６４ 工程技术 岩溶地区桩基施工工艺选择及常见问题的处理 于贵Ｌ （１．吉林大学建设工程学院，吉林长春１ ３００００；２．辽宁有色地质局１ ０５队，辽宁葫芦岛１２５ ０００） 摘要：本＿Ｔ－程进行正循环回转钻进和冲击钻进两种工艺试验，通过比选，冲击成孔基本解决了跑浆问题，成孔速度快，效 率高，附加费用低，这大大地节约了成孔成本，也缩短了工期；针对岩溶地区成孔过程中和灌注过程中所遇到的问题及解决 方法进行了阐述。 关键词：岩溶；灌注桩；冲击钻；跑浆；堵管 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉ ｓｓｎ．１６７１—６３９６．２０１３．０６．０３１ １ 刖吾 １．１工程概况 辽宁渤海水泥有限责任公司新型干法技改工程石灰石 火车装车场地位于杨家杖子镇，共设计（Ｉ）８００ｍｍ灌注桩１１４ 根，持力层为中风化灰岩，嵌入深度为０．５０ｍ，地质资料显 示该场地内基岩石灰岩有大规模的岩溶发育，主要表现为溶 涮、裂隙，且多为串洞。拟建车间基础选择了桩基础，因此 必须对每根桩底进行下卧持力层勘察，以保证持力层连续 ３ｍ未见大＿『３００ｍｍ的溶洞，岩石完整。 １．２工程地质条件 １．２．１场区的地形、地貌 场区经过人工整平地形较为平坦，最大高程１１２．０５ｍ， 最小高程１１０．９９ｍ，相对高差１．０６ｍ。场地上部为素填土， 以中风化石灰岩碎石、角砾为主；场地原地貌属河流冲积阶 地地貌单元，南侧２０ｍ为低山丘陵地貌单元。 １．２．２工程地质条件概述 场地自上而下依次主要由素填土、粉质粘土、卵石、圆 砾、粉质粘土、碎石、中风化石灰岩组成。地下水类型为第 四系孔隙潜水，主要赋存于③层卵石中及基岩溶洞、裂隙中， 主要为大气降水补给。 １．２．３不良地质现象评价 场地内基岩有大规模的岩溶发育，表现为溶洞、裂隙、 地下河等，岩溶发育率约８０％，规模０．２０４１１．００ｍ（钻孔穿 越厚度）。对建筑稳定性不利，因此桩基础施工时应按照本 勘察揭露的溶洞发育情况选择合适的深度作为桩端持力层。 １．２．４勘察报告建议 （１）由于采用桩基础的形式，因此桩基施工时应特别 注意溶洞的发育，严格控制桩端停留在基岩中的位置，以确 保持力层（完整岩石）的厚度。 （２）由于基岩溶洞发育程度高，勘察所形成的钻孔直 径与桩基施工成孔直径不同及设备在工艺和方法上的不同， 施工时会有所出入，所以应多注意现场监测，发现有异常及 时沟通。 ２施工工艺 ２．１施工工艺选择 根据每桩勘探资料显示，该场地８０％以上的孔溶洞发育 或较发育，多数有充填物，但充填的也不密实，有少数是空 洞，而且从地勘情况反映，该区岩层跑浆严重，为了验证该 区的成孔难度和该采取何种成孔工艺，辽宁有色地质局１０５ 队采用２种施工工艺先后打了７个实验孔，分别为５个回转 和２个冲击成孔。两种工艺成孔情况总结如表１所示。 表１ 两种工艺成孔情况比较 项目 冲击成孔 回转成孔 成孔周期 ２０～２８ｈ ２～７ｄ 成孔附加费 ５２５元耗费用）（包括扩底消 ３１０７．３１元 处理跑浆方法 填粘性土利用钻头 填粘性土捣实、粘性土＋水泥固 挤撑 结、素混凝土固结等 处理效果 非常有效 效果个别有效 成孔结果 试钻２孔，成２孔 试钻５孔，成１孔 通过试验，该工程选择冲击成孔是合理的，冲击成孔基 本解决了跑浆问题，成孔速度快，效率高，附加费用低，这 大大地节约了成孔成本，也缩短了工期。 ２．２确定工艺流程（见图１） 根据勘察资料钻进，如果在预定标高钻进异常，需补勘 清 孔 验收：检查岩样、检测泥浆比重、孔深、沉渣 吊安钢筋笼 制作钢筋笼 二 二 导管安装 导管试拼装、做密封试验 二 二 水下灌注砼 通知运送砼 二［ 拔出护筒 二 二 破桩头 二 ＝ 桩基检测 竣工验收、资料归档 图１施工工艺流程 中国西部科技２０１３年０６月第１２卷第０６期总第２８７期 勘察施工难度：（１）８００ｍｍ孔内钻进，受离心力作用， 小钻钻杆易折断，可以采用灌注导管作为护筒，可一定程度 解决此问题。（２）渣粉反不出孔外，必须持续给浆，停浆易 夹钻。（３）每次补勘深度有限，增加钻杆就找不到原孔眼。 这就出现了一孔反复补勘察的现象。 ３．１．４埋（卡）钻头 ３施工中常见问题及处理 ３．１钻进过程中常见问题及处理 ３．１．１跑浆、漏浆 跑浆和漏浆是本次工程中的普遍现象，一旦跑浆、漏 浆，地表水回灌，破坏了原有泥皮护壁，造成孔壁坍塌、 埋钻等恶性事故。处理方法有：干粘性土挤撑、粘性土＋ 粗骨料挤撑、粘性土＋水泥固结、混凝土固结、下钢护筒等。 干粘性土挤撑：在孔内填干粘性土，每填３～４ｍ，用钻 头捣实，直至填过渗水层，再加水钻进。主要目的是利用钻 头挤扩效应，把干粘性挤入渗漏点进行封堵，同时造浆，要 在钻进过程中出现塌孔或穿透岩洞顶层都容易发生埋 （卡）钻头的情况，处理时要摸清钻头在孔内的状态，根据 实际情况相应的设计处理方案。 ３．２灌注过程中常见问题及处理 适量加水，加大泥浆稠度，提高泥浆撑壁、护壁的作用； 粘性土＋粗骨料挤撑：主要针对漏点或塌空区较大，在 孔内填干粘性土时，加入粒径２５￣５０ｍｍ的碎石，掺入比例 为粘性土的５％左右，在钻进过程中，粘性土和碎石结合形 成混石土，在碎石骨架的作用，能够很好地封堵大的漏点和 填补塌空区； 粘性土＋水泥固结：主要针对钻进时浆液缓慢流失，停 钻后浆液液面几乎不变，通常增加浆液稠度无法解决时，采 用此方法。首先分析渗漏区域，按区域范围泥浆体积掺入水 泥，本工程掺入比通常为１～２袋／ｍ ，把孔内泥浆搅匀，泥 浆随着钻进会继续向缝隙、漏点内渗漏，渗入一定量后，停 钻２～４ｈ，待浆液初凝后再钻进，主要目的是利用水泥的固 结作用； 混凝土固结：这是塌空区或渗漏点很大，以上几种方法 都不起作用时所采用的方法。应注意的是，用这种方法时孔 内应尽可能干净，把混凝土灌注进去时，混凝土才能和孔壁 充分接触，起到好得效果； 下钢护筒：主要针对岩石层以上部位坍塌，以上方法无 法控制，通常跟进钢护筒维护，但要注意钢护筒接口要牢固， 保证整体垂直度，护筒外要填实，孔口ｌｍ范围内要用粘性 土密封。 ３．１．２探头石 孔位不是正好全在溶洞上，有的是多一半、一半或少一 半。少一半是洞时只要钻进时适当控制，不易偏孔；多一半 或一半是洞时，钻头就会向软的地方偏斜，形成探头石，有 的孔还会形成Ｓ弯，下笼时会很困难。一旦发现探头石，应及 时处理，处理方法就是回填硬度大的块石，粒径在１ｏ０～ ３００ｍｍ，回填高度要高于探头石上面１．５０￣２ｍ，再重新钻进， 这个过程可能要反复多次，也可以适当调整机位，处理掉探 头石再复位。 ３．１．３超出勘察控尺范围 在勘察给出可做持力层的岩层段又出现溶洞或受侵蚀 变质层位时，解决办法是继续钻进至可做持力层的岩层（即 钻进稳定，小时效率小于０．３０ｍ，岩屑新鲜，无溶蚀），请 勘察单位派设备进行补勘，确定该层下３ｍ内有没有溶蚀、 溶洞。 ３．２．１混凝土面到一定位置就灌注不上来 首先灌注过程中测准混凝土面，每斗灌注必须测量混凝 土位置，如果孔内浆液面上涨，证明该位置孔径大，可以继 续浇灌；如果浆液面不变化，混凝土面不上涨，可以采用间 隔浇注，起初是每半小时一次，如果没效果，则逐渐延长间 隔时问，这时要注意导管不要埋藏过深，以１．５０￣２ｍ为宜， 而且要时时活动导管，主要目的利用混凝土初凝来封堵裂隙 或孔洞。 ３．２．２混凝土面灌注到某一位置，砼面又快速回落 本工程多次发生此类情况，混凝土面最大回落达到ｌＯｍ 时要测准下落最低时的混凝土面；然后间隔浇注，每浇起一 段，等待一定时间，一般在４５￣６０ｍｉｎ，等待时隔一段时间 要上、下串动一次导管，再浇筑前要拆卸导管，使埋入混凝 土导管不要过深，防止混凝土初凝埋管。 ３．２．３堵管 首先弄清楚堵管的位置，分析原因，尽可能从外部处理。 如果必须把导管拔出处理，应测清楚两“面”，即拔管前新鲜 混凝土面和拔管后的混凝土面，重新配置导管，保证导管埋 入新鲜混凝土面下ｌｍ左右，导管底端不用封堵，可以在坐 斗变径处放置止水球，灌注过程中要把混浆的混凝土从孔口 返出，保证桩头为新鲜混凝土。 ４总结 本工程通过第三方检测单位检测：１００％４￣应变检测合 格，其中７０％为ＩＩ类桩，即桩体不规则，从波形反应均为超 径；静载检测承载力满足设计要求，沉降在１５ｍｍ以内。 本工程施工过程中所遇到问题十分复杂，通过以上方法 有效处理，保质保量完成施工任务。 参考文献 ［１］史佩栋主编．桩和桩基手册［Ｋ］．人民交通出版社，２００８ ［２］赵振东编写．基桩检测报告［Ｒ］．锦州：锦州衡基检测有限公司，２００８ 【３］宋功业，邵界立编．混凝土工程施工技术与质量控制【Ｍ］．中国建材工 业出版社，２００３ Ｉ作者简介１于贵，男，研究生，工程师。