某岩溶地层冲(钻)孔灌注桩施工技术

某岩溶地层冲(钻)孔灌注桩施工技术
摘要：介绍了某岩溶地层钻孔灌注桩施工技术，根据地层条件分析了施工技术措施
关键词：岩溶地层；灌注桩；施工质量控制措施
1、工程及地质概况
1.1 工程概况
临沂市某小区住宅楼位于临沂市南坊新区，该工程施工场区交通运输条件良好。

本工程共设计Φ600mm钻孔灌注桩110支，Φ800mm钻孔灌注桩105支，设计桩长17m，桩身混凝土理论方量约为1500m3。

1.2工程施工条件
1.2.1现场条件
施工现场“三通一平”工作基本完成，施工用水采用现场河水，已具备开工条件．
1.2.2工程地质条件
据该工程《岩土工程勘察报告》，场内岩土层由上而下分为：①素填土：分布于全场范围内，黄褐色，松散，主要成分为中粗砂，含少量粘性土、植物根等，本层厚度2.9—3.7 m；
②粗砾砂：分布于全场范围内，本层厚度0.9—9 m。

黄褐-褐黄，主要矿物成分为石英、长石，一般下部含少量石英质卵砾石，粒径最大2—5cm；
②—1粉质粘土：厚度为0.5—2.9m，含有10%—20%粗砾砂；③粘土：分布于绝大部分场地，层厚0.5—4.7m，含有少量粗砾砂；
④中等风化石灰岩：分布于全场，最大揭露厚度为11.5m。

灰黄色、肉红色、灰色，碎裂状结构，局部为致密隐晶质结构，块状构造，岩芯溶蚀破碎强烈，溶洞、溶隙发育，岩溶：岩溶发育部位基本无充填物，掉钻明显，漏浆严重。

设计该层为桩端持力层。

1.3设计要求
桩身混凝土设计为C25；
位允许偏差50 mm；
桩身主筋保护层厚度为50mm；
灌注桩桩顶浮浆0.5m；
终孔原则：依据岩土工程地质报告，进入中风化石灰岩不小于1m；
ф600mm桩单桩竖向承载力设计值2200KN，ф800mm桩单桩竖向承载力设计值4000KN
其它要求详见设计图纸和《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）。

2、施工技术难点
岩溶地区地质构造复杂，每根桩孔均做地质钻探。

由地质报告可知，场区岩层破碎，岩溶发育，分布不同深度与规模的溶洞或裂隙，对桩基安全造成威胁。

桩基须完全穿过破碎带及溶洞，嵌入完整基岩不小于0.5m。

本工程工期短，合同工期50天，任务重，桩端持力层要求进入中风化石灰岩不小于1米，而且绝大多数桩孔岩溶发育，漏浆是岩溶地区钻孔灌注桩施工的技术难题，若补浆不及时，则护壁泥浆面下降导致塌孔、埋钻，严重的会导致上部土体随地下水进入溶洞或裂隙，从而引起地面塌陷，危及周围建筑物、机械及人员的安全。

在钻进过程中，随时可能出现漏浆，掉钻现象，另外岩溶地层对单桩承载力及桩基稳定性有一定影响，因此要克服各种不利条件，采取有效的施工技术措施，保证工程质量，加强项目管理，以加快工程进度，顺利完成该项桩基工程的施工任务。

3、施工技术措施
3.1 钻进工艺
根据现场实际情况，结合工程地质条件，在施工过程中，上部地层可采用正循环全面破碎回转钻进成孔工艺，入岩后使用冲击钻机采用冲击成孔，或只采用冲击钻进成孔。

采用下孔口钢护筒、自然造浆与优质粘土造浆相结合的方法进行护壁，抛掷事先预备好的粘土块，边钻进边造浆，做好护壁工作，防止塌孔、埋钻事故。

粘土层在钻进过程中可自行造浆，孔壁相对稳定不易塌孔。

当钻至接近探明的破碎带、岩溶发育处时，事先向孔内粘土、泥块，碎砖石，采用冲击钻低锤密击，尽量将粘土、石块挤入裂隙、溶洞中，堵塞裂隙漏浆，并密切关注孔内泥浆量的渗漏消耗情况，不停地向孔内填充粘土、泥块、石块，直到孔内泥浆返
浆正常以后方可停止加料。

在整个施工过程中专人密切观察泥浆性能及状态的变化，如浆面异常变动、泥浆颜色发生变化及时采取处理措施，立即向孔内补充泥浆，避免泥浆面下降过多而塌孔。

必要时可采用“回转+冲击钻进”施工工艺。

施工过程严格遵照设计要求，并执行《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）的有关规定。

桩孔上部和中部均为松散的粗砂砾砂地层，应适当加大泥浆的粘度和密度，防止坍孔。

钻探泥浆采用优质粘土与原土自然造浆相结合，一般要求粘度为18-22S，含砂率为4%-8%，由于钻进地层中粉质粘土、粘土含量较少，因此要加大使用粘土造浆的比重，钻进砂层时，泥浆密度应控制在1.20～1.30g/cm3之间，以便携带砂子，保证孔壁稳定。

由于本工程砂层为粗砾砂层，含少量石英质卵砾石，粒径最大2-5cm，砂层分布在孔深 3.2m-13m范围内，厚度一般为0.9m-8.9m，由于地层差异，有少量孔砂层较薄。

为防止塌孔及发挥泥浆的携带岩屑的作用，在钻进砂层时，一定要注意泥浆的性能指标符合钻进要求。

在钻进石灰岩层时，针对勘察报告所表述的地层特点，对有溶洞和裂隙的地层，应加大泥浆的密度（1.3～1.5g/cm3）和粘度，储备足量的粘土、泥浆以供钻孔需要。

⑵溶洞部位施工前的防范措施及施工中的处理措施
①采取安全措施：钻机应放在钢管架上，这样塌孔时，钻探设备可被钢架托于地面，避免损失。

做好充足的物质准备，如泥浆、粘土及堵塞材料如粘土球。

②对钻探已查明存在要穿过溶洞的桩位，宜在施工前处理，以消除事故隐患。

方法是从钻探孔试灌大密度泥浆（1.5g/cm3），若很快灌满，则表明溶洞规模不大且为独立的，可不再做其他处理；如久灌不满，则表明溶洞规模很大或为连通溶洞，可采取投粘土快、灌水泥砂浆等填充料，填满后再继续施工。

③浆面变化情况：正常情况下浆面基本保持在一定高度（规范要求高于地下水位1m），若浆面异常变动（如急剧下降）应及时补浆，同时立即停止施工，补填粘土块直至填满为止。

④钻进速度变化：在同一地质层钻进，速度一般保持在较稳定的范围内，当钻进速度突然加快，甚至不用加压钻头也可钻进，说明有溶洞存在，此时应立即停钻，观察浆面变化情况，采取相应措施。

由于本工程地处岩溶发育区，因此在桩基施工过程中最重要的问题是判断持力层是否满足设计要求，该工程每个桩孔都有地质资料，要依据岩土工程地质报告判断桩端入岩情况。

3.2 加长钢护筒护壁
在施工过程中针对漏浆迅速塌孔严重的孔，采用加长钢护筒护壁的方法处理。

桩孔回填后重新钻进施工，钻进深度穿过粘土层1.0m即可提钻，钻进时泥浆相对密度保持在1.35左右。

下钢护筒，护筒高度每节2-3m，安放时采用孔口焊接，接口采用满焊，焊接时，护筒中心对准，始终保持垂直。

护筒须下放到已钻进深度。

下沉困难时可用配重块冲击加压。

钢护筒下好后，采用冲击钻进至设计要求。

3.3 压密注浆
对于较大溶洞，钢护筒没有根本解决溶洞及裂隙的漏浆问题，采用压密注浆为主、钢护筒护壁为辅结合泥浆护壁的施工方法。

压密注浆法采用在每个漏浆孔周围呈等边三角形均匀布置3个注浆孔，为了让注浆液最大限度的吸收，孔深应穿透破碎、裂隙带和溶洞，注浆材料：水泥浆和水玻璃的混合液，必要时采用外加剂。

水泥浆和水玻璃的体积比为1：0.5。

注浆完毕1d，让注浆液充分凝固，达到堵漏效果后，钻机再就位，钻进成孔过程中再采用钢护筒护壁法，以确保施工万无一失。

3.4 水下灌注混凝土
为确保成桩质量，必须保证入岩深度，钻进至溶洞底以下至少0.5m方可终孔。

钻进达到设计孔深后，进行清孔，孔底沉渣厚度满足规范要求后尽快提钻、下钢筋笼、下导管二次清孔，尽量缩短中间环节的间隔时间，及时灌注水下混凝土成桩。