控制，基于以往施工經(jīng)驗(yàn)，在具體實(shí)踐中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①基于超前鉆探技術(shù)得到的整理資料，得到相應(yīng)的柱狀圖，參考巖面標(biāo)高內(nèi)容，在施工進(jìn)尺達(dá)到0.5m后，對(duì)于鉆渣的巖層性狀進(jìn)行整理，以此來(lái)優(yōu)化后續(xù)的施工參數(shù)。②在進(jìn)入到持力層之后，也需要加強(qiáng)施工進(jìn)尺速度進(jìn)行監(jiān)督，確保其在合理范圍內(nèi)，確保最終作業(yè)質(zhì)量的合理性。③如果獲取到的超前鉆孔資料不準(zhǔn)確，那么大此時(shí)可以將鉆探機(jī)直接置于樁孔位置，然后直接鉆探樁底地質(zhì)情況，看是否有足夠的持力層。

3.3 樁底持力層質(zhì)量控制

溶洞地基的持力層主要以基巖為主，并且在巖溶作用下，基巖也會(huì)出現(xiàn)石芽、漏斗、溝槽等不良巖層狀態(tài)。如果樁基礎(chǔ)坐落在不良地貌上，那么其基礎(chǔ)承載力很難達(dá)到既定要求，從而引起工程事故。為了確保樁底持力層質(zhì)量，也需注意以下內(nèi)容：①在施工前需要提前做好勘察工作，通常情況下會(huì)借助超前鉆來(lái)完成溶洞孔位地質(zhì)參數(shù)的檢查工作，過(guò)程持續(xù)多次，以確定最終的成孔深度。②待終孔工作結(jié)束后，也需要對(duì)鉆孔得到的鉆渣進(jìn)行細(xì)致分析，討論評(píng)測(cè)結(jié)果和資料的契合度，滿足要求后可繼續(xù)下階段作業(yè)。

3.4 清孔質(zhì)量控制

等待成孔工作結(jié)束后，及時(shí)展開(kāi)清孔工作，其作用是快速清理孔底的沉渣，同時(shí)也可以對(duì)泥漿比重進(jìn)行重新把握。在具體實(shí)踐中需借助專業(yè)清孔設(shè)備，將孔洞雜質(zhì)清理干凈。并且在清孔過(guò)程中，也需要對(duì)泥漿性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以得到準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

4 溶洞地基樁基礎(chǔ)施工常遇事故及處理措施

4.1 漏漿、塌孔問(wèn)題

導(dǎo)致此類問(wèn)題出現(xiàn)的原因如下：溶洞內(nèi)未充分填充密實(shí)，使得孔內(nèi)泥漿快速流失，從而造成漏漿問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到孔內(nèi)泥漿比重，造成塌孔問(wèn)題。在具體處理中，也需注意以下內(nèi)容：對(duì)于容易出現(xiàn)坍塌的地層，需提前預(yù)備好可以加長(zhǎng)處理的鋼護(hù)筒，必要時(shí)可使用雙套筒來(lái)維持發(fā)育狀態(tài)穩(wěn)定性，避免孔壁坍塌問(wèn)題。提前準(zhǔn)備好片石、黏土、水源，對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的漏漿問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理，降低漏漿問(wèn)題帶來(lái)的負(fù)面影響。對(duì)于塌孔問(wèn)題也會(huì)在施工前在沖孔鉆機(jī)底部鋪上鋼板，以此來(lái)增加底部承載面積，在出現(xiàn)塌孔問(wèn)題時(shí)可以及時(shí)轉(zhuǎn)移鉆機(jī)，確保現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員和機(jī)械的安全性[3]。

4.2 偏孔性問(wèn)題

導(dǎo)致該類問(wèn)題出現(xiàn)的原因主要是沒(méi)有合理處理巖面傾斜、起伏較大等問(wèn)題，從而造成偏孔問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，技術(shù)人員需要充分整理鉆探資料，確定區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)偏孔的位置，如果出現(xiàn)偏孔問(wèn)題也需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修正，以提高鉆孔結(jié)果的可靠性。在施工到溶洞頂部時(shí)，多使用小沖程開(kāi)始鉆進(jìn)，其間也需要加強(qiáng)進(jìn)尺速度的監(jiān)測(cè)工作，確保鉆進(jìn)過(guò)程的合理性。如果溶洞處于“半巖半空”的狀態(tài)，也需要在正式施工前完成相應(yīng)的注漿處理，對(duì)于嚴(yán)重偏孔問(wèn)題，可以使用澆筑混凝土的方式進(jìn)行處理，等待混凝土強(qiáng)度達(dá)到既定要求后再繼續(xù)后續(xù)作業(yè)環(huán)節(jié)。

4.3 卡鉆、掉鉆、埋鉆問(wèn)題

導(dǎo)致此類問(wèn)題出現(xiàn)的原因有：一是鉆頭主繩出現(xiàn)斷裂或松開(kāi)的情況，造成鉆頭脫落到鉆孔中；二是鉆孔時(shí)速度過(guò)快、鉆孔內(nèi)片石未及時(shí)處理，從而引起卡鉆問(wèn)題；三是鉆頭落入孔內(nèi)未及時(shí)處理，從而引起埋鉆問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，先要及時(shí)做好老化、破損主繩的更換，下鉆前也需做好質(zhì)量檢查，滿足要求后再進(jìn)行使用，并注意用小沖擊力鉆進(jìn)，將片石擠密穩(wěn)固后方可正常鉆進(jìn)，防止鉆頭進(jìn)尺過(guò)多而被片石掩埋。

4.4 混凝土流失問(wèn)題

導(dǎo)致此類問(wèn)題出現(xiàn)的原因如下：混凝土注入鉆孔中之后，其側(cè)向壓力超出泥漿側(cè)向壓力，這也使得泥漿混凝土擠入到溶洞當(dāng)中，進(jìn)而產(chǎn)生混凝土流失問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)斷樁問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，在具體處理中，確?；炷凉┙o過(guò)程的連續(xù)性，使灌注樁可以一次成型。在灌注過(guò)程中也需要適當(dāng)增加導(dǎo)管深度，通常情況下，其埋深不低于3m，做好灌注樁混凝土面標(biāo)高測(cè)量，降低混凝土流失問(wèn)題發(fā)生概率[4]。完成混凝土澆筑工作后，也需要在1～3小時(shí)中重復(fù)測(cè)量樁頂標(biāo)高，如果液面下沉量過(guò)高，則及時(shí)補(bǔ)澆混凝土，提高成樁結(jié)果的可靠性。

4.5 鋼筋籠問(wèn)題

導(dǎo)致此類問(wèn)題出現(xiàn)的原因如下：鋼筋籠下放過(guò)程中，沒(méi)有考慮溶洞環(huán)境，從而引起鋼筋籠卡住的問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題，在具體處理中，需結(jié)合溶洞環(huán)境緩慢放入鋼筋籠，如果出現(xiàn)了卡住問(wèn)題，可通過(guò)反復(fù)提起緩慢下放的方式下沉鋼筋籠，避免鋼筋籠卡死問(wèn)題。如果仍然無(wú)法下放，也需要將其緩慢提起，確定被卡位置的具體情況，采取措施進(jìn)行處理，隨后再緩慢下放鋼筋籠，提高鋼筋籠放置結(jié)果的可靠性。

5 結(jié)束語(yǔ)

溶洞地基作為一類較難處理的施工基礎(chǔ)，開(kāi)展鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工時(shí)，需加強(qiáng)各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制管理，確定各環(huán)節(jié)需注意的施工內(nèi)容，不僅可以加快鉆孔灌注樁施工速度，而且對(duì)于提升基礎(chǔ)綜合強(qiáng)度，為后續(xù)作業(yè)活動(dòng)的有序進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。