巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法

李強(qiáng)

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州貴陽(yáng) 550000）

0 引言

巖層溶洞深埋于地下，在施工過(guò)程中不易被發(fā)現(xiàn)。完成房建工程之后，巖層溶洞開(kāi)始作榮，化學(xué)溶解與機(jī)械破壞的雙重加持下，能夠使巖體的完成度被破壞，房建地基的承載力降低，整個(gè)房建工程都將會(huì)面臨著倒塌的風(fēng)險(xiǎn)[1]。目前的房建工程施工之前，均進(jìn)行了多方面的考察，土質(zhì)考察、水質(zhì)考察、地質(zhì)考察等內(nèi)容，綜合判定地下空間是否為巖層溶洞條件，以此保證房建工程的建設(shè)安全性[2]。隨著地面空間的減少，建筑技術(shù)開(kāi)始升級(jí)，以往不敢在巖層溶洞上進(jìn)行房建，現(xiàn)如今開(kāi)始以填充處理的形式避免溶洞對(duì)建筑造成的影響，對(duì)于建筑行業(yè)具有重要意義。

溶洞的存在直接影響巖層灌注樁的荷載傳遞，巖層溶洞條件下，灌注樁樁側(cè)土的摩擦、嵌巖段樁側(cè)的摩擦，以及樁端的承載等是灌注樁產(chǎn)生形變的關(guān)鍵因素[3]。巖層溶洞的水環(huán)境較為復(fù)雜，灌注樁很容易受到水環(huán)境的影響[4]，導(dǎo)致樁頂豎向荷載增加，樁體產(chǎn)生位移。為了使灌注樁更加穩(wěn)定，灌注樁加固處理技術(shù)勢(shì)在必行。以往的灌注樁加固處理過(guò)程中，以灌注樁樁頂為主要承載[5]。樁側(cè)土壓力增加之后，溶洞頂板施加在樁頂?shù)膲毫υ黾樱瑢?dǎo)致加固后的灌注樁垂直度存在較大的偏差，影響灌注樁的加固處理效果。因此，本文設(shè)計(jì)了基于巖層溶洞的房建樁基鉆孔灌注樁加固處理技術(shù)，通過(guò)原位樁樁底填充溶洞，加固建筑，真正意義上提高巖層溶洞條件下灌注樁的施工穩(wěn)定性。

1 基于巖層溶洞的灌注樁加固處理方法

在房建樁基施工過(guò)程遇到溶洞后，為了加固建筑的穩(wěn)定性，在原位樁樁底填充溶洞，加固建筑[6-7]，該技術(shù)的特點(diǎn)為：①輸送泵注漿流量大和壓力大。②漿液主要以充填、劈列、擠壓形式進(jìn)入溶洞。③成本低，效果好。根據(jù)上述描述，設(shè)計(jì)房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法，共計(jì)8 個(gè)步驟，依次為埋設(shè)壓漿裝置→溶洞清洗→配漿→高壓旋噴注漿施工→孔內(nèi)注漿→拔管→效果檢測(cè)→封孔。根據(jù)加固處理方法的工藝流程，詳細(xì)設(shè)計(jì)施工方法的具體操作如下。

（1）埋設(shè)壓漿裝置。清理樁頂?shù)氖┕み^(guò)程產(chǎn)生的垃圾，保障樁頂面的清潔，清理完成后，在孔口位置，埋設(shè)孔口管，將其作為孔口封閉壓漿裝置，待職工質(zhì)量滿足要求后，清洗溶洞。

（2）溶洞清洗。采用活塞式清洗溶洞，并且用清水做循環(huán)液。針對(duì)較大溶洞，在清洗一定時(shí)間后，將鉆桿底部移至溶洞中下，并且進(jìn)行清洗，保障溶洞徹底清洗，避免影響后續(xù)施工，降低施工質(zhì)量。

（3）配漿。配漿過(guò)程主要應(yīng)用機(jī)械攪拌的形式拌和水泥漿，水泥采用P.O 52.5 水泥，水灰比1:1。

（4）高壓旋噴注漿施工。高壓旋噴注漿施工通過(guò)高壓注漿泵旋噴注漿，噴射量保持在60~70L/min，旋轉(zhuǎn)速度為16~20r/min。同時(shí)施工過(guò)程需要注意旋噴段的長(zhǎng)度和溶洞清洗段的長(zhǎng)度相同，重復(fù)多次噴漿操作，保障施工質(zhì)量。

（5）孔內(nèi)注漿施工。在鉆孔內(nèi)下φ50mm 注漿管，下至溶洞底上0.3m 位置，考慮注漿管存在掉入溶洞的風(fēng)險(xiǎn)，因此采用夾具固定[8]。在完成準(zhǔn)備后，輸送漿液至溶洞底部，隨著時(shí)間的增加，溶洞不斷填充水泥漿，在返出的漿液濃度一致，并且不異常后，停止注漿。

（6）拔管。在完成孔內(nèi)注漿施工后，需要撥出注漿管，在拔出過(guò)程中，需要保持速度相對(duì)均勻，并且緩慢，同時(shí)，施工過(guò)程需要繼續(xù)注漿，避免拔出注漿管后，漿液的缺失，降低加固想過(guò)；在樁端與持力層交接位置，停止拔管，并且注漿，防止出現(xiàn)斷層現(xiàn)象。

（7）效果檢測(cè)。在上述施工步驟完成后，需要檢測(cè)施工熊效果，主要是注漿效果檢測(cè)，該檢測(cè)需要委托第三方進(jìn)行檢測(cè)，具備檢測(cè)資質(zhì)的企業(yè)采用專業(yè)檢測(cè)儀器，通過(guò)鉆孔抽芯完成檢測(cè)，并且形成書(shū)面形式的效果檢測(cè)報(bào)告，顯示注漿效果是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

（8）封孔。在效果檢測(cè)報(bào)告中顯示施工質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)后，用C40 微膨脹細(xì)石混凝土灌入檢查孔內(nèi)進(jìn)行封孔。

2 加固偏差降低方法

為了降低巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理方法出現(xiàn)較大的加固偏差，本文將灌注樁加固孔位與鋼筋籠的鋼筋位置相匹配，將鋼筋布設(shè)在存在加固孔位的位置，使其滿足位置要求。鋼筋籠的安裝主要與鋼筋、定位支撐、加筋箍等物質(zhì)有關(guān)，鋼筋籠安裝如圖1 所示。

圖1 鋼筋籠安裝

鋼筋籠的安裝流程為定位支撐→加筋箍→鋼筋。鋼筋最后下放，其位置與加固孔位的偏差在0.01mm 以內(nèi)，保證加固孔位效果。

3 樁基鉆孔灌注樁加固處理施工注意事項(xiàng)

考慮施工安全和施工質(zhì)量，巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法在施工過(guò)程的注意事項(xiàng)主要如下。

（1）注漿結(jié)束條件：在設(shè)計(jì)壓力下，注入率小于2L/min，穩(wěn)定不小于15min，并且每孔至少?gòu)?fù)注兩次以上。

（2）施工材料的檢測(cè)需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在合格后方可使用，并且嚴(yán)格按照配合比施工。

（3）在清洗過(guò)程中，需要確保清洗干凈，避免殘?jiān)倪z留等，保障加固效果。

（4）注漿時(shí)應(yīng)緩慢連續(xù)，注漿過(guò)程不可以間斷，并且時(shí)刻注意壓力，確保壓力足夠。

（5）發(fā)生無(wú)法加壓的情況后，采用間歇注漿方法，必要時(shí)可以加入速凝材料。

（6）泵體內(nèi)不得留有殘?jiān)丸F屑，各類密封圈套需要完整良好，確保泵體無(wú)泄漏現(xiàn)象。

（7）如果在溶洞內(nèi)長(zhǎng)期注漿不能提高壓力或孔口處漿液沒(méi)有回灌，應(yīng)采取減少流量、間歇注漿、加厚漿液等方法。為了保證固結(jié)體的強(qiáng)度，對(duì)于施工操作困難的一般不使用加速混凝劑。

（8）在高壓旋噴灌漿中，將已探明的預(yù)處理段的上部和下部延長(zhǎng)0.5m，緩慢連續(xù)旋轉(zhuǎn)噴射器，重復(fù)旋轉(zhuǎn)噴射2~3 次。如果需要拆除噴射管，則重新噴涂該段，并確保兩個(gè)噴射搭接接頭的長(zhǎng)度不小于0.2m。

4 實(shí)例分析

4.1 工程概況

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的加固處理技術(shù)是否具有實(shí)用價(jià)值，本文以X 房建樁基加固工程為例，對(duì)上述加固處理技術(shù)進(jìn)行實(shí)例分析。X 房建樁基加固工程是工業(yè)園區(qū)，X 房建工程的總占地面積約6023.43m2，房建工程距離高速入口約12456.32m，交通相對(duì)便利。該房建區(qū)域?yàn)槿芪g石牙殘丘地貌區(qū)，持力層為中風(fēng)化灰?guī)r，基巖中溶洞較發(fā)育，部分溶洞規(guī)模稍大，且洞頂微風(fēng)化巖層普遍較薄?；A(chǔ)采用機(jī)械旋挖成孔灌注樁，樁徑為1.2m、1.4m、1.5m、1.8m、2.0m 共5 種，樁凈長(zhǎng)約10~30m。灌注樁的容重約24kN/m3，泊松比為0.15，彈性模量為31500kPa。灌注樁使用C35 混凝土進(jìn)行樁體加固，軟塑粉質(zhì)黏土層的容重約17kN/m3，層厚約14.32m；卵石層的容重約20kN/m3，層厚約6.33m；微風(fēng)化巖層的容重約25kN/m3。該工程項(xiàng)目在施工過(guò)程中，樁基施工遇到溶洞（圖2），因此，研究對(duì)象采用本文設(shè)計(jì)的灌注樁加固處理方法，驗(yàn)證方法的可行性。

圖2 樁基施工遇到溶洞

4.2 應(yīng)用結(jié)果

在上述施工條件下，本文通過(guò)檢測(cè)得知，樁端與基巖持力層接確良好，溶洞注漿效果良好，施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。加固后的灌注樁如圖3 所示。

圖3 灌注樁加固處理施工

加固之后的灌注樁更加穩(wěn)定。本文采用垂直度測(cè)量?jī)x，對(duì)樁基鉆孔灌注樁加固處理后的灌注樁垂直度情況進(jìn)行測(cè)量。垂直度測(cè)量?jī)x的規(guī)格為10nm、20nm、50nm，精度為1 級(jí)，分辨率為0.001nm。其垂直度測(cè)量范圍在0~20nm，尺寸為330mm×75mm×195mm，能夠快速精準(zhǔn)地測(cè)量出灌注樁加固后的垂直度偏差。本次工程選定不同樁徑灌注樁，在垂直度允許偏差一致的情況下，得出灌注樁加固處理后的垂直度情況。具體應(yīng)用結(jié)果如表1 所示。

表1 應(yīng)用結(jié)果

已知灌注樁樁徑越大，其垂直度的允許偏差越大，最大的允許偏差不超過(guò)1%，即可保證灌注樁加固穩(wěn)定性。應(yīng)用本文加固處理方法后，不同樁徑的灌注樁垂直度的允許偏差均符合要求，其偏差值均在允許范圍內(nèi)，并且2.0m 樁徑的灌注樁垂直度的允許偏差降低了0.1%以上，因此驗(yàn)證了本文方法可以避免巖層溶洞的水環(huán)境較為復(fù)雜，灌注樁很容易受到水環(huán)境的影響，導(dǎo)致樁頂豎向荷載增加，樁體產(chǎn)生位移，從而保障了灌注樁加固穩(wěn)定性，符合本文研究目的。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的加固后的樁基質(zhì)量，以樁位偏移量為性能指標(biāo)，即樁位偏差，分析應(yīng)用該方法前后的效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 樁位偏差分析

根據(jù)表2 數(shù)據(jù)可知，在應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的加固方法后，5 個(gè)不同樁徑的灌注樁樁位偏差均符合要求，其樁位偏差值句小于10mm，并且其中最大的樁位偏差值僅為5.9mm，最小值達(dá)到了4.6mm，由此可知，本文設(shè)計(jì)的巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法具備了更高的應(yīng)用效果，可靠性更高。

5 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，房建工程增加，在土地面積逐漸減少的情況下，巖層溶洞條件也成為房建工程的施工目標(biāo)。巖層溶洞條件下，水對(duì)可溶巖石產(chǎn)生的化學(xué)溶解，能夠破壞巖層完整度，導(dǎo)致建筑地基承載力降低，出現(xiàn)建筑坍塌的現(xiàn)象。為了在巖層溶洞區(qū)域進(jìn)行房建，地基穩(wěn)定性、樁基穩(wěn)定性均需要牢牢把控。因此，本文研究了巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法這一課題。通過(guò)埋設(shè)孔口壓漿裝置、高壓旋噴注漿施工等方法，使巖層溶洞條件下的灌注樁更加穩(wěn)定，為房建工程的建設(shè)提供安全保障。