有溶洞的钻孔灌注桩施工处理方法-月期刊网建筑设计论文发表

【摘要】钻孔灌注桩施工中会遇到有溶洞地质，如何保证这种特殊地质的钻孔灌注桩质量，是个很大的难题。通过对安庆市BT项目桐安公路安枞段改建工程中广济圩大桥桩基溶洞的处理过程，总结了钻孔过程中遇到溶洞的处理方法及经验，并针对钻孔灌注桩施工中出现的各种溶洞情形，提出针对性的处理方案。
关键词：钻孔灌注桩、溶洞处理
目前，钻孔灌注桩在公路工程中广泛使用，工艺日趋完善，具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行，属于隐蔽工程，其施工过程无法直接观察，而影响成桩质量的因素很多，其中溶洞处理就是很重要的一项工作，若处理不当，就会产生质量事故给投资者带来重大损失。所以本文结合工程实例对溶洞采用不同的处理方法作一简要介绍。
1、工程概况
广济圩大桥位于安庆市桐安公路安枞段改建工程K19+148处，全长533米。全桥桩基共50根，根据已钻探的地质资料统计，有26根穿越溶洞，其中有13根穿越无填充物的溶洞，溶洞高度在0.5米到13米范围内。
2、桩基溶洞的判定
由于设计文件所提供的地质钻探资料的局限性，在实际钻孔施工过程中显示地质情况远比图纸复杂，还发现两根图纸中并未标明实际却穿越6～9米无填充物溶洞的桩基。因此在参考地质钻探资料的同时，还必须通过对成孔过程的监测，正确判断溶洞的存在，大小、数量、填充状况等。出现以下的各种现象，可判定溶洞的存在：
（1）入岩后漏浆或漏塌。
（2）桩锤入岩一定深度后，突然进尺加快，有时不用提锤而锤自动下沉。
（3）取到的岩样中，风化岩样较多，且有钟乳石碎块。
2、溶洞处理施工方法
在钻孔桩施工前，需准备好足量的泥浆、片石、碎石、砂、粘土及水泥，此时泥浆浓度需比正常钻孔时浓度稍大，可采用1.4～1.5，入孔泥浆粘度采用19～28s。施工过程中根据每孔地质钻探资料及泥浆的流失等来判断溶洞的洞高、有无填充物等情况，并采取相应的抛填片石、灌注混凝土及下放大小钢护筒等方法。
（1）洞高小于1米的溶洞。不论洞内有无填充物，在钻进到该溶洞时，立即向孔内下抛片石、粘土，并向孔内不断注入泥浆确保孔内水位。孔内抛填物高度需超过溶洞顶1米左右，然后用较小冲程冲击钻孔，将片石挤入溶洞使之尽可能填充溶洞，在溶洞范围内形成护壁。若孔内水位继续下降，应重复采用上述方法进行处理。在溶洞没有处理完成之前，不能继续向下钻进，只有当孔内水位不再下降时，方可继续钻孔。
（2）洞高在1~3米的溶洞。当穿越有填充物的溶洞时，处理方法和小溶洞一样，若孔内水位下降较快则下抛填充物的同时还需注入水泥砂浆，然后用较小冲程冲击形成泥浆碎石护壁。当水泥砂浆将护壁空隙堵塞，孔内水位保持稳定后，停止冲击，待水泥砂浆形成一定强度后，再继续钻孔，穿过溶洞。
当穿越无填充物的溶洞时，则向孔内灌注混凝土干料，填满溶洞，在混凝土达到一定强度后即可进行钻孔施工。混凝土干料采用425#普通硅酸盐水泥拌制，如溶洞空间大，孔内水位下降快，则在混凝土干料中添加一定量的水玻璃。
（3）洞高大于3米的溶洞。对于这种较大的溶洞，采用两层钢护筒施工。首先在钻孔通过粘土层后到达溶洞顶板前，由于溶洞处理时间较长，且击穿溶洞顶板后，孔内水位会急剧下降，孔内粘土层随即坍塌，因此在上部粘土层位置应采取钢护筒（以下称1#钢护筒）护壁。为保证成孔桩径及下部正常钻孔需要，所下1#钢护筒内径至少需比设计桩径大20cm。同时，为保证1#钢护筒的顺利下沉，成孔直径也应比钢护筒外径大10cm，所以在对上部粘土层钻孔时，应采用大直径钻头确保成孔直径比设计桩径大30cm。1#钢护筒下沉安放就位后，即可开始钻孔冲击溶洞顶板。当钻孔穿越溶洞后，为保证溶洞内浇筑水下混凝土成桩，减少混凝土不必要的浪费，就必须下沉2#钢护筒。2#钢护筒的内径应比设计桩径大15cm，长度应比溶洞高度大3米。施工前，应调换冲击钻钻头，其钻头直径应与2#钢护筒的外径保持一致。施工时，根据地质钻探资料，当进尺接近溶洞顶板时，必须轻锤慢打，控制提升高度，使孔壁圆滑坚固。当冲击穿过溶洞顶板后，应反复提升钻头，在顶部范围内上下慢放轻提，直至钻头不明显受阻碍，这样就确保2#钢护筒下放至准确位置。
3、钢护筒的制作及下沉
钢护筒采用8mm厚钢板制作而成。若钢护筒太长，可分节制作，每节2米左右，钢护筒之间采用焊接。钢护筒下沉采用振动打夯机、吊车及人工配合下沉。下沉时，用两台经纬仪在两个垂直的平面内监测倾斜度。为防止1#钢护筒在冲击钻向下继续钻进时出现不均匀下沉而倾斜，可通过4根φ22的钢筋将其在孔口焊接固定。
4、溶洞内钻进时应注意的问题
由于溶洞存在，使桩位处地质变得异常复杂，溶洞的顶板和底板很可能高低不平，犬牙交错，致使桩基在钻进过程中极容易发生偏孔现象，而成孔的垂直度精确与否是控制钻孔灌注桩质量的一个重要条件。因此为了保证成孔垂直精度满足设计要求，施工时进出溶洞可按斜面开孔的方法处理。使用高强度的锤齿，锤尺磨耗后要及时更换，在空洞钻进时，钻头在冲击高低不平的岩面时，会出现向一边滑动的现象，如不及时纠正，容易造成斜孔、卡钻等事故。此时应分层抛填片石及粘土，用小冲程钻进的方法来切削硬岩石，通过观察钢丝绳的摆动情况及时发现斜孔，以达到孔圆管直的目的。同时钻进过程中应随时校核钢丝垂直度。若发生偏孔，可向孔内投入片石至没发生偏孔的高度，再进行钻孔纠偏。钻进过程中，孔内水位变化与溶洞有直接关系，因此应随时观测孔内水位的变化，对于了解溶洞情况，为正确处理溶洞提供准确依据。
5、结束语
采用此方案施工，广济圩大桥桩基经检测质量全部达标，据此肯定了这种施工方法的可行性，成功的解决了在溶洞地质情况下钻孔灌注桩的施工难问题。尤其在防止孔壁坍塌、钻孔施工、溶洞处理等关键工艺方面积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1]公路桥涵施工技术规范 JTJ41-2000
[2]叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M]（第一版）.北京：中国建筑工业出版社，1998
[3]林宗元.岩土工程治理手册.[M]（第一版）.沈阳：辽宁科学技术出版社，1993

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