復雜地質條件下地基處理方法探究

摘 要：復雜的地質條件表現為地質災害發育強烈；地形地貌類型復雜；地質構造也相對復雜，它的巖土性質與外貌形態都有比較明顯的變化，巖土體工程地質性質不良；它的地質與水文條件都不好，并且受人類活動的影響較大，加上本身就有的多年凍土、濕陷性、膨脹

性、鹽漬性巖土，所以處理難度較大并且需要經過特殊處理。近幾年，伴隨著國內經濟的快速發展，我國的建筑施工行業獲得了較快的發展，在復雜的地質條件下進行地基處理顯得尤為重要。本文結合筆者經驗，對復雜地質條件下的地基處理方法進行探究，以期對相關工程作參考。

關鍵詞：復雜地質；地基處理方法

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0251-02

1 引 言

由于國民經濟的快速發展，國家的工程迎來了發展機遇，同時也面臨著挑戰，因為我國的地形多以山地丘陵為主，地質比較復雜且多樣化，要想在復雜的地形條件下進行工程的建設是比較艱難的，這無疑給工程建設單位提出了更高的要求，在施工的過程中，有一些地形復雜的地區容易發生事故，因此，為了更好的保障人們以及施工人員的生命財產安全，必須處理好復雜地質條件下的地基。所以本文通過分析復雜地質條件下地基處理方法的探討，對地基處理長遠發展具有深遠的影響。

2 復雜地質條件下的地基處理方法

2.1 旋挖鉆反壓混凝土護壁樁基施工技術

旋挖鉆反壓混凝土護壁樁基施工技術主要應用于復雜的地質環境條件，例如地質災害發育強烈，地形與地貌類型復雜，地質構造復雜，巖性巖相變化大，巖土體工程地質性質不良，工程地質、水文地質條件不良，破壞地質環境的人類工程活動強烈等等。這種技術相比較于其他的樁基施工類型具體的優勢表現在，在復雜的地質條件下進行旋挖鉆反壓混凝土護壁樁基施工，能夠保證成孔的質量，并且可以滿足環保以及降低成本的目的。此外，此種施工技術一機多用，實現多種鉆進方式，設備性能先進，自動化程度高，勞動強度低，鉆進效率高，成樁質量好，環境污染小等等。現階段根據地質情況的不同以及對鉆進參數的相關要求，復雜地質條件下多應用旋挖鉆反壓混凝土護壁樁基施工技術進行相關的作業。這種技術相比較于傳統的鉆孔作業來說有著較為明顯的優勢，因此現階段特別是在復雜地質環境條件下的樁基施工多會用到這一技術。

混凝土反壓施工工藝：

在進行混凝土反壓施工的過程中，總體分為三大塊，第一大塊為孔壁護理，第一步要進行樁孔開孔，第二步要進行孔口護壁工作，其中要澆注混凝土后再鉆進形成孔口護壁，第三步，就是進行鉆進。第二大塊，回填混凝土反壓，當進行混凝土終凝后鉆孔對回填土地層形成護壁。第三大塊，進行鉆進（重復鉆進-反壓混凝土的過程）。在這一過程中，首批混凝土的用量壁板根據以下公式進行初步計算。

V≥πd2h1/4+πD2（H1+H2）/4

V——首批混凝土所需數量（m3）；

d——導管內徑；

h1——樁孔混凝土達到埋置深度H2時，平衡管道內混凝土柱的外部（或泥漿）壓力所需的高度（m）；

D——樁孔直徑；

H1——樁孔底與管底的距離一般為0.4m；

H2——導管埋入的初始深度大于1m。

2.2 大直徑超長深水樁基礎施工技術

2.2.1 鋼護筒操作工藝

鋼護筒的操作工藝包括其制作和埋置兩部分，鋼護筒的操作工藝情況對樁基礎的質量和樁基礎的順利完工有著直接的影響。鋼護筒的長度不僅僅要考慮施工成本問題，而且要考慮其埋置的深淺程度，既不能太深也不能太淺。如果太深了，不但對材料產生浪費，而且鋼護筒的垂直度不容易被控制，孔位偏差的問題比較容易出現；如果太淺了，會造成一些不良的施工質量問題，比如塌空。如果鋼護筒的埋置不正或者樁基礎位的軸線與鋼護筒的軸線偏差比較大時，又或者鋼護筒出現傾斜情況，鋼護筒會經常出現一些施工問題，比如出現斜孔甚至偏孔等問題，這是由于施工時的樁孔位置與設計發生偏離而造成的。

2.2.2 制備泥漿

與普通泥漿相比，PHP泥漿體的優點有：無分散性、低固含量、高粘度、高攜鉆能力、使用于反循環鉆進等，正式這些優點，促進了PHP泥漿在建筑行業的廣泛運用。在鉆孔施工過程中，PHP泥漿運用鉆機的工作方式有循環制作泥漿、回收集中運用以及反復使用等。按照一定的比例混合調制復合泥漿，其所用的材料有膨潤土、聚丙烯酰胺、碳酸鈉以及水等。制作泥漿的指標要求有，泥漿相對密度：灌入鉆孔中的泥漿，其相對密度一般地層為1.1～1.2，松散易坍塌地層為1.2～1.45。泥漿粘度：入孔泥漿粘度，一般地層16～22s，松散宜塌地層16～22s。含砂率：新制泥漿不大于4%，循環泥漿不大于8%。

2.2.3 鉆進樁基

（1）鉆孔參數

①轉速

轉速是體現鉆機工作性能的主要性能參數，為了充分發揮鉆機的工作能力，鉆機的轉速要控制在4～8rpm之間，為了提高工作性能，根據不同的施工地層，其鉆機的轉速不同。

②鉆壓

鉆壓的選擇受到多方面因素的制約，從鉆孔進尺的速度來講，鉆孔時鉆機施加的鉆壓越大越好，從而充分發揮鉆壓的性能，但是，還需要考慮其他因素的制約，如下所述：

a.鉆頭承受的壓力。最大承受壓力是由滾刀的刀頭所決定，每一個刀頭可以承受50kN的壓力，每一個鉆頭上有將近20個滾刀，計算時采用的不均勻系數是15%，也就是說有15%的刀頭不承受壓力，因此，在工作過程中，刀頭所承受的鉆壓要控制在765kN之內。

b.樁孔的垂直度。根據設計要求，樁孔的垂直度不能超過1%，從樁孔垂直度的提高的方面考慮，鉆壓越小工作效果越好，但是，如果鉆壓過小也會影響鉆孔的速度和效率。

c.鉆機扭矩。在施工過程中，角礫巖的軟硬不均，因此，鉆機需要輸出的扭矩波動比較大。當轉速一定，鉆壓越大，會導致鉆孔的扭矩以及其波動幅度會增大。如果鉆機輸出的扭矩超過其額定扭矩，鉆具會出現憋死或熄火等現象。

d.鉆頭和鉆機的穩定性。如果鉆壓過大，即便是進展速度快，但是，鉆架本身顫抖劇烈，對鉆機的損傷比較大；在不均勻角礫巖的鉆孔過程中，鉆頭會出現挑頭現象，如果鉆壓過大，會造成鉆頭的嚴重跳動，對于成孔的質量造成嚴重的影響。

（2）鉆進技術

①鉆進鋼護筒內部和底口

清水鉆進應用在鋼護筒內部的覆蓋層，停止鉆進時，離護筒的距離約2m，在鋼護筒內部制造泥漿。待其內部泥漿達到相應的指標要求后，開始鉆進，反循環運用在鋼護筒底口部位，需要注意的是氣量小、壓力輕、轉速慢等，特別注意的是護筒底口不要被鉆頭碰掛，避免出現漏漿現象。在鉆進的過程中，如果發現鉆頭出現護筒與鉆頭出現摩擦現象，一定不要強行鉆進，需要根據護筒的實際情況對其進行調整。當鉆頭鉆出鋼護筒2m開外后，施工人員就可以正常鉆孔了。

②鉆進護筒外松散覆蓋層

在鉆孔施工中，施工人員會經常遇到比較松散的覆蓋層以及比較厚的卵石層，在對這些特性地質的鉆進過程中，比較容易出現坍塌從而造成孔大，質量不好等現象。經過工作人員的長期施工，人們采取了很多有效的措施，來改善上述現象，比如對泥漿的比重加大、泥漿性能提高、鉆桿穩定器的去除、鉆孔風壓的降低、鉆壓的減小以及轉速的增加等，這些措施有效的降低了擴孔率。

2.3 鉆孔灌注樁施工技術

2.3.1 鉆孔灌注樁施工

首先，在鉆孔灌注機的底盤裝上沖抓鉆機，將鉆孔灌注機移動到合適的位置，然后在可以打入的地方利用振動錘將鋼管沉入，退出樁機進入簡易回旋鉆孔樁機。對沉入鋼管的上部分進行淤泥和粘土的鉆進，碰到不能繼續鉆進的礫石層時就退出，進入沖抓鉆機，沖抓鉆機對礫石以及強風化巖石具有很好的鉆進能力，不僅速度較快，而且鉆進的效果也比較好。

與此同時，為了防止泥漿摻入樁身混凝土中降低混凝土的強度，從而影響鉆孔灌注的質量，要使用自制的堰門式吊桶提掉沉入鋼管內的泥漿以及水，進行無水的方式灌注混凝土。如果吊桶不能夠將沉入鋼管內的積水清理干凈時，可以使用導管深入到水下灌注混凝土，等到混凝土灌注完成之后，在振動錘的輔助下將沉入的鋼管拔起來，對灌注的混凝土進行頻繁的振動，使其變得緊密無縫隙。

2.3.2 孔的垂直度

鉆孔灌注樁的垂直度可以直接影響鉆孔灌注樁的承載力，所以在施工之前要認真做好準備，避免鉆孔傾斜和彎曲情況的出現。首先，要將進行工程建設的地面夯實平整，選用質量強度大的機械設備，在鉆進的過程中如果遇到了礫石層或者堅硬物要減慢鉆進的速度。除此之外，還要安裝導正裝置避免鉆桿發生傾斜或者彎曲。

2.3.3 鉆孔的深度

鉆孔的深度也影響著鉆孔灌注樁的承載力，所以施工隊在用繩索測量鉆孔深度后要在施工現場的地面上進行標記，防止測量繩遇水出現收縮現象。有關部門要高度重視地面分層不均勻的現象，在鉆孔的過程中要將地質情況與地質剖面圖進行對比，根據實際情況進行鉆孔，確保鉆進的深度科學合理。

2.3.4 鉆孔的孔徑

在淤泥質軟弱土層或者是粘性土層鉆孔時，就很容易造成鉆孔縮頸的現象。做空的孔徑達不到設計的要求就會使樁的截面減小、承載力下降，鉆孔灌注樁樁身的抗壓強度也達不到規定的要求。與此同時，鉆孔的孔徑不符合設計的要求，就會使鋼筋籠缺少保護層，導致鉆孔灌注樁的抗壓彎能力消失。要想使鉆孔的孔徑符合設計的要求，就要做到以下要求：在進行鉆孔時，如果感覺鉆進的過程有一定的阻力，就要換大一級的鉆頭或者是使用導正器法，對于那些很嚴重情況，要根據地質條件選擇比重、粘性以及稠度比較大的泥漿，對鉆孔進行保護。

3 相關應用

某一復雜地質條件下的地基的高壓旋噴樁地基加固方案。

3.1 設備相關

3.2 高壓旋噴樁施工技術參數

本次加固采用旋噴樁雙重管法施工，擬施工的旋噴樁施工參數如下：

（1）深度：20m；

（2）孔徑：？準1000mm；

（3）水灰比：1：1；

（4）旋轉速度：15r/min；

（5）注漿壓力：≥28MPa；

（6）水泥摻量：20%；

（7）提升速度：25cm/min；

（8）水泥：42.5普通硅酸鹽水泥。

3.3 復雜地質條件下的地基的高壓旋噴樁地基概括

樁基施工區域所涉及到的地層從上而下為中等風化凝灰巖塊石，碎石填層，流塑狀淤泥質粉質粘土，全風化基巖，遇水易崩解，零星分布，易形成不均勻地基。此外樁基收納公共區域為緣由排澇河道，先前未打設排水板進行地基固結處理，后直接采用石料回填至4m高程，回填塊石深度為5～9m左右，粒徑為1m以下，最大到1.5m左右，此外，回填層底部20m內是淤泥質粉質粘土，含少量的有機質，偶爾少量的貝殼碎屑或夾粉砂微薄層，局部為淤泥，整體水量飽和，呈流塑狀水土靈敏度高。

4 高壓旋噴樁地基處理后沖孔灌注樁施工效果

考慮到樁基施工進度及旋噴樁加固成本，現場分別對旋噴樁進行地基加固的養護時問及水泥摻量進行了試驗。

（1）該地基處理工程在旋噴樁處理過后7d選擇了了根樁進行試打，上部塊石回填層內加入少量原土造漿后，本層位鉆進過程中無漏漿、坍孔現象。當鉆進至淤泥質粉質粘土層一定深度時，又出現加固前縮頸現象。分析原因為水泥漿強度仍小于原土的側限擠壓力；旋噴樁處理后70d選擇一個樁基試打，效果任然不佳；在旋噴樁處理過后15d選擇了1根樁進行試打，上部塊石回填層內無漏漿、坍孔現象，淤泥質粉質粘土層內縮頸現象消失，鋼筋籠下放順利，灌注充盈系數為1.5，比先前施工的平均充盈系數3.2縮小1.7。

（2）在高壓旋噴樁其他參數不變的情況下，將水泥摻量由20%下調至了5%，土體加固后沖孔灌注樁施工效果基本與20%水泥摻量時無異。

5 結束語

伴隨著國內建筑行業的快速發展，人們對于建筑的要求以及施工的技術要求越來越高。這就要就施工單位要不斷的進行技術上的創新，不斷滿足高效、環保以及安全的建筑要求。在復雜地質條件下地基施工技術的應用，改善了成孔效率，保護了周圍的施工環境。

參考文獻

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收稿日期：2018-8-12

作者簡介：蒙 勇（1968-），男，漢族，重慶銅梁人，地質工程師，本科，主要從事工程地質工作。