岩溶地质条件下灌注桩成孔质量控制措施分析

岩溶地质条件下灌注桩成孔质量控制措施分析
作者：张昌波
来源：《中国房地产业》 2019年第5期
【摘要】岩溶地区在我国分布较广,因其环境地质条件复杂,对工程施工影响较大。

本文通过对岩溶地质条件施工常见问题进行分析,提出影响灌注桩成孔质量问题的处理,阐述了成孔过程质量控制主要措施,为岩溶地区桩基基础工程施工提供借鉴。

【关键词】岩溶地质;灌注桩;成孔质量;控制措施
万丈高楼基础起,因此基础的质量对整个项目起着至关重要的作用,岩溶地质在我国的分布广,由于岩溶地质条件的复杂性,给桩基工程的施工难度大,质量要全靠经验和检测手段来控制,并且存在一定的安全隐患。

岩溶地质岩面倾角较大,构造复杂,地下水文地质条件难以勘查,特别在溶洞、溶沟、构造裂隙发育带常常出现孔壁坍塌,钻孔倾斜、断桩等施工质量问题,这些都会对灌注桩的安全和施工过程带来影响。

所以岩溶地质施工中,只有充分掌握岩溶地质条件,了解岩溶分布规律,一一排除潜在岩溶危害,才能有效控制灌注桩成孔质量。

1、钻孔偏斜
1.1 原因分析
岩溶地质条件施工时岩性界线极其不规则,岩性强度、岩层倾角变化,以及钻进参数选取未能及时改变等都是钻孔发生偏斜的原因。

而岩性界线处岩体强度大小不均,和岩层倾角变化大则是钻孔偏斜的主要因素。

1.2 预防技术措施
(1)钻进施工前应正确进行成孔工艺选择,灌注桩成孔钻进中,冲击钻进方式可以及时处理解决岩溶发育和地层强度不均所引起的孔斜,且操作更为简单,是岩溶地区较理想的工艺选择。

(2)当钻进到岩层倾角大于45°的岩性分界面时,采用减慢钻速、轻压钻机的钻进方式,直到钻进到分界面下桩的直径距离时,再恢复正常钻进。

当钻进到岩层倾角小于45°的岩性强度分界面时,先采用小一径的钻头向下钻进分界面下一倍桩径,再换回钻头用减慢钻速、轻压钻机的钻进方式再钻进一倍桩径距离,然后恢复正常的钻进参数。

(3)当工程对桩的垂直度有很高要求时,在钻进深度在4 米左右时要进行测斜,如果有偏差要及时进行修孔。

(4)钻进到溶洞时,溶洞填充物质硬度较小,填充界面易发生孔斜,溶洞钻进时应采用轻压慢钻的方式,当钻进到填充界面下一倍桩径时恢复正常钻进参数。

施工中发生桩孔倾斜时,常采用新建密实平台和补实孔底两种修正措施,既发生孔斜后抛填40—50cm 厚石片,夯实成紧密平台后再进行钻进,和向斜孔内抛填碎石或注入强混凝土重新造“底”后进行钻进。

2、漏浆和孔壁坍塌
2.1 原因分析
漏浆常发生在钻进岩层为松散岩土、粗质砂砾石等强透水性岩层和岩体中构造裂隙发育,且多与溶沟、溶洞、溶槽相互连通的岩层。

桩基工程钻进到溶洞和溶槽时,地下水来源较丰富,溶
洞内地势的起伏变化,很容易形成暗流,在承压水的作用下,泥浆容易消失;当钻进到未填实溶洞,钻头冲破灰岩顶板时,泥浆就会瞬间掉入溶洞未填实空间发生漏浆现象;当钻进灰岩岩层时,层内裂隙节理较发育,裂隙连通性强,发生漏浆时,孔内液面会急剧下降,孔内压力降低与外部承压水
形成压力差,造成孔壁坍塌现象。

2.2 预防技术措施
(1)钻进时做好黏土、混凝土等物质材料准备工作,当钻进到溶洞或溶槽等复杂地质条件的
岩层时,要抛填黏土时孔壁压实。

(2)进行黏土压实效果不明显时,用混凝土充填并反复冲击压实,静置几天待漏浆裂隙充填堵塞后,再进行施工。

(3)根据超前钻资料做好处理大溶洞准备,一旦发现明显漏浆情况,迅速提锤、添堵。

(4)遇到地下水位以下,充填不实的溶洞时,利用超前钻进行提前补水,防止水头突然下降而
造成的坍孔现象。

当孔口坍塌不严重时,只需在孔口重新埋置护筒,周围用混凝土进行固定,当孔口坍塌严重时,首先要充填黏土到孔口并进行压实,然后选取泥浆密度1.25g/cm3 的钻进参数重
新钻进。

3、地下水与灌注质量
岩溶地区地下水发育,局部地下水运动剧烈,对灌注桩影响较大,容易引起桩身断裂等工程事故。

当混凝土灌注到地下水发育处时,地下水流动将混凝土沉渣冲向一侧,随着孔内混凝土升高,桩芯质量受到影响。

施工时保证沉渣厚度小于10cm,在混凝土灌注至距地下水通道处1m 时,采
用将导管埋入混凝土面3 ~ 4m,灌注漏斗内装满混凝土,采用和初灌一样的方法进行灌注使混凝
土面快速升高到地下水通道上部,并上下窜动导管增加混凝土的密实度,在压力作用下使混凝土
有可能进入裂隙通道。

4、溶洞处理工艺
溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果,按溶洞充填情况可分为大溶洞和充填溶洞,本文只探讨无充填大溶洞。

溶洞内无充填或半充填,溶洞高度不太大,一般在3m 以内,但存在严
重漏水,护筒内水头高度不能保持时,可采用片石加粘土回填冲击,使其形成泥石护壁。

反复多次回填片石粘土,反复冲击直至形成泥石护壁不再漏浆为止。

溶洞较大,洞内无充填物或流塑充填物,漏水很严重,采取片石加粘土反复打密,仍然无法形成泥石护壁的,可采取钢护筒跟进法施工。

即一面冲孔,一面接钢护筒,并且将其振动下沉至已钻成的孔内,以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。

穿越溶洞时采用冲击钻成孔常采用以下工艺进行控制:溶洞覆盖层施工时,进尺速度快,因此应选密度大的泥浆。

溶洞顶板施工。

要根据详细的地质报告推算溶洞顶板标高,钻孔时密切注意岩石的风化程度,以确定合理的钻进参数。

当钻至溶洞顶1m 左右时,首先准备足够的小片石和
粘土,粘土要做成泥球(直径15-20cm),对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。

其次在
1-1.5m 范围内变换冲程,准备将洞顶击穿,防止卡钻。

5、质量控制
钻前利用地质勘测找出溶洞具体位置,对溶洞大小及分布有初步范围计算,同时将溶洞及周边水文地质条件摸清,为施工制定安全可靠的保障措施。

备足漏浆和孔壁坍塌的修复材料,准备好应急工具。

对孔径、偏斜、垂直度要定期进行检查,施工时要有专业技术人员对施工进行抽查,检查地质条件与设计是否相符,钻孔结束后要检查终孔深度对钻孔进行质量验收。

钻孔达到设计标高并清孔后,应检查孔径、孔深、孔形、竖直高和孔底地质是否与设计相符合,孔底泥浆沉淀厚度等是否符合要求,经监理工程师检查合格后,进行清孔。

结语:
在不同的地区,甚至在同一路段的不同桩号,溶洞的结构和形态均存在差异,钻孔灌注桩施工方案和工艺也不尽相同。

但是,不管采用哪种施工工艺,为了保证工程进展顺利,必须最大限度地准确掌握桩位处的地质水文勘察资料,特别对于复杂岩溶地区,应采取逐桩钻探,探明具体桩号溶洞情况,确定合理的施工方法,并在附近备足必要的机具设备和材料,确保及时补救及回填复钻,而且必须时时保证在紧急情况下人员、机具设备能及时撤出坍塌区。