试谈冲孔冲孔灌注桩中溶洞处理施工技术

论文导读：
摘要：岩溶地区地质条件复杂，冲孔灌注桩在施工中的不确定因素较多，一旦处理不当，则容易导致安全事故的发生。本文结合工程实例，在介绍溶洞区域冲孔桩施工流程及注意事项的基础上，阐述了钢筋笼制作安装及灌注水下混凝土施工过程，以供类似研究参考。
关键词：冲孔灌注桩；岩溶地区；施工流程；注意事项
1 概述
随着我国城市化进程的加快，桩基工程数量日益增加，对施工技术的要求也有所提高，特别是溶洞地区的桩基工程施工。冲孔灌注桩作为一种新兴的施工技术，具有穿透能力强、单桩承载力高、适应性广和施工影响小等优点，特别适合于填土层、淤泥层、碎石土层和裂陈发育地层等施工中，目前在城市桩基工程中也有广泛的应用。但由于溶洞区域内充填状况和充填差异较大，岩面起伏不易，使施工条件变得极为复杂，这极大地增加了冲孔灌注桩施工的难度及危险性，若在这过程中出现施工不合理的情况，很可能出现漏浆、塌孔等问题，导致安全事故的发生。因此，施工技术人员应结合溶洞区域的水位地质条件，加强冲孔灌注桩施工技术的研究，从而确保冲孔灌注桩的质量和施工安全。
2 工程概况
某住宅建筑，11层高，建筑高度为35.2m，采用筏板基础与钢筋砼冲孔灌注桩结合的形式，设计桩直径为

1.1m，共80根桩，工程布置图1所示：

3溶洞区域冲孔桩施工流程及注意事项

3.1施工前的准备工作

确定采用冲孔桩基础后，由于每个桩位的地质情况都有所不同，有的桩位实际地质情况跟勘探情况相差很大，造成无法判定持力层深度以确定桩长（原设计桩长仅能作为参考），且在溶洞地质条件下冲桩过程中容易造成偏孔、漏浆、甚至塌孔。因此须采用一桩一孔进行施工勘察，以查明桩端下石灰岩的溶洞发育及分布情况，掌握溶洞所在大概位置，并根据相邻桩位钻探资料推断其范围大小，以便确定施工措施。
因本工程工期较紧，且设计布置冲孔桩时承载力要求已留有余量（窑体为圆形，桩为均布于刚研究生论文www.7ctime.com
度足够的筏板基下方，一座窑可允许不多于3根承载力不足的不合格桩），经相关人员讨论决定本施工勘察以钻入稳定石灰岩层3m以上可终孔，作为确定桩长的依据。施工勘察资料显示，本施工区域岩面起伏巨大，最浅的57#桩地面以下10.1m即入岩，79#桩地面以下10.6m也已入岩，但最深的14#桩地面以下36m进入半充填溶洞，直到44.2m仍无适合的完整岩层做持力层，钻探工作也因漏浆、塌孔严重无法继续。3#、4#及17#桩也存在类似情况。经统计共61根桩位下方存在着深浅、大小不一的小规模溶洞，均呈半充填状，充填物为泥沙夹角砾、碎石。石灰岩为全晶质结构，块状构造，岩石致密坚硬，岩心多为柱状。其余桩因入岩后存在可用持力层而不再下探。

3.2技术交底

依据施工勘察资料，绘制每个孔位的地质柱状图，确定每根桩的桩身长度（见表1），入岩深度，以书面交底的方式将地质柱状图发放到现场管理人员、钻机机长、具体操作人员，并组织相关人员进行学习。在每根桩冲孔之前由现场技术人员向具体操作人员口头再次强调，使现场施工人员了解溶洞所在位置、范围大小、充填情况，了解溶洞冲孔过程中可能出现的危险，制定抢险应急方案，优先确保人员安全。依据施工勘察资料推断桩身溶洞大小，桩与桩之间可能存在溶洞贯通情况，施工前编制桩基冲孔计划，避免同一溶洞上同时冲击两根桩，避免相邻桩成孔、灌注时的相互干扰。

3.3 施工工艺流程

场地平整→安全技术交底→桩位放线、开挖泥浆池、泥浆沟→护筒埋设→桩机就位、孔位校正→冲击成孔→终孔验收→第一次清孔→下钢筋笼、导管→第二次清孔→沉碴检测→灌注水下混凝土。

3.4 冲孔桩成孔

⑴在冲孔之前，备足成孔用水、粘土（粘土的含砂率要低）、片毛石（粒径约200mm×200mm左右为宜）、泥浆、水泥等必备材料，确保溶洞击穿时迅速补水、补浆，预防塌孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常冲孔作业。粘土、片石等必备材料必须堆放在桩孔附近，冲孔遇到溶洞时能及时的回填。用于抛填填充物的机具在施工过程中应随时待命，如挖掘机、铲车、吊车等，以免发生险情无法及时实行溶洞处理措施，造成不必要的人员伤亡及财产损失。
⑵依据桩平面图设计要求，用全站仪定位，报有关人员对桩位进行复核，验收合格后在桩位中心打入一根钢筋做桩位标记。埋设护筒并移机入位后，在地表素填土层中冲孔，注入清水论文导读：
，以原土造浆，在地表素填土层中循环泥浆比重控制在1.15～1.2。开孔时低锤密击，反复冲击造壁。冲孔至石灰岩层时也应低锤密击，以免偏斜及破坏岩层。如发现入岩偏斜，应立刻回填片石至偏孔处上部0.3～0.5m，进行复冲纠偏处理后再转入正常冲孔。
⑶成孔过程中，现场管理人员与技术人员应跟班作业，密切观察泥浆液面变化.如出现漏浆导致泥浆面骤然下降时，施工人员应马上将桩锤提起，同时向桩孔补充泥浆，抛填片毛石和粘土直至泥浆面稳定，并及时通知现场管理人员和项目负责人，然后才能恢复施工。如果在成孔过程中突然出现塌孔，所有操作人员应立即撤离工作面，并及时通知现场主管，组织抢险小组撤离施工设备，然后按照应急预案进行处理，重新组织施工。
（4）成孔后，用测绳下挂0.5kｇ重铁砣测量检查孔深，校对无误后起钻进行清孔。
3.5本工程采用反循环工艺清孔，一次清孔采用橡胶管，一次清孔降低泥浆浓度，防止二次清孔因沉淤过厚而难以清理，以及保证钢筋笼下放顺利；二次清孔在导管下放后，利用导管进行，二次清孔泥浆比重控制在1.15～1.2，粘度≤28ｓ，含砂率≤8％，孔底沉渣厚度≤50mm。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持孔内浆液面的稳定和高度。清孔完毕后，必须在30分钟内进行灌注砼。
4钢筋笼制作安装
钢筋笼现场制作，在一次清孔完毕后，吊车吊放钢筋笼。钢筋笼在井口分段焊接，单面焊接长度≥12d，同一截面接头数不大于50％并确保焊接质量。钢筋笼的制作应符合图纸设计和规范要求。钢筋笼的就位高度要根据设计桩顶标高并考虑钢筋的预留锚固长度来确定。钢筋笼的固定不仅要防止钢筋笼下坠，还要防止其上浮且不偏离桩中心。
5灌注水下混凝土

5.1水下混凝土拌和物要求

本工程采用商品砼，混凝土强度等C30，用砼搅拌运输车运至现场，导管水下灌注砼。砼必须具备良好的和易性，坍落度控制在18～22cm，砼初凝时间一般宜低于3～4小时。

5.2灌注混凝土

（1）混凝土的首灌是保证桩质量的至关重要的环节，如果首灌控制不好，就会导致桩身混凝土中夹泥的情况，以及沉渣厚度达不到要求，使得桩不合格。要控制好首灌，首先是要计算首灌量。首灌量计算的原则是保证第一斗混凝土倒下去后能够淹没导管30cm深，计算方法是：首灌量＝桩的截面积×H＋V，H＝导管离孔底的高度（一般为20cm）＋30cm，V是导管中高出H部分的混凝土量，它是用来抵消泥浆反压力的。通常的首灌方法是用铁丝吊住一个管塞，塞在装料斗的管口处，装好料后，将铁丝剪断，混凝土和管塞一起冲到孔底。只有在混凝土和管塞一起冲到孔底的情况下，混凝土才能保持较好的整体性，首灌效果才会好。有的施工队采用在管口放置钢板的方法，装好料后将钢板抽出，这种做法混凝土的整体性不好，首灌效果不行。管塞宜用预制柱状混凝土块，采用沙包作管塞的做法也不好。
（2）混凝土浇筑要一气呵成，不得中断，以保证砼的均匀性，间歇时间一般应控制在15min内，任何情况下不得超过30min。
（3）浇筑混凝土时，为防止突然出现混凝土面下降，导引起管底端超出混凝土面而出现断桩的现象，埋管深度可适当加长。随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，提升导管时应返插、拔提，导管底端埋入混凝土面以下最少3m，严禁把导管底端提出混凝土面，否则会出现断桩。在混凝土灌注过程中，如果出现泥浆面快速下沉，应立刻将导管放至最低，并加快混凝土灌注速度，等到泥浆面稳定后，立刻用线锤测定混凝土面高度，确定埋管深度，若无埋管深度，则应拔出钢筋笼，重新回填再次冲孔。如果出现坍塌，立即停止灌注混凝土，撤离人员至安全地带，拔出钢筋笼，重新回填再次冲孔。
（4）控制好最后一次混凝土的灌注量，超灌高度控制在设计桩顶标高以上约0.8～1.0m，超灌部分的浮浆层待施工承台时凿除。在混凝土灌注完毕二小时内，所有人员机械不得离开现场，随时复核桩顶标高，一有下降现象出现应立刻向项目总工程师汇报，根据实际情况制定相应措施。
（5）关于充盈系数，充盈系数在1.15左右为正常，充盈系数过大则不正常，这条桩应作为检测对象，宜用抽芯检测；充盈系数小于1则肯定有问题，如果还想用这条桩，则至少要用两种检测方法检测合格才能用。

5.3 做好检测记录工作

为保证工程质量，以下关键工序及主要工序应提请监理、业主现场验收并做好详细记录：a、论文导读：。若想确保冲孔灌注桩的施工质量，就必须提高现场管理人员及操作人员的责任心，做好施工前期的各项准备工作，并结合溶洞地区的地质条件，准备好充足的片石、粘土及机械设备，避免出现溶洞无法处理的情况。本工程桩基完工后，工程检测结果满足设计及规范的要求，并未出现明显影响结构的沉降发生，取得了较好的经济效益。参考文献
桩位测放；b、嵌岩深度及桩底持力层厚度确定；c、护筒埋设、桩位对中；d、测量孔深；e、清孔后沉渣测定；f、钢筋笼制安；g、水下砼灌注。
6 结束语
冲孔灌注桩中溶洞处理是一项系统性的工程，其施工难度大、危险性高。若想确保冲孔灌注桩的施工质量，就必须提高现场管理人员及操作人员的责任心，做好施工前期的各项准备工作，并结合溶洞地区的地质条件，准备好充足的片石、粘土及机械设备，避免出现溶洞无法处理的情况。本工程桩基完工后，工程检测结果满足设计及规范的要求，并未出现明显影响结构的沉降发生，取得了较好的经济效益。
参考文献
沈玉高.岩溶地区冲孔灌注桩的施工技术[J].科技视界.2012年第29期
郑家伟.冲孔混凝土灌注桩溶洞处理方法初探[J].城市建设理论研究.2012年第09期