淺談溶洞地區(qū)鉆孔灌注樁的施工方法及質(zhì)量控制

馮聰（廣州建筑股份有限公司 廣東 廣州 510000）

關(guān)鍵字：溶洞地區(qū)；鉆孔灌注樁；施工方法

0 引言

巖溶地貌是我國(guó)的一種重要的地貌形態(tài)，其具有復(fù)雜的地質(zhì)水文構(gòu)造，石林、石筍、鐘乳石、溶洞、暗河、懸泉、瀑布和隱藏于地層中的溶洞、溶槽、石芽、溶穴等的地貌景觀和地質(zhì)構(gòu)造比較奇特。這樣在建設(shè)需要架設(shè)橋梁跨越溝谷的鉆孔灌注樁時(shí)就存在很大難度。

某項(xiàng)目規(guī)劃總用地94 301m2，總建筑面積335 988m2，地上建筑面積248 589.6m2，住宅建筑面積210 500m2，高83.9m，地下建筑面積86 352m2，公共綠地面積19 151m2，最高人防等級(jí)為核6（常6）級(jí)，位于廣州白云區(qū)（溶洞地區(qū)）。主要包含24棟住宅樓，2棟商業(yè)建筑，公建配套設(shè)施，1層地下室。樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，工程±0.000為室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高，相當(dāng)于廣州城建高程標(biāo)高14.200m。

項(xiàng)目采用沖孔灌注樁成孔，樁徑D為0.8m，1.0m，1.2m，1.5m共4種，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。樁凈長(zhǎng)為H為12~45m，樁端支承微風(fēng)化巖單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)r≥30，設(shè)計(jì)建議混凝土完成面比樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高高出800mm。本工程沖孔樁為摩擦端程樁，施工必須保證設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及樁端進(jìn)入持力層的深度。

1 溶洞地區(qū)鉆孔灌注樁施工前的準(zhǔn)備工作

1.1 平整場(chǎng)地

閉合導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)設(shè)置時(shí)要與市政高級(jí)控制點(diǎn)閉合，滿(mǎn)足其精度要求，樁位點(diǎn)放樣的基準(zhǔn)點(diǎn)就是導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)會(huì)破壞樁位點(diǎn)，所以確定樁位點(diǎn)后要再放保護(hù)樁，滿(mǎn)足樁位點(diǎn)的偏差要求。在施工現(xiàn)場(chǎng)的施工段內(nèi)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的泥漿注漿池，對(duì)合格泥漿進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的調(diào)配和貯存。在本項(xiàng)目中，就運(yùn)用了泥漿槽引流到各個(gè)施工面的方法，通過(guò)泥漿槽將每個(gè)施工段的泥漿池連接起來(lái)，樁孔終孔后，在施工泥漿池抽合格泥漿，將樁孔內(nèi)較濃的泥漿置換出來(lái)，盡快滿(mǎn)足泥漿指標(biāo)的規(guī)范要求[1]。在護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，夯實(shí)四周，保證頂端在地面200cm以上，與樁徑相比，護(hù)筒直徑高20cm，中心線(xiàn)平面偏差不超過(guò)5cm。埋設(shè)護(hù)筒可以用人工或機(jī)械的方法進(jìn)行，對(duì)地下障礙物進(jìn)行探明。架設(shè)機(jī)架時(shí)要保持平直，機(jī)座不能軟硬不均，防止鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)架移位和不均勻沉陷的現(xiàn)象。而且制成的泥漿槽高為20cm，寬為30cm，長(zhǎng)度在15m以上，泥漿流速在10cm/s以上。排水溝及集水井需要設(shè)置在基坑內(nèi)，通過(guò)碎石疏水溝與集水井收集，基坑面設(shè)置的沉淀池抽水時(shí)要通過(guò)水泵進(jìn)行，沉淀后由市政管網(wǎng)排出。

1.2 清孔

如果端承型樁的孔深在30m以上，清孔就需要通過(guò)反循環(huán)工藝進(jìn)行。在鉆孔到設(shè)計(jì)深度后，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師決定施工單位提出的終孔要求，驗(yàn)收時(shí)要根據(jù)其孔徑、孔偏斜度、孔深進(jìn)行。清孔時(shí)運(yùn)用的是原漿換漿法，保證泥漿指標(biāo)比重在1.2~1.4之間，含砂量不超過(guò)8%，孔底沉渣在5cm以下，通常要用抽沙筒打掉孔內(nèi)泥砂，再進(jìn)行換漿。清孔后，鉆孔內(nèi)泥漿面在地下水位的1.5~2.0m以上，這樣不容易出現(xiàn)塌孔。在清孔結(jié)束后，監(jiān)理工程師進(jìn)行孔深驗(yàn)收，檢查其泥漿和沉渣厚度。在監(jiān)理工程師同意下進(jìn)行隱蔽、灌注混凝土等下道工序。

圖1 溶洞地質(zhì)

1.3 安裝鋼筋籠

在場(chǎng)地內(nèi)需要設(shè)置鋼筋加工場(chǎng)，要優(yōu)先焊接縱向鋼筋的接長(zhǎng)，d≤22mm的鋼筋可以運(yùn)用搭接的方法，保證搭接區(qū)段長(zhǎng)度在200mm以上。通常設(shè)置抗拔樁縱筋，減少鋼筋的接頭，運(yùn)用焊接或機(jī)械連接縱筋接長(zhǎng)。鋼筋籠外側(cè)施工時(shí)鋼筋進(jìn)場(chǎng)必須有合格證，抽樣檢查每批材料和每種規(guī)格，保證其合格后使用。在制作鋼筋籠制作時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)圖和規(guī)范要求嚴(yán)格執(zhí)行，通過(guò)焊接方法進(jìn)行個(gè)別連接點(diǎn)用綁孔。空心穿孔混凝土預(yù)制圓柱體可以作為鋼筋籠外側(cè)的定位鋼筋，或在主筋上直接用鋼筋彎曲成型焊接，滿(mǎn)足主鋼筋保護(hù)層厚度的要求。同時(shí)要焊牢鋼筋籠的加強(qiáng)箍，防止安裝鋼筋籠時(shí)出現(xiàn)變形。在地面分段制作樁身鋼筋籠時(shí)，保證每段鋼筋籠加工長(zhǎng)度在10m以下，分段吊裝焊接運(yùn)用25t汽車(chē)吊進(jìn)行。汽車(chē)吊裝鋼筋籠使用，運(yùn)用25t汽車(chē)吊，起重臂為主臂39.2m、副臂7.5m。其就位后在地面固定，因?yàn)樯疃却螅\體變形后就可以在鋼筋籠頂加長(zhǎng)鋼筋。在鋼筋籠就位后，在護(hù)筒頂?shù)恼砟旧系鯍旖钪С校荒茉谧o(hù)筒上直接放置。

1.4 二次清孔

清孔換漿時(shí)，需要將導(dǎo)管底端下到孔底，通過(guò)上下輕緩活動(dòng)導(dǎo)管來(lái)提高清孔的換漿效果。二次清孔要與樁徑和樁深結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用正循環(huán)、反循環(huán)等方式進(jìn)行，如果端承型樁孔深在30m以上，就可以運(yùn)用反循環(huán)工藝進(jìn)行。反循環(huán)清孔換漿運(yùn)用砂石泵、射流泵，而正循環(huán)清孔換漿運(yùn)用4PNL單泵或3PNL和4PNL雙泵并聯(lián)、4PNL雙泵并聯(lián)。在進(jìn)行二次清孔時(shí)，泥漿要逐步稀釋?zhuān)ＷC泥漿粘度達(dá)到22~25s、比重在1.25以下，含砂率小于8%。樁徑、樁深、原泥漿性能和孔底沉渣等因素決定著二次清孔替漿的時(shí)間。在二次清孔替漿結(jié)束后，保證孔底沉渣厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求，30min內(nèi)使得灌注水下混凝土到達(dá)樁底。

1.5 灌注水下混凝土

根據(jù)現(xiàn)行的規(guī)范和規(guī)程處理水下混凝土的用料和配合比，如果工程運(yùn)用的是混凝土攪拌車(chē)自卸，灌注水下混凝土就要運(yùn)用導(dǎo)管，并根據(jù)混凝土的初凝時(shí)間控制每根樁的澆注時(shí)間，記錄澆筑過(guò)程中的一切故障[2]。在施工時(shí)，混凝土的灌注量要與樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高結(jié)合起來(lái)，在鑿除樁頂浮漿層后可以保證混凝土的質(zhì)量，有效減少浪費(fèi)，與樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高相比，灌注混凝土完成面標(biāo)高要高800mm。

2 溶洞地區(qū)鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量保證措施

2.1 成孔保證措施

旋挖樁成孔灌注樁施工中樁位偏差過(guò)大、樁孔傾斜超標(biāo)、孔底沉渣超厚、埋管、鋼筋保護(hù)層不足、樁體混凝土離析、斷樁及露筋等問(wèn)題比較多，施工各個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行嚴(yán)格控制。對(duì)于樁位偏差、測(cè)量放線(xiàn)誤差、護(hù)筒埋設(shè)偏差、鉆機(jī)對(duì)位偏差及鋼筋籠下放定位對(duì)中時(shí)的偏差都要進(jìn)行嚴(yán)格控制。開(kāi)孔時(shí)要低錘密擊，對(duì)于淤泥、細(xì)砂等軟弱土層的表土，造壁可以加粘土塊夾小片石進(jìn)行反復(fù)沖擊，保持孔內(nèi)泥漿面的穩(wěn)定。

2.2 沖孔灌注樁施工保證措施

安裝鉆機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)、底座要保持水平，使得滑輪軸、護(hù)筒中心、樁位三者在一條垂直線(xiàn)上。一旦發(fā)生偏斜就要移開(kāi)鉆機(jī)，對(duì)鉆孔壁情況進(jìn)行檢查，并對(duì)施工范圍內(nèi)的地基進(jìn)行加固或加大鉆機(jī)的支撐面積，重新安裝鉆機(jī)恢復(fù)施工[3]。對(duì)于不均勻地層、斜狀巖層或孤石，因地質(zhì)構(gòu)造引起的就要分析其巖層的走向，運(yùn)用適當(dāng)?shù)幕靥畈牧蠈@孔回填到確定的高程處，恢復(fù)施工后運(yùn)用重大的鉆機(jī)，保證施工時(shí)低速鉆進(jìn)。對(duì)于偏斜較小的情況，要確定其偏斜位置，掃孔需要在偏斜位處吊處吊住鉆頭上下反復(fù)，削去硬土。一旦偏斜嚴(yán)重，在偏斜處0.5m以上就要用回填粘土、片石等組合材料，在沉積密實(shí)后繼續(xù)鉆進(jìn)，在該位置以上1m左右用砂礫石和片石等回填，待沉積密實(shí)后重新沖鉆。

3 結(jié)語(yǔ)

在溶洞地區(qū)進(jìn)行沖孔樁施工經(jīng)常會(huì)遇到坍塌問(wèn)題，特別是地下溶洞串聯(lián)一起的，不但會(huì)存在安全隱患，且容易出現(xiàn)混凝土超灌現(xiàn)象。為了更高效成孔率，部分灌注樁采用鋼護(hù)筒措施成孔，部分溶洞多的部位進(jìn)行預(yù)處理來(lái)保證工程樁質(zhì)量和施工安全。溶洞地區(qū)的鉆孔灌注樁施工過(guò)程比較復(fù)雜，所以施工前要做好施工準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)確了解其地質(zhì)資料，選擇合適的鉆孔機(jī)具和施工方法，做好施工中的質(zhì)量保證措施，這樣才能保證其施工質(zhì)量，提高施工過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性。