溶岩地质条件下冲孔灌注桩施工技术探讨

【摘 要】房建工程在溶岩地质时，采用冲孔灌注桩作为基础已成为常见做法。溶岩常常分布不均，具有较强隐蔽性，施工过程如何预防及处理偏孔、塌孔、卡锤的出现，保证正常施工及控制成桩质量是本次技术研究的重点。

【关键词】熔岩地质；冲孔桩；施工技术

1 前言

随着社会的发展，溶岩地质条件下采用冲孔灌注桩作高层建筑、超高层建筑基础更为常见。岩溶地区由于具有溶洞、溶沟、溶隙发育，且溶洞与裂隙、断层相互贯通，溶洞内充填状况和充填物差异较大，岩面埋深不一，起伏大，无规律性等原因使桩基施工难度大，工期长，易造成各种质量事故。冲孔灌注桩其具有穿透岩层能力强、承载力高、稳定性好、适应性强、施工孔深不受限制等优点，常应用于地质变化复杂、地下水丰富地区的桩基础中。

2 岩溶地区冲孔灌注桩施工技术

2.1 施工前的准备

2.1.1 详细勘探，收集地质资料

在岩溶发育区应逐桩进行超前钻探，探明地下溶洞的走向、填充情况等，确定桩基持力层的埋置深度，为施工提供准确依据。超前钻布置孔数根据桩径大小设置，D≤800mm时设1孔，800mm

2.1.2 每桩进行地质分析，单独制定技术交底

根据桩位内及相邻钻勘报告，利用AutoCAD绘图工具绘制纵横两向局部地质状况剖面图，分析地质状况，确定桩深。同时反应出溶洞、溶沟槽大小、位置，指导过程施工，避免漏浆、坍孔、卡锤、掉锤等事故发生。

2.1.3 机械设备配置，材料储备

（1）桩机、桩锤

根据设计桩径选择合适桩机及配套附件。一般孔径D

（2）泥浆、片石、粘土储备

在桩孔附近应储存足够的泥浆。泥浆制备可选用高塑性粘土或膨润土，并加人适量纯碱防止泥浆沉淀。泥浆稠度应控制适当，泥浆比重一般应控制在1.2g/cm3以上，以减少孔壁内外的压力差，有效护壁，防止塌孔。根据桩位下溶洞、溶沟槽情况，备足片石、粘土。片石备用量=（桩孔内斜岩部位桩身体积-斜岩体积）×2。

（3）混凝土浇筑配套设备

根据采用的混凝土类型，配备混凝土搅拌机、混凝土泵机、汽车吊、挖掘机、钢筋制安设备等。

2.2 冲孔成孔施工技术

2.2.1 桩机就位，护筒埋设

场地平整：桩机进场前，场地进行平整，爆破破碎超出基面的岩层，混合原状老土进行铺填，碾压密实。铺填层厚度控制在岩层面上400～800mm左右，利于桩机定位和移动，并具备泥浆池开挖条件。

移机对位：根据桩位坐标，采用全站仪进行放点。吊装或移动桩机就位，桩机安装后机座平整度控制在100mm范围内，避免冲孔过程桩机位移。

埋设护筒：护筒一般采用10～15mm厚钢板制作，护筒高度约1200～1800mm，顶部开3个吊装孔，上部开1个300x300mm泥浆洞。护筒内径大于桩锤直径100～400mm，埋设高出地面300mm。桩顶属土层时采取挖土埋设，遇较高岩层时，可预冲开孔到护筒深度后，再进行护筒埋设，用片石夹土嵌填压紧。

2.2.2 冲进施工

开始冲孔前检查桩机机械性能及桩锤锤径、锤牙、钢丝绳是否符合要求。刚开孔时，应低锤密击，当孔位已形成稳定时，再适当提高冲锤落距，以获得较快进尺。冲孔过程控制好泥浆稠度和操作要点，正常施工状况参照表1控制。

2.2.3 终孔

核对桩孔孔深、孔径和是否达到持力层，符合设计及规范要求后可终孔。

2.2.4 清孔

运用二次清孔方式满足沉渣厚度要求。第一次清孔在冲孔至持力层达到设计深度时。将射浆管沉至距孔底500mm位置，调好泥浆稠度，用泥浆泵进行高压注射，同时轻打桩锤，搅动底部沉渣，使沉渣悬浮在泥浆中，带出孔口。第二次清孔在下完钢筋笼和导管后，利用导管进行清孔。主要清除下钢筋笼和导管过程中沉淀到孔底或被钢筋笼碰触掉落的泥块沉渣。二次清孔完成后，孔底500mm以内泥浆应达到以下技术性能要求：孔底沉渣厚度≤50mm，泥浆比重≤1.25，含砂率≤8，粘度≤28S。

2.3 钢筋笼

钢筋笼制作安装时：（1）每节钢筋笼长度不宜超过9m，超过9m时增设斜撑固定筋，防止吊装时变形，沉钢筋笼时进行拆除。（2）需要接长的钢筋笼，在孔口沉笼接长宜采用帮条搭接焊，并预留足够箍筋进行布置焊接。（3）钢筋笼在下笼过程中应从速，一般在终孔2～4小时内完成，避免塌孔出现。（4）设计桩顶较低时，须将钢筋笼加长至护筒顶面，焊接好定位，避免钢筋笼偏离桩孔中心。

2.4 水下混凝土灌注

2.4.1 水下混凝土的强度等级除满足设计要求外，初凝时间及和易性应满足：（1）初凝时间宜比实际浇筑时间延长两倍；b.应配置良好的和易性，含水率宜为40～45，并宜选用中粗砂，粗骨料最大粒径应小于40mm，有条件的可采用二级配，要求坍落度在180～220mm之间。

2.4.2 水下混凝土灌注过程

（1）开始灌注混凝土时，导管底部距孔底宜为300～500mm，并应有足够的混凝土储备量，使混凝土头次浇筑能埋住导管0.8m以上。

（2）混凝土每灌注1m高即进行桩孔内混凝土面标高测量，控制导管埋置深度为2～6m。边灌注边提升导管，可小幅度反复抽查导管，导管提升较高时，及时拆除短节导管。

（3）水下混凝土必须连续施工，控制最后一次混凝土灌注量，桩顶不得偏低，保证凿除桩顶浮浆后桩身混凝土达到强度设计值。

3 冲孔过程防止偏孔措施

（1）岩溶地区冲孔灌注桩施工过程中，遇溶洞顶部岩层倾斜、岩石强度不一，易导致卡钻、偏孔。在冲进至溶洞顶0.5m左右时，改用小冲程冲进，做到轻击、慢打，以防止卡钻、偏孔发生。同时注意观察孔内水位、泥浆稠度及其它情况，当泥浆稠度、颜色发生变化，或孔内水位变化较大时，说明溶洞顶板已被击穿。此时应检查是否偏孔。如偏孔，则分次回填块径为10～25cm的片石至原偏孔位置以上0.5m左右（每次投入孔中片石量约为1/3补偿量），然后用冲击钻头上下低锤冲击，直到钻头不再偏斜。对于仍无法纠正的偏孔，进行清孔后灌注水下砼到偏孔位置，待水下砼达到3d强度后再实施冲孔。

（2）溶洞高小于1.0m的小溶洞。若洞内有填充物且裂隙不发育，钻穿溶洞时如水位无太大变化，可加大泥浆比重（1.30g/cm3以上），按正常成孔方法施工。若为空洞，钻穿后孔内水位突然下降，可采用抛填片石、粘土、袋装水泥混填后，重新冲孔。

（3）遇较大的溶洞，溶洞体积较大，具体表现是漏浆大且快，易引起埋钻、坍孔甚至地面塌崩。此时可先轻锤进尺至溶洞底板，然后采用片石、砾石混合物回填溶洞，回填高度一次以1.5～2.0m为准，每回填一次后利用小冲程挤压，再回填，再挤压，如此反复进行，直至完全填充溶洞后再进行冲进。若回填物大量流失，可向孔内灌注C15细石水下砼（可掺适量的早强剂）到溶洞顶0.5m左右，待砼达到3天强度后，重新冲进至下一层溶洞。在冲进过程中，应适当提高泥浆密度（泥浆比重以1.30g/cm3为宜）。

4 结束语

溶岩地质条件下的冲孔灌注桩施工，其成孔过程是整个桩基质量控制的难点，笔者按上述施工技术应用于桂林某高层建筑桩基施工，取得了较快施工进度。成桩施工完成后，经基桩检测，结果符合设计及规范要求，获得了较好效益。本次施工技术探讨，受笔者能力所限，不妥之处，还请各位读者共勉。

参考文献：

[1]桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册[S].中国建筑工业出版社，1995.

[2]袁道先.中国岩溶学[M].地质出版社，1994.

[3]吴全科.肇庆大桥主桥溶洞大直径桩基施工中新技术、新工艺的应用[J].广东公路交通，2000.

[4]李世忠.钻探工艺学（上册）[M].地质出版社，1992.