岩溶地区钻孔灌注桩施工工艺研究

岩溶地区钻孔灌注桩施工工艺研究

邢超波 张磊 雷炜 周良朋 陈刚

(中建八局西南建设工程有限公司 )

摘要：随着我国中西部岩溶地区对基础建设的投入不断加大，岩溶作为工程建设中的一种典型的不良地质现象，对工程建设的危害极大。本文以汉南全民健身中心项目为研究对象，首先介绍厂区内岩溶的地质分析及相应的处理方案；其次本工程桩基采用钻孔灌注桩进行施工，通过现场施工资料，对钻孔灌注桩的施工工艺进行详细研究，针对本工程水下混凝土灌注，采用导管法进行灌注，提高水下混凝土灌注质量，保证桩身承载力要求。

关键词：岩溶地质；钻孔灌注桩；施工技术

0引 言

本文结合武汉市汉南区全民健身中心建设工程项目，以施工工艺为核心，针对岩溶地区灌注桩施工的全过程，系统地从溶洞处理的方法、钻孔灌注桩施工工艺两个方面进行全方位的总结、研究，提出综合性的切实可行的解决方案，确保施工安全，保障施工质量。

1 工程概况及地质条件

1.1 工程概况

汉南全民健身中心是武汉市汉南区标志性的公共体育建筑，建筑的结构类型是现浇混凝土框架结构，地下一层总深度为3.8~6.2m，属于深基坑范畴施工。总占地面积约为70667.46m²，总建筑面积32110㎡,其中地下面积为11500㎡，地上面积为20610㎡，总体分为游泳馆和综合馆两个单元，平时能满足游泳、举重、击剑、乒乓球、羽毛球、举重、跆拳道、武术、操房、攀岩等健身与体育技能培训。

1.2 地质条件

1.2.1 工程地质条件

根据钻探揭露，场地下伏基岩为三叠系下统大冶组（T1d）石灰岩，基岩埋藏较深，在钻探过程中部分钻孔出现漏水情况，且发现有溶洞分布，溶洞（ZK31）充填物为可塑状黏性土，溶洞高度0.70m，钻孔见洞率为1.8%，初步判定场地岩溶发育程度为微发育。

1.2.2 水文地质条件

拟建场地为空地，勘察期间无地表水分布。地下水类型为上层滞水和岩溶裂隙水。上层滞水主要赋存于场地地表填土层中，地下水补给来源为大气降水，勘察期间测得地下水稳定水位为地面下0.30～1.50m。

2 岩溶处理方法

2.1 岩溶处理的目的

岩溶属于不良地质土，如果在工程施工期间未处理完善，将会对工程造成很大的灾害。岩溶处理是工程施工的一个必要的环节，其目的主要有三个方面：保证结构施工期间的安全，保证结构长期满足结构的承载力和变形以及降低施工期间突水、突泥事故的发生概率^[1]。

2.2 岩溶处理的常规方法

结合本工程岩溶发育实际情况，对岩溶处理采取以下方案：

1 超前钻钻孔过程中若遇溶洞，可待钻孔结束后预埋注浆导管（直径25，壁厚1.5mm），对溶洞进行注浆预处理，采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水灰比1:1～1:1.5，注浆压力不大于1MPa^[2]。

2 对于场地内高度大于3m的溶洞，预处理完后采用片石、粘土按1：1体积比回填冲击，用0.5～0.8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁^[3]。

2.3 灌浆质量检查

检查的方法主要以钻孔取芯，辅以压水试验。根据场区内岩溶洞穴的发育情况，当岩溶洞穴的净高小于2m时，采取抽样的检查方法，其抽样的溶洞占场区内溶洞总数量的10%；当岩溶洞穴的净高在2m以上时，应进行全部检查；而对于在钻孔取芯检查过程中，对于钻取出来的芯样，现场工作人员必须如实记录，摆放整齐，拍照；同时及时报监理工程师验收。

3 钻孔灌注桩施工工艺分析

3.1 工程桩基施工概述

汉南全民健身项目桩基础形式为钻孔灌注桩，共577根工程桩、9根试桩，桩径800mm，钻孔桩施工期间采用旋挖钻孔成桩形式。

表1 工程桩的相关设计参数

3.2 旋挖灌注桩施工要点

3.2.1 钢护筒的制作与埋设

钢护筒的埋设深度应在2-4m左右，其下端口应在地下水位以下，地下水位至钢护筒内的液面必须在2m以上，钢护筒上端距离地表面的高度为0.3m左右^[4]。

3.2.2 制备泥浆

泥浆制备在泥浆池中制备，而泥浆池可在钢箱中制备，具体泥浆制备指标参数详见表2。

表2 泥浆制备各指标参数

在钻机钻进过程中，必须不断的向钻孔中注入泥浆，保证钻孔中泥浆液的水头高度以及泥浆的重度，防止在钻进过程中，泥浆被地下水稀释或泥浆渗漏到松软地层。在钻进至设计标高1m左右时，必须降低钻进速度，缓慢钻进至设计标高，防止出现超钻现象。

3.2.4 清孔

清孔可以清除桩底沉渣，依次来提高桩端承载力的要求；其次是清除桩底泥皮，以增加桩身摩擦阻力；最后是减小桩内泥浆的比重，有利于在进行灌注混凝土时，导管内的混凝土能顺利下落。

3.2.5 钢筋笼的制作及安装

在进行钢筋笼制作之前，应对进场钢筋进行抽样检查，检查合格之后才能进行钢筋笼制作^[5]。钢筋笼的制作及安装的主要步骤为：钢筋选取、钢筋笼制作、钢筋笼的存放与运输以及钢筋笼安装。

3.2.6 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注是桩基施工的关键环节之一，水下混凝土浇筑实质是依靠混凝土自身的重力和流动性，自身的重力抵抗导管内的泥浆压力，而流动性则是防止混凝土在导管中出现卡管以及使混凝土从导管底端顺利流出而在桩孔内摊铺，本项目使用的是导管法灌注混凝土，施工顺序一般包括初灌、续灌及终灌三个方面^[6]。

4 结论

本文以武汉汉南全民健身中心项目为背景，在本项目基础之上，首先对岩溶的发育特征、破坏形式以及岩溶地质加固处理措施进行分析研究；其次进行场区内钻孔灌注桩的施工工艺、施工参数、质量事故分析及应对措施进行研究，得到如下几方面结论：

（1）在进行工程地质勘察时，为彻底清楚场区及周边地质条件，应采取多种勘察手段进行勘查，如收集当地历史地质资料、地质测绘、物探、抽水试验、旁站试验以及超前钻探等，从而降低桩基在岩溶区或不良地质区施工事故发生的概率。

（2）本文将理论与实践相结合，对桩基在不良地质施工时常见工程事项进行分析，提出既经济有可行的解决方案，可对类似工程进行借鉴。

参考文献

[1] 康彦仁.岩溶地面塌陷的形成条件[J].中国岩溶,1988(1):9.

[2] 姜凯华. 复杂岩溶地区超前钻在桩基施工中的应用[J].中国城市经,2011,(30):261-261.

[3] 陈洁, 孙景海.我国岩溶塌陷预测研究现状 [J].中国水运(下半月),2009,9(7):181-182.

[4] 金瑞玲,李献民,周建普.岩溶地基处理方法[J].矿冶工程,2002,22(1):10-12.

[5] 张全宏, 郑荣明.复杂岩溶地段大直径灌注桩的施工[J].电力建设,2004,25(2):13-15.

[6] 刘铁雄,彭振斌,安伟刚,等.岩溶地区桩基特性物理模拟[J].中南大学学报(自然科学版),2002,33(4):339-343.