典型喀斯特復(fù)雜地質(zhì)條件下沖孔灌注樁施工技術(shù)研究

唐國順，周海軍，謝 威，唐頌徽，陳 曦

（中建五局第三建設(shè)有限公司，湖南 長沙410007）

1 工程的工藝原理及技術(shù)路線

1.1 工藝原理

沖孔灌注樁是沖擊鉆成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土或鋼筋混凝土而成，主要用于巖土層中成孔，成孔時(shí)將沖錐式鉆頭提升到一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后用掏渣筒來掏取孔內(nèi)的渣漿。鉆孔灌注樁具有低噪音、小震動(dòng)、無擠土，對周圍環(huán)境及鄰近建筑物影響小，能穿越各種復(fù)雜地層和形成較大的單樁承載力，適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模建筑物等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 樁基施工難點(diǎn)分析

（1）淤泥質(zhì)土為高壓縮軟土層，厚度較厚。在樁基的施工過程中容易發(fā)生塌陷孔和縮頸等質(zhì)量缺陷。

（2）地下水的承壓水位較高，對孔壁有沖刷作用，對泥漿有一定的稀釋作用。在碎石層的建造過程中，容易發(fā)生孔壁塌陷。

（3）碎石層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中存在中風(fēng)化的殘留物。中風(fēng)化殘?jiān)穸葹?.40～3.80m，埋深為8.5～26.90m，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，形狀不規(guī)則，巖石表面具有一定的傾斜度，巖石質(zhì)量與持力層保持一致，這會(huì)干擾入巖的工作。

1.3 工藝流程（見圖1）

場地平整→樁位放線→開挖漿池、漿溝→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位、孔位校正→成孔、泥漿循環(huán)、清除廢漿、泥渣→第一次清孔→質(zhì)量驗(yàn)收→下鋼筋籠和鋼導(dǎo)管→第二次清孔→澆筑水下混凝土→成樁

1.4 操作要點(diǎn)

1.4.1 鋼護(hù)筒埋設(shè)

圖1 工藝流程

埋設(shè)鋼護(hù)筒，并測放鋼護(hù)筒頂面高程；鋼護(hù)筒高出地面30cm，鋼護(hù)筒下沉?xí)r要核對樁軸線，保持與鋼護(hù)筒中心一致，偏位不超過2cm。鋼護(hù)筒周邊用粘土回填夯實(shí)，然后挖一條排漿溝槽，使護(hù)筒口與沉淀池相連。

1.4.2 泥漿池布置

根據(jù)場地條件和施工需求，合理布置泥漿池，每日及時(shí)對泥漿池內(nèi)沉渣進(jìn)行清理，掏出池外集中堆碼，待晾干之后運(yùn)出場外。

1.4.3 成孔

（1）開孔時(shí)應(yīng)低錘密擊，表土為淤泥等軟弱土層時(shí)，可加黏土塊夾小石片反復(fù)沖擊造壁。

綜上筆者對中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)施工工藝進(jìn)行了分析研究，木結(jié)構(gòu)施工作為建筑施工的主要內(nèi)容之一，具有較長的發(fā)展歷史，其抗震能力較高，因此被廣泛運(yùn)用到房屋建設(shè)施工當(dāng)中。為了使木結(jié)構(gòu)施工更好地推行，施工企業(yè)還應(yīng)更多努力，對施工人員加強(qiáng)培訓(xùn)管理，確保其專業(yè)水平的提升、，對建筑施工安全加以重視樹立安全施工意識，將先進(jìn)施工及設(shè)備運(yùn)用到建筑施工中去，通過相關(guān)對策降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，為我國建筑事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（2）在護(hù)筒刃腳以下2m以內(nèi)成孔時(shí)，采用小沖程1m左右，提高泥漿相對密度，軟弱層可加黏土塊夾小石片。

（3）軟弱土層或塌孔回填重鉆時(shí)，采用小沖程1m左右、加黏土塊夾小石片反復(fù)沖擊，泥漿相對密度1.3～1.5。

（4）遇到孤石或裂隙時(shí)，可采用回填毛石后高低沖程交替沖擊，將毛石擊碎擠入孔壁。

（5）沖擊成孔過程中也要進(jìn)行沉渣的清理，在施工過程中沉渣清理的次數(shù)不能少于3次，清理方法為反循環(huán)孔底吸泥漿法。

1.4.4 清孔

清孔方式選擇：采用泥漿正循環(huán)清孔。采用正循環(huán)清孔，具有施工簡便，護(hù)壁穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。清孔次數(shù)：第一次清孔：鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，先將鉆頭提離孔底約50cm，進(jìn)行換漿清孔，回流泥漿比重控制在1.20左右。第二次清孔：在下入鋼筋籠、灌注導(dǎo)管后，灌注混凝土前換泥漿，進(jìn)行第二次清孔，確保沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

1.4.5 水下混凝土澆筑

清孔完畢，吊裝鋼筋籠時(shí)，為避免浮籠現(xiàn)象，將其中4根鋼筋籠主筋與鋼護(hù)筒焊接牢固。施工時(shí)鋼筋籠分段入孔，接頭采用搭接焊。混凝土導(dǎo)管直徑為300mm，導(dǎo)管使用前先根據(jù)樁深計(jì)算出導(dǎo)管的節(jié)數(shù)，導(dǎo)管架設(shè)在角鋼搭設(shè)的井字架上，導(dǎo)管采用法蘭盤連接，導(dǎo)管下口懸空高度控制在500mm以內(nèi)，灌注混凝土?xí)r，為確保導(dǎo)管底節(jié)埋入，首批混凝土在800mm以上，連續(xù)灌入，灌注中埋管深度保持在1m以上，混凝土灌注面應(yīng)該控制在設(shè)計(jì)頂標(biāo)高以上0.8～1.2m，以便清除浮漿。

2 常見質(zhì)量問題預(yù)防及處理方法

2.1 孔壁塌陷

孔壁塌陷在施工過程中很常見。坍塌的主要原因是惡劣的地質(zhì)條件和松散的土壤，泥漿濃度無法根據(jù)土壤狀況及時(shí)調(diào)整，沒有起到護(hù)壁作用。鉆孔速度過快，空鉆時(shí)間過長，成孔后待灌時(shí)間過長和灌注時(shí)間過長也會(huì)引起孔壁坍塌。現(xiàn)場填充區(qū)域包含地下水，該層的局部包含適度風(fēng)化的粉砂巖塊和松散的土壤。諸如控制鉆機(jī)的鉆速和增加泥漿濃度等措施可防止孔壁塌陷。現(xiàn)場若出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，應(yīng)停鉆同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場具體情況及結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告，迅速查明原因并做出處理措施，避免事故進(jìn)一步發(fā)展。孔樁在鉆進(jìn)中出現(xiàn)塌孔時(shí)，首先應(yīng)保持孔內(nèi)水位，并加大泥漿相對濃度，減少泥漿泵排出量，以穩(wěn)定孔壁；探明坍塌位置，回填砂和粘土混合物到塌孔位置以上1～2m，待回填物沉寂密實(shí)，孔壁穩(wěn)定后再進(jìn)行鉆孔；若塌孔嚴(yán)重，用粘土泥膏投入，待孔壁穩(wěn)定后，采用低速重新鉆進(jìn)；成孔后應(yīng)及時(shí)灌注混凝土，鋼筋籠下放時(shí)應(yīng)保持垂直，不觸碰孔壁。

2.2 鉆孔傾斜

造成鉆孔傾斜的主要原因有：遇上孤石；施工場地平整度和密實(shí)度差，沖機(jī)鉆機(jī)安裝不平整或沖進(jìn)過程發(fā)生不均勻沉降；沖進(jìn)中遇軟硬土層交界面或傾斜巖面時(shí)，沖擊巖層時(shí)巖層受力不均，造成偏孔。在施工過程若發(fā)現(xiàn)鉆孔傾斜應(yīng)停止鉆進(jìn)，查明造成斜孔的原因并及時(shí)處理糾正。若是鉆機(jī)安裝不平整或不均勻沉降造成斜孔，對鉆機(jī)重新就位，進(jìn)行水平及垂直方向的復(fù)核校正，然后再提動(dòng)鉆頭進(jìn)行掃孔糾正。遇傾斜巖面時(shí)采用低沖程，加快沖擊頻率，進(jìn)入巖層后采用高沖程鉆進(jìn)；進(jìn)入軟硬土層可采取低錘密擊，保持孔底平整。在鉆進(jìn)過程若發(fā)現(xiàn)再次孔斜，應(yīng)回填粘土和砂等混合物進(jìn)行重新進(jìn)行鉆孔。

2.3 鉆頭脫落

鉆頭脫落的原因是鋼絲繩在轉(zhuǎn)向裝置關(guān)聯(lián)處被磨斷，繩卡松脫，鉆頭與轉(zhuǎn)向裝置的聯(lián)結(jié)處脫開。打撈鉆頭的方式主要是用打撈活套打撈、打撈鉤打撈等。在沖孔樁施工過程項(xiàng)目部管理人員每天均對鉆機(jī)進(jìn)行檢查，特別是易損壞部位和機(jī)構(gòu)。時(shí)刻注意鋼絲繩磨損情況，防止鉆頭脫落。

2.4 鉆頭被卡

鉆頭被卡的主要原因是鉆孔不圓，鉆頭被孔的狹窄部位卡住；鉆頭在孔內(nèi)遇到大的探頭石落在鉆頭與孔壁之間；鉆頭未及時(shí)補(bǔ)焊，鉆孔直徑逐漸變小，鉆頭沖擊過程被卡；放繩太多，沖擊鉆頭傾倒頂住孔壁。在沖孔樁施工過程應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)情況把握放繩速度，避免因放繩太多造成鉆頭被卡；應(yīng)制定相應(yīng)的預(yù)防和處理措施。如：經(jīng)常性檢查孔徑的均勻性、防止鉆孔不圓；對鉆頭磨損情況進(jìn)行日常檢查，磨損嚴(yán)重、不符合施工要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊以滿足施工質(zhì)量要求；結(jié)合地質(zhì)報(bào)告，對孤石的位置進(jìn)行預(yù)估，對鉆進(jìn)速度進(jìn)行控制，防止孤石對鉆孔質(zhì)量的影響。若為樁孔不圓鉆頭被卡，采取鉆頭向下活動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)至孔徑較大方向提起鉆頭；若為被石塊卡住，應(yīng)使鉆頭上下活動(dòng)，讓石塊落下及時(shí)修補(bǔ)鉆頭，石塊較大的情況可考慮用小鉆頭擊碎石塊或水下爆破。孔徑變小鉆頭被卡時(shí)可用鉆頭反復(fù)沖刮孔壁以增大孔徑，利用打撈鉤助提。

3 結(jié)語

該工程在沖孔樁施工中，嚴(yán)格按照沖孔灌注樁施工方案及相關(guān)規(guī)范要求施工，對常見的質(zhì)量問題制定預(yù)防措施，對上述出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行處理。在施工中應(yīng)從以下幾個(gè)方面對沖孔灌注樁質(zhì)量進(jìn)行控制、預(yù)防。

（1）施工前應(yīng)準(zhǔn)備充分。根據(jù)圖紙及地質(zhì)勘察報(bào)告等編制專項(xiàng)施工方案，應(yīng)對工人進(jìn)行技術(shù)交底。

（2）在灌注樁施工中應(yīng)嚴(yán)格控制施工過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，從沖孔樁施工再到成孔灌注混凝土，每道施工工序均應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。

（3）若在施工過程出現(xiàn)質(zhì)量事故，應(yīng)先分析事故原因，采取合理的技術(shù)措施，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救。經(jīng)過補(bǔ)救或補(bǔ)強(qiáng)的樁應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)合格后方可使用，對于不能滿足要求的樁，應(yīng)與設(shè)計(jì)聯(lián)系，共同研究采取補(bǔ)樁或其他措施，灌注樁承載力必須滿足設(shè)計(jì)要求。