在粵北溶巖地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁基施工技術(shù)探討

詹清平

【摘要】本文結(jié)合粵北溶巖地區(qū)房建工程的實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，分析了樁基礎(chǔ)施工時(shí)溶洞的特征，總結(jié)了在溶洞地質(zhì)條件下樁基施工的常規(guī)成孔法，從而安全、經(jīng)濟(jì)、高效地完成樁基礎(chǔ)施工。

【關(guān)鍵詞】房建工程；樁基；溶洞

1. 工程概況

某樓盤(pán)位于廣東省韶關(guān)市武江區(qū)境內(nèi)，屬于溶巖發(fā)育地區(qū)，功能為高級(jí)住宅小區(qū)，樓層27～31層?；A(chǔ)均采用沖孔樁基礎(chǔ)，樁徑有0.8m、1.0m、1.2m，地質(zhì)勘察單位對(duì)該樓盤(pán)進(jìn)行單樁勘探，地質(zhì)勘探結(jié)果大部分樁屬于溶洞樁，樁身設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為30～43.5m。地質(zhì)資料顯示從上至下為1、素填土，2、粉質(zhì)粘土，3、殘積粉質(zhì)粘土，4、全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，5、微風(fēng)化灰?guī)r，6、微風(fēng)化灰?guī)r。部分溶洞為空洞、半填充、全填充。地下水不發(fā)育，所有溶洞均未發(fā)現(xiàn)地下水。土洞和灰?guī)r溶洞（部分為空洞）極為發(fā)育，地基存在潛在的不穩(wěn)定漏漿。

2.溶洞處理目的及處理方法

2.1溶洞處理的目的

溶洞處理的目的是為了加固溶洞填充物和填滿(mǎn)溶洞空間并達(dá)到一定的強(qiáng)度，防止鉆孔樁施工時(shí)泥漿流失、流砂及坍孔等情況的發(fā)生，保障成孔及完成水下混凝土灌注。

2.2處理方法

由于溶洞埋藏較深，不能直接采用填充混凝土等一般方法處理，通常處理溶洞的方法是片石粘土筑壁法、灌漿法、雙鋼護(hù)筒跟進(jìn)法等。

3.溶巖地區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝

3.1片石粘土筑壁法

在溶洞不是太大（一般2m～5m以?xún)?nèi)），存在漏水或半漏水，護(hù)筒水頭高度不能保持時(shí)，可采用片石加粘土，（按1：3體積比）回填沖擊使其形成泥石護(hù)壁，一次不行回填沖擊兩次，兩次不行回填沖擊三次，如此反復(fù)回填片石粘土，直至形成泥石護(hù)壁，不再漏漿為止。該方法優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，原材料價(jià)格低廉，處理溶洞造價(jià)較低。缺點(diǎn)是該方法對(duì)單樁出現(xiàn)溶洞處理效果明顯，對(duì)溶洞較大且貫通性溶洞則不易采用。

3.2灌漿法

在溶洞埋藏較深、溶洞較大且與其他溶洞相通，易采用灌注水泥漿、水泥砂漿的方法，該方法直接對(duì)溶洞進(jìn)行填充，主要集中對(duì)溶洞較大樁位處進(jìn)行地質(zhì)加固，以保證鉆孔時(shí)護(hù)壁泥漿不流失。該方法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)埋藏較深、溶洞較大且與其他溶洞相通，通過(guò)注漿可將溶洞直接填充，多用于溶洞集中處，避免在樁基施工時(shí)，需對(duì)逐根溶洞樁進(jìn)行處理，可節(jié)約時(shí)間、加快進(jìn)度、節(jié)省大量成本。采用該方法需對(duì)溶洞地質(zhì)勘探準(zhǔn)確。

3.3雙鋼護(hù)筒跟進(jìn)法

1）工藝程序：施工準(zhǔn)備 埋設(shè)護(hù)筒 移動(dòng)樁機(jī)、定位 鉆孔 回填片石、粘土溶洞處理 清孔、吸泥清渣。

2）施工要點(diǎn)：

① 外護(hù)筒直徑應(yīng)較設(shè)計(jì)樁徑大20cm，內(nèi)護(hù)筒直徑應(yīng)較設(shè)計(jì)樁徑大5cm。

② 施工程序：根據(jù)地質(zhì)鉆探資料提供的溶洞分布情況，按照先短后長(zhǎng)，先易后難，先外后內(nèi)的原則確定各樁施工順序。

③ 外護(hù)筒下至巖面以后，即開(kāi)始對(duì)覆蓋層和頂板進(jìn)行沖鉆，其鉆孔方法與傳統(tǒng)的沖擊鉆孔方法相同，但成孔的樁徑比設(shè)計(jì)樁徑大7cm，一遍內(nèi)護(hù)筒順利通過(guò)頂板。護(hù)筒跟進(jìn)示意如圖：

④ 當(dāng)鋼護(hù)筒打至第一層巖面或穿過(guò)溶洞到下一層巖面時(shí)，為使開(kāi)孔堅(jiān)實(shí)、豎直、圓順和對(duì)繼續(xù)鉆孔起導(dǎo)向作用，應(yīng)在鉆孔前拋0.5-1.0m3的小片石和適量粘土，借鉆頭沖擊力把粘土、石塊擠向孔壁，以加固護(hù)筒刃腳。內(nèi)護(hù)筒刃腳處理示意如下圖：

如上圖所示，利用沖擊成孔時(shí)對(duì)孔壁會(huì)產(chǎn)生擠壓的特點(diǎn)，在鋼護(hù)筒刃腳范圍內(nèi)拋填塊石、粘土，用2-4m沖程進(jìn)行沖壓，使其密實(shí)造壁，反復(fù)多次，直至孔底平整才可以向下沖進(jìn)，處理同時(shí)可以沖平參差不齊的巖面。

3.4 施工工藝比選總結(jié)

在溶洞較大，洞內(nèi)無(wú)填充物或有流塑狀充填物，采取片石加粘土反復(fù)沖擊仍無(wú)法形成泥石護(hù)壁時(shí)，可采用雙鋼護(hù)筒跟進(jìn)方法，將其振動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)，用以隔斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的方法。該方法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)單根較大溶洞樁處理效果明顯。缺點(diǎn)是需購(gòu)買(mǎi)大量鋼護(hù)筒，造價(jià)相當(dāng)大，對(duì)相連通溶洞則不易采用。

根據(jù)本工程的地質(zhì)情況，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，經(jīng)濟(jì)比選，決定采用片石粘土筑壁法結(jié)合灌漿法來(lái)進(jìn)行施工，溶洞夾層深度較大的可采取雙鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。

4.施工技術(shù)、質(zhì)量控制

現(xiàn)對(duì)27棟4號(hào)樁施工進(jìn)行分析，該樁護(hù)筒頂標(biāo)高為58.452m，設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高27.002m，應(yīng)鉆深度31.45m.采用沖擊鉆成孔，鉆頭直徑1. 0m，鉆頭質(zhì)量4200Kg。

上部地質(zhì)為素填土（黃褐色）、粉質(zhì)粘土，微風(fēng)化灰?guī)r、溶洞（軟塑狀粘土全填充）、微風(fēng)化灰?guī)r、溶洞（軟塑狀粘土全填充）、微風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化灰?guī)r、溶洞（無(wú)填充）、中風(fēng)化灰?guī)r。厚度分別為3.5m、5.1m、5.5m、3.9m、0.8m、0.8m、3.2m、0.8m、3.1m、4.75m。鉆進(jìn)速度較快。下部地質(zhì)為微風(fēng)化灰?guī)r（強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化），厚度分別為5.5m，與勘探地質(zhì)資料基本一樣，再下面鉆至第一層溶洞，泥漿迅速流走，水頭高度急劇下降，造成漏漿，及時(shí)回填片石、粘土并用樁錘沖擊造壁，并馬上補(bǔ)水，防止水頭高度繼續(xù)下降，以免造成塌孔。為保證固壁良好，向孔內(nèi)投放片石，以0.6m的小沖程鉆進(jìn)，并按比例投入粘土，溶洞內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，泥漿比重為1.5。經(jīng)以上方法反復(fù)操作，不再漏漿，順利通過(guò)第一層溶洞。

第一層溶洞與第二層溶洞之間為4.8m的微風(fēng)化灰?guī)r，巖質(zhì)較硬，進(jìn)尺慢，在沖至離第二層溶洞約1m處，小沖程沖擊，逐漸擊穿頂板，進(jìn)入第二層溶洞，與設(shè)計(jì)地質(zhì)相符，同樣出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，23.6米高的水頭瞬間流走，溶洞高為3.1m，由于該層溶洞較大且與1-3號(hào)樁相連通，經(jīng)反復(fù)向孔內(nèi)投放片石與粘土均不見(jiàn)效，所以改用注入水泥漿來(lái)填充溶洞，該方法雖需大量水泥漿，但可一次性填充1-3號(hào)樁基溶洞，為以后其他樁基施工節(jié)省時(shí)間、加快進(jìn)度。

最后一層地質(zhì)為中風(fēng)化灰?guī)r，巖質(zhì)較硬，在該層施工中，為保證第一層溶洞的穩(wěn)定，泥漿比重均在1.5以上，泥漿未加水稀釋?zhuān)槐３盅h(huán)，濃度較大。采用吸泥法清孔，利用鉆機(jī)的泥漿泵持續(xù)吸渣5min～15min左右，將孔底鉆渣清除干凈。當(dāng)下完鋼筋籠和導(dǎo)管后進(jìn)行二次清孔，使清孔后孔內(nèi)泥漿指標(biāo)及孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5. 樁成孔成效對(duì)比

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用片石粘土筑壁法結(jié)合灌漿法，順利完成溶洞樁基施工，歷時(shí)5天，其中成孔耗時(shí)2天，溶洞處理3天，溶洞處理拋投片石平均每根樁需片石64m3，粘土192m3，水泥漿48m3。而若采用雙鋼護(hù)筒跟進(jìn)法，歷時(shí)6天，其中鋼護(hù)筒施打耗時(shí)1天，成孔2天，溶洞處理3天，鋼護(hù)筒施打7.38t，溶洞處理拋投片石平均每根樁需片石45m3，粘土135m3。實(shí)踐證明，采用片石粘土筑壁法結(jié)合灌漿法比采用雙鋼護(hù)筒跟進(jìn)法，節(jié)省了施工時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，同時(shí)節(jié)約大量費(fèi)用。

結(jié)束語(yǔ)

[1]粵北溶巖地區(qū)溶洞樁基成孔施工方法，是經(jīng)過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的。

[2]地質(zhì)勘探必須具備足夠的深度，以保證提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。為確保安全，建議采取一樁二鉆探。

[3]已完成的所有溶洞樁基，經(jīng)高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)、抽芯檢測(cè)與靜載試驗(yàn)檢測(cè)，均為Ⅰ類(lèi)樁，優(yōu)良率100%；證明樁基的成孔方法是成功的。