冲孔灌注桩补强前后检测的分析与探讨

冲孔灌注桩补强前后检测的分析与探讨

马骥 谢博仙

宁夏送变电工程有限公司 宁夏银川 750001

摘要：在工程施工中，冲孔灌注桩施工由于受到多重因素的影响和作用，很有可能会出现断桩的问题。结合某110kv变电站冲孔灌注桩的岩溶地基处理，论述了冲孔灌注桩根据溶洞深度、层次和填充物的类型采取不同的溶洞处理施工方法，并提出防止漏浆、塌孔、卡钻、斜钻等技术措施，施工效果检验良好。

关键词： 岩溶；变电站；冲孔灌注桩

冲孔灌注桩由于设备构造简单、适应范围广、操作方便、不受施工场地限制、低噪声和振动小等特点而被广泛地应用于建筑物的基础工程中。但其同时也存在着孔底清渣困难, 孔底岩层难以准确判别, 使桩基承载力不够稳定等问题。近年发展起来的高压注浆技术可以大大提高冲孔灌注桩的极限承载能力, 减少桩基沉降。

一、慨况

某110 kV户内变电站属山区坡地地貌，总体地势南高北低。站址区地面自然标高28.14～31.07 m(黄海高程)，站址自然高差约为3.O m。该变电站为一全户内变电站，配电综合楼为地上3层钢筋混凝土框架结构，总建筑面积约4443 m2。建筑物屋面标高27.0m，属高层工业厂房。主要工程问题，场地地基为不均匀地基，轻型建筑物基础埋深应大于大气影响急剧层的深度(h=1．35 m)。站址主变和主控楼南侧地段分布溶洞，呈葡萄珠形式产出，多分布在灰岩顶部，绝大部分充填软塑粘土，局部含多量碎石。层中风化灰岩岩面标高变化大，起伏不一。溶洞位置、大小完全查清困难大。但根据勘察报告，场地岩溶地基为稳定状态。

二、溶地基稳定性评价

1、理论依据。当场地存在下列情况之一时，可判定为未经处理不宜作为地基的不利地段：①浅层洞体或溶洞群，洞径大，且不稳定的地段；②埋藏的漏斗、槽谷等，并覆盖有软弱土体的地段；③岩溶水排泄不畅，可能暂时淹没的地段。当地基属下列条件之一时，对二、三级下程可不考虑岩溶稳定性的不利影响：①基础底面以下土层厚度大于独立基础宽度的3倍或条形基础宽度的6倍，且不具备形成土洞或其它地面变形的条件；②基础底面与洞体顶板间土层厚度虽小于上述的规定，但符合下列条件之一时：洞隙或岩溶漏斗被密实的沉积物填满且无被水冲蚀的町能；洞体由基本质量等级为I级或Ⅱ级的岩体组成，顶板岩石厚度大于或等于洞跨；洞体较小，基础底面尺寸大于洞的平面尺寸，并有足够的支承长度；宽度或直径小于1 m的竖向洞隙、落水洞近旁地段。

2、稳定性评价。根据电气设备及电缆出线的要求，配电综合楼电缆夹层柱基埋深达5.1 m，部分已达中风化灰岩岩面，基础底面以下土层厚度小于独立基础宽度的3倍，通过PKPM对配电综合楼建模分析，其最大柱脚轴压力标准值约4500 kN。因此，本工程应采用桩基方案，且桩基必须穿透溶洞到达稳定基岩层。

三、冲孔灌注桩岩溶地基处理

1、方案选取。由于所用的桩基必须穿透溶洞到达稳定基岩层，这就要求采用成桩T艺灵活性大，穿透力强的技术方案。冲孔法成桩具备冲击能力大，穿透力强，较易穿过岩溶顶板，不受地下水影响，桩长、桩径灵活性较大等优点。因此对于灰岩地区，冲孔桩是一种较为理想的成桩工艺形式。采用冲孔灌注桩基可以有效保证基础持力层达到稳定的基岩，且深埋的桩承台基础大大降低了本站不均匀红粘土干扰可能造成的不良影响的风险。

2、溶洞处理原则。

(1)对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数提供依据。

(2)根据地质钻探资料和填充物情况。对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。对每种处理方案，都要进行仔细的计算，施工前在柱基处进行溶洞注浆及钻孔试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。

3、溶洞处理方法。根据溶洞的高度、洞内冲填物情况，对溶洞采用不同的处理方法，主要有：抛填、注浆同结、灌注混凝土填筑、套放大小钢护筒等。

(1)溶洞范围小，溶洞高度小于l m，没有冲填物或洞内注满水的，采用抛填片石、粘土及其混合料等，使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。冲孔桩钢筋笼在溶洞上下各l m的范围内焊接厚4 mm的钢板圆筒，保证成桩混凝土的质量。

(2)对于溶洞的高度在1～3 m，且洞内为填充或半填充状态的溶洞，则采取先填充碎石、砂混合物和注水泥浆，然后用小冲程冲击片石挤压到溶洞边形成水泥浆碎石外护壁，水泥浆将片石空隙初步堵塞后，停止冲击，24 h后，待水泥的强度达到2．5MPa后再继续冲击，穿过溶洞。

(3)对于溶洞的高度在1～3 m，且溶洞内无填充物或填充物较少，则需向洞内填充混凝土干料且填满溶洞，待同结达到2．5MPa后即可进行冲孔施工。混凝土干料采用32．5普通硅酸盐水泥拌制，如溶洞空间容积大，导水性强，可在混凝土干料中添加一定量的水玻璃。溶洞高在3～5 m的多层溶洞，且多层溶洞间的间距较小，可采用钢护筒穿越处理。先用冲击锤进行冲孔、扩孔，然后采用振锤把钢护筒振沉至溶洞底部。

(4)溶洞高度大于5 m的多层溶洞，且溶洞间距较大时，可用套内护筒法施t，即用内护筒穿过溶洞的方法进行施工，内护筒内径比设计桩径大200 mm，外径小于外护筒内50 mm，如遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小30～50mm。对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时可采取投放片石、碎石夹粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使孑L顺利通过岩溶区。

4、防止漏浆、塌孔、卡钻、斜钻等技术措施

(1)对于岩面高差较大的地段，为防止斜钻，采取每孔钻进0．2～0．3 m后，抛填片石的方法，填平孔底，再用小冲程重锤慢击的钻进方法。对于接近岩溶顶板和穿过漏浆裂隙、溶洞地段，按4：l的比例投入块石和硬粘土。再用小冲程重锤慢击的钻进方法，且每钻进1 m左右，测量复核孔位一次，严重漏浆地段，加大块石和粘土的投入。

(2)对于孔位有高于3 m或有多层溶洞的地段，在钻进过程中漏浆严重，不能成孔的，采用边钻进边用振锤振入护简的办法。直至护筒穿过溶洞，达到岩层内，再重新用慢速钻进成孔。对于孔位有高于3 m的溶洞，在抛填石块粘土后能成孔的，但不能灌注水下混凝土的，可采用在溶洞位置的钢筋笼上焊接护筒，然后随钢筋笼一起放人，再浇筑水下混凝土。

(3)钻进过程出现卡钻时可采用如下方法处理：一是水下割护筒底口挡住钻头部分；二是将钢护筒上拔或顶起一定高度，腾出空间，将钻头拉起。纠正斜孔、弯孔的方法：一是回填片石、粘土，重钻，反复数次；二是浇筑水下素混凝土至弯曲部分以上的一定高度，待强度合格后重新施钻。

变电站的建设场地选择应尽量避开岩溶发育较高的地区，但当无法避免时，一定要运用各种可行的手段将岩溶分布范围和发育程度调查分析清楚。灰岩地区桩基设计应充分考虑地质条件的复杂性，根据建筑物的使用功能及规模，选择合理的桩型和基础结构，分析各种复杂地质条件对工程施工的影响，合理地选择施工措施。通过110 kV户内变电站配电综合楼针对岩溶分布和岩石构造特征，通过采取冲孔灌注桩对其进行处理，可靠地将上部荷载有效地传递给地基。目前该110 kV变电站已成功投入送电，从沉降观测结果看，配电综合楼未发现不均匀沉降，证明采用冲孔灌注桩的岩溶地基处理措施得当，达到了预期效果。

参考文献：

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