徐成明

摘 要：我國(guó)喀斯特地貌分布廣、面積大。其中尤以廣西、貴州和云南東部所占的面積最大，是世界上最大的喀斯特區(qū)之一。建筑物常常用巖石作為基礎(chǔ)持力層。以往的施工技術(shù)往往采用人工挖孔樁，速度慢，安全隱患多，已不適應(yīng)現(xiàn)代建筑要求的安全高效理念。本文闡述了廣西喀斯特地貌特點(diǎn)以及旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出改進(jìn)措施和建議。

關(guān)鍵詞：廣西喀斯特地貌；旋挖鉆孔灌注；質(zhì)量問(wèn)題

一、旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)簡(jiǎn)介

旋挖鉆孔灌注樁，工程上簡(jiǎn)稱旋挖樁。旋挖鉆機(jī)成孔首先是通過(guò)底部帶有活門的桶式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內(nèi)，然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。對(duì)粘結(jié)性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無(wú)需泥漿護(hù)壁。而對(duì)于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，向孔內(nèi)投入護(hù)壁泥漿或穩(wěn)定液進(jìn)行護(hù)壁。

二、旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)的控制要點(diǎn)

（一）工藝特點(diǎn)

1、可以用一些較為先進(jìn)的電子技術(shù)設(shè)備進(jìn)行定位，從而確保樁孔位置的精確；然后對(duì)于機(jī)架的垂直度進(jìn)行調(diào)整，從而確保鉆孔的質(zhì)量。

2、旋挖鉆機(jī)在施工過(guò)程中移動(dòng)較為方便，通過(guò)機(jī)器兩側(cè)的履帶可以進(jìn)行便利快捷的移動(dòng)。

3、旋挖鉆機(jī)的工作效率較高，并且成孔的直徑、深度都較為廣泛。旋挖鉆機(jī)的成孔直徑在0.8-3.2m。工作效率相對(duì)于一般的鉆孔機(jī)而言是其四倍甚至更高。

4、旋挖鉆機(jī)在施工過(guò)程中能夠?qū)τ谀酀{進(jìn)行循環(huán)使用，并且對(duì)于能夠干成孔的地質(zhì)中速度更快。其在作業(yè)過(guò)程中所發(fā)出的噪聲較小，所造成的環(huán)境污染較少，效率高。

（二）廣西喀斯特地貌特點(diǎn)

1、在地表的水沿著地表的裂縫下滲，一旦其溶蝕的深度到達(dá)100m 時(shí)便形成了落水洞。

2、由于地面的高度上升，使得溶洞與地下河上升，其被抬出地表以后便形成了石林以及干谷。

3、伴隨著地下溶洞的形成從而使得地表發(fā)生塌陷，根據(jù)塌陷的深度以及面積不同將塌陷分為兩種，如果塌陷的深度小而面積大，則稱其為陷塘；如果塌陷的深度大而面積小，則稱其為坍塌漏斗。

4、地表水流順著巖層內(nèi)的節(jié)理面以及縫隙下流，然后發(fā)生溶蝕，就會(huì)形成溶溝，使得原先的石灰?guī)r被溶蝕成為石筍以及石柱。

5、在地下水的長(zhǎng)期侵蝕作用以及地下力作用的情況下形成了天生橋以及坡立谷。

6、落水洞中的地下水在下落以后到達(dá)含水層然后發(fā)生了橫向流動(dòng)，使其形成溶洞。

三、工程實(shí)例

柳州恒大翡翠龍庭項(xiàng)目位于柳州市魚(yú)峰區(qū)東環(huán)大道168號(hào)，地質(zhì)為典型的喀斯特地貌。一期工程于2014年2月開(kāi)工，售樓部樁基礎(chǔ)和3#-7#樓樁基礎(chǔ)全部采用旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)施工，由十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司承建。售樓部樁徑0.8米，3#—7#樓樁徑1米，樁長(zhǎng)14米—40米不等，樁總數(shù)量約450根。由兩臺(tái)徐工XR220型旋挖機(jī)和一臺(tái)金泰SD20型旋挖機(jī)施工。

四、施工中發(fā)現(xiàn)存在的質(zhì)量問(wèn)題及解決方法

（一）卡鉆、埋鉆、掉鉆頭等

1、原因及預(yù)防措施：引發(fā)埋鉆的原因主要有以下幾點(diǎn)：鉆孔時(shí)期進(jìn)尺太長(zhǎng)或孔壁坍塌，造成鉆頭被埋入孔中；在操作過(guò)程中由于機(jī)械的操作失誤或者孔口發(fā)生塌陷，從而使得鉆頭以及鉆桿被埋入地下；提鉆時(shí)遇到堵塞或施工鋼絲繩拉斷，造成鉆頭和鉆桿埋在孔中。預(yù)防措施：在對(duì)鉆井進(jìn)尺長(zhǎng)度控制的基礎(chǔ)上，形成特色鉆井泥漿護(hù)壁工藝調(diào)整，以保證孔壁穩(wěn)定性；鉆頭和其它碎片離開(kāi)孔口放置，圍繞嘴的頂部壓緊套管，封閉表面的水；加強(qiáng)對(duì)于卷?yè)P(yáng)壓力表的監(jiān)測(cè)，確保垂直鉆井過(guò)程中鉆孔的垂直度，當(dāng)鉆探發(fā)現(xiàn)其壓力發(fā)生變化時(shí)及時(shí)調(diào)整方向；經(jīng)常檢查鋼絲繩的狀況，處理變化；在施工過(guò)程中對(duì)于一些較為重要的機(jī)械設(shè)備元件進(jìn)行定期的檢查和保養(yǎng)。

2、處理方法：埋鉆、卡鉆事故的預(yù)處理 對(duì)于溶洞內(nèi)有填充物的，充填物為灰?guī)r、碎石及軟塑或流塑狀的黏土，要保持泥漿水位，防止鉆頭在鉆進(jìn)底部灰?guī)r時(shí)，充填物坍塌，造成埋鉆事故。

（二）塌孔

1、原因分析級(jí)預(yù)防措施：泥漿選擇不當(dāng)加上泥漿比重不穩(wěn)定，使得泥漿相對(duì)密度不夠；護(hù)筒的直徑過(guò)小，并且長(zhǎng)度不夠；由于筒狀旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)將鉆頭向上提出漿料液體的時(shí)候會(huì)在鉆頭的下部產(chǎn)生“真空”，并且在鉆頭進(jìn)行提升的時(shí)候筒中的泥漿會(huì)與下部的筒壁發(fā)生摩擦，在孔壁與泥漿的沖刷作用下其很容易導(dǎo)致孔壁的坍塌；水頭的壓力較小或者其出現(xiàn)承壓水；在鉆孔時(shí)后等待灌注的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；鉆頭的鉆速過(guò)快或者其發(fā)生空鉆的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，都會(huì)導(dǎo)致坍塌。預(yù)防措施：在對(duì)于坍塌問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防時(shí)首先注意的一點(diǎn)往往是對(duì)于泥漿的選擇，要根據(jù)所處區(qū)域的土層不同而選擇不同的泥漿，從而最大程度上保證鉆孔的質(zhì)量，并且對(duì)于施工過(guò)程中會(huì)用到的材料進(jìn)行嚴(yán)格的選擇；在對(duì)于護(hù)筒進(jìn)行加固的時(shí)候一定要確定好其位置，確保兩者同心，如果地下的水源水位變化較大，這時(shí)候應(yīng)當(dāng)對(duì)于護(hù)筒進(jìn)行升高，從而使水頭增大；如果在進(jìn)行作業(yè)的區(qū)域其土層較為松軟那么應(yīng)當(dāng)在鉆孔時(shí)適當(dāng)?shù)慕档推渌俣?，確保在土層中鉆孔鉆速的均勻；在鉆孔完成以后一定要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿，進(jìn)行灌注的時(shí)間也應(yīng)當(dāng)控制好，應(yīng)當(dāng)使其不超過(guò)3.5h。

2、處理方法：對(duì)于無(wú)填充物而且較小的溶洞，可向溶洞內(nèi)填入片石、黏土和水泥，使得填充物高出溶洞頂板 1m。鉆機(jī)采用不進(jìn)尺慢鉆操作，將填充物擠入溶洞，從而封堵住可能存在的滲漏，以形成穩(wěn)定的孔壁，并防止偏鉆。對(duì)于大量漏漿的溶洞，可以向內(nèi)泵入混凝土，填充至溶洞上方1m處，待其初凝后繼續(xù)鉆進(jìn)。對(duì)于相互連通的特大溶洞，為減少混凝土的灌注量，可以鉆孔至大溶洞時(shí)，向孔內(nèi)拋入塊石，然后用低標(biāo)號(hào)混凝土灌滿，待混凝土有一定強(qiáng)度時(shí)再繼續(xù)鉆進(jìn)。

（三）孔底沉渣過(guò)多

1、原因分析：清孔未凈，工序質(zhì)量控制不到位，清孔泥漿比重過(guò)?。讳摻罨\吊放未垂直對(duì)中，碰刮孔壁泥土坍落孔底，待灌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，泥漿沉淀，又不采取措施再清孔；沉渣厚度測(cè)量的孔底標(biāo)高不統(tǒng)一。endprint

2、防治措施：進(jìn)行循環(huán)清理的時(shí)間應(yīng)當(dāng)大于30min，在對(duì)于孔洞進(jìn)行清理時(shí)應(yīng)當(dāng)選取質(zhì)量較好的泥漿進(jìn)行清孔，并且對(duì)于泥漿的比重進(jìn)行嚴(yán)格的控制。進(jìn)行初灌時(shí)應(yīng)加大混凝土量以便于提高灌孔時(shí)對(duì)于孔底部的沖擊。在成孔以后應(yīng)當(dāng)盡快的將鋼筋籠導(dǎo)管下到孔內(nèi)，以防孔底沉渣沉淀太多。

（四）斜孔及鋼筋籠偏斜

1、產(chǎn)生的原因及防治措施：混凝土流動(dòng)性過(guò)小，導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過(guò)大；導(dǎo)管發(fā)生掛籠現(xiàn)象，混凝土下沉太快，瞬時(shí)反沖力使鋼筋籠上??；樁孔傾斜，鋼筋籠隨之而變形，增加了混凝土上升力；鋼筋籠與孔口固定不變，在自重及受壓時(shí)將鐵絲拉長(zhǎng)而下沉；或鋼筋籠自重太輕，被混凝土頂起。防治措施：可采用吊裝加套等方法頂住鋼筋籠上口；混凝土面接近籠底時(shí)要控制好灌注速度，盡可能減少混凝土從導(dǎo)管底口出來(lái)后對(duì)鋼筋籠的沖擊力；混凝土接近籠底時(shí)控制導(dǎo)管底的高度。

2、處理方法 ：斜孔事故的預(yù)處理 要采取正確合理的鉆進(jìn)方式：在溶洞頂部的灰?guī)r層巖面變化較大，灰?guī)r呈現(xiàn)斜面的情況下，在鉆進(jìn)到灰?guī)r溶洞層時(shí)需要換為筒鉆，在掃孔后下鉆，且在起初鉆進(jìn)灰?guī)r地層時(shí)要“減壓鉆進(jìn)”。

（五）斷樁、夾泥、堵管

1、原因分析：初灌時(shí)堵管，開(kāi)盤混凝土坍落度過(guò)小或拌和不均勻，導(dǎo)致粗骨料相互擠壓密實(shí)而堵塞導(dǎo)管。灌注過(guò)程中堵管，導(dǎo)管漏氣，密封不嚴(yán)，使泥漿滲入；灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，上部混凝土近初凝，泥漿中殘?jiān)粩喑恋?，使混凝土的灌注極為困難；澆注混凝土過(guò)程中，突然灌注大量的混凝土使導(dǎo)管內(nèi)空氣不能馬上排出，可能導(dǎo)致堵管；混凝土級(jí)配不好、和易性差或離析導(dǎo)致堵管；導(dǎo)管清洗不到位，內(nèi)壁粘結(jié)混凝土，使導(dǎo)管孔徑變小造成堵管；澆筑過(guò)程中埋管過(guò)深。

2、防治措施：如發(fā)生堵管在導(dǎo)管上部可用鋼筋疏通，如發(fā)生堵管在導(dǎo)管下部，上下抖動(dòng)、振擊導(dǎo)管；采用二次埋管辦法：a.采用砂漿重新埋管3m 后繼續(xù)進(jìn)行水下澆注混凝土施工；b.導(dǎo)管底端加底蓋閥，插入混凝土面1.0m 左右，導(dǎo)管料斗內(nèi)注滿混凝土?xí)r，將導(dǎo)管提起約0.5m，底蓋閥脫掉，即可繼續(xù)進(jìn)行水下澆注混凝土施工。為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，在混凝土灌注時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制。因?yàn)榛炷翑嚢钑r(shí)間不足會(huì)直接影響混凝土的強(qiáng)度，混凝土坍落采用18-20cm，并隨時(shí)了解混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋人深度。導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m 和小于1m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。當(dāng)灌注至距樁頂標(biāo)高8-10m時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坍落度調(diào)小至12-16cm，以提高樁身上部混凝土的抗壓強(qiáng)度。在施工過(guò)程中，要控制好灌注工藝和操作，抽動(dòng)導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中，保證有序的拔管和連續(xù)灌注，升降的幅度不能過(guò)大，如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁，導(dǎo)致孔壁坍落，樁身夾泥，這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過(guò)程中必須每灌注2m?砼左右測(cè)一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)，《建筑施工操作規(guī)程》規(guī)定樁身混凝土的充盈系數(shù)必須大于1。

五、解決效果

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆具的改進(jìn)以及正確的操作方法指導(dǎo)，該工地溶洞地層鉆進(jìn)過(guò)程中塌孔事故采用灌注低標(biāo)號(hào)混凝土方法完美解決。沒(méi)有出現(xiàn)埋鉆、卡鉆以及斜孔等事故，且鉆進(jìn)效率較高。成功地實(shí)現(xiàn)了旋挖鉆機(jī)在溶洞地層的鉆進(jìn)，降低了以往人工挖孔的施工成本，更安全，更高效。以5#樓ZK-36樁孔為例，該樁直徑1米，孔深34.8m，在26～30.5m為溶洞，溶洞橫跨約4.7m，成孔時(shí)間不到20h，灌注混凝土35m?，鋼筋籠下放順利，孔豎直度良好。

六、結(jié)語(yǔ)

旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)在我國(guó)是近幾年才推廣使用的一種較先進(jìn)的樁基施工工藝，在廣西的應(yīng)用起步就更晚。加之復(fù)雜的喀斯特地貌，更為這種新技術(shù)的推廣增加了障礙。但經(jīng)過(guò)對(duì)工藝不斷的改進(jìn)、總結(jié)和完善，在實(shí)際施工中也取得了非常理想的成果。相信，旋挖樁施工技術(shù)必將在廣西區(qū)得到更廣泛的應(yīng)用。

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