论岩溶地区钻孔桩基施工工艺

摘要：河北省唐山地区存在的“溶洞”情况具有隐蔽性强、空间分布规律性差、难以预测等特点，进行钻孔灌注桩施工过程中遇到此类问题后，浆液随“溶洞”流失，经查属于无水压无填充物管道型“溶洞”。

关键词：溶洞 钢护筒 片石封堵

中图分类号：TU74文献标识码： A

引言

诸如“溶洞”施工问题的出现，更多地是考验施工单位应急处理能力，采用钢护筒振动沉入的方案是为了确保解决“溶洞”施工问题的时效性，及时有效的解决此类问题才能显示出方案的价值，该施工方法通过工程实际运用后经推广完善整理得来。

一、工艺特点

1.安全有效。护筒跟进的方案可以有效防止塌孔，避免人身伤亡事故发生，施工过程安全可控。

2.节省工期。相比桩基回填进行二次钻孔以及进场振动打桩机完成此桩基施工具有组织时间短、操作时间短的优点。

3.成本经济。进场大型振动打桩机成本较高，相比较本工法成本低廉，地区分布较广，操作简单。

二、适用范围

适用于解决遇到岩溶地区非摩擦桩桩基遇到类似无水压无填充物管道型“溶洞”地质情况后继续施工的问题。

三.工艺原理

钢护筒跟进采用机械振动锤作用于钢护筒顶部，通过机械振动作用将其压入桩基孔洞，该方法可以短时间内组织，起到防止孔壁坍塌的作用，同时也为下一步“片石溶洞封堵”提供操作平台。片石“溶洞”封堵分为人工浆砌片石及冲击钻片石挤压两种方法，起到加强土体侧向土压力的作用并可对“溶洞”多层分布的问题进行多次封堵。

四、施工工艺流程及操作要点

1.工艺流程(见图1-1)

图1-1 施工工艺流程图

2.施工准备

2.1孔口布置

为防止塌孔，将孔口周围进行混凝土硬化，孔口处设置高于地面至少300mm的护圈并设置临时排水沟，防止地表水流入孔内，周边设置明显警示性标志，无需作业情况下采用钢板对孔口进行覆盖。

2.2钢护筒加工

钢护筒采取集中现场分节预制，护筒接长采用钢筋辅助焊接的形式，为减少钢护筒变形，采取“点焊加密”的方法，现场保证轴线对准后进行焊接，焊接需保证接缝严密，并满足振动下沉过程中的受力要求。

2.3安装振动辅助支架

振动辅助装置为钢管支架体系，目的为辅助钢护筒接长对位，其四周布置拉锚，以保证支架整体稳定性。钢护筒顶部布置工字钢连接装置，连接装置通过连接螺栓固定于振动锤上，振动锤通过连接装置将振动作用传至钢护筒上以达到振动沉入的效果。（见图2.3-1）

图2.3-1 振动辅助装置示意图

图2.3-2 振动连接装置示意图

3.护筒振动沉入

安装钢护筒的过程中，钢护筒的垂直度主要通过液压振动锤和钢管架进行主动控制，并以铅锤线测量对钢护筒沉入进行过程控制。仔细检查桩位的偏移和倾斜度，满足要求后开振，吊车司机与司振人员密切配合。

振动过程中，随时注意保持桩的轴心受压，若有偏移，及时调整；当出现护筒有变形倾向时，应立即停振并及时采取措施，纠正后继续施压，间歇时间不可过长，否则即影响其效果。

4.片石“溶洞”封堵处理

4.1人工片石“溶洞”封堵处理

当桩径≥1.2m，溶洞深度≤15m时，采取人工浆砌片石对“溶洞”进行封堵处理，片石厚度应≥150mm，分层砌筑，宜以2～3层砌块组成一工作层，每层大致找平，各工作层竖缝相互错开，不得贯通，片石砌筑应保证孔径，防止与钢护筒冲突。

砂浆配合比通过试验确定，应具有良好的和易性，稠度宜为50～70mm，气温较高时可适当增大，随拌随用，片石及砂浆运输时需保证孔底无人。

4.2冲击钻片石“溶洞”封堵处理

当溶洞深度＞15m时，使用片石加粘土（按1：1体积比）回填，每次填注厚度不超过1米，在冲击钻强力的挤压作用下片石粘土会流入溶洞位置，造成封堵，溶洞较大时可选择加入部分水泥，回填一层、采用冲击钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，使得溶洞部位侧向土体结构得到加强，稳定性提高，防止下步冲击钻孔桩基施工过程中发生偏孔情况。

5.钢护筒跟进，完成“溶洞”封堵

人工砌筑片石将“溶洞”封堵，封堵过程中严格控制孔径，以保证封堵片石不会影响钢护筒的继续沉入，人员撤出孔洞后启动振动设备将护筒继续沉入至“溶洞”下部。

6.桩基继续施工至成孔

6.1人工挖孔且护筒沉入交替作业完成剩余桩基

满足人工挖孔条件下，使用人工挖孔工艺继续桩基施工，为避免塌孔，严格控制挖孔深度，每挖深一米，人员撤出后开始钢护筒跟进沉入，交替进行直至完成剩余桩基。

6.2冲击钻继续施工至成孔

如需要冲击钻完成剩余桩基，则按照钻孔灌注桩施工规范要求于孔内配置泥浆，钢护筒将不再继续跟进沉入至成孔完毕。

7.安装导管，完成桩基施工

吊放钢筋笼、安装导管及浇注混凝土等工艺环节与常规桩基施工一致。

五、质量控制措施

1.钢护筒、钢筋焊接符合《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2011进行操作，确保无焊接缺陷。

2.振动沉入精度符合《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2010要求，并要求振动沉入速度保持均匀一致。

3.沉入前对孔径及垂直度进行检测，护筒沉入要求保证垂直度。

六、安全措施

1.防坍塌安全技术措施：搞好孔口防护规划，防止地表水进入孔内。

2.吊装安全措施：施工前对起吊使用的锁具、卡环等部件进行细致检查，明确分工，统一指挥。

3.孔口防落物措施：孔口附近布置明显的安全警示牌，非施工人员车辆人员禁止入内。

七、环保措施

1.在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章。

2.将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

3.设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。

八、资源节约

与常规工艺相比，护筒振动的方法大大减轻了对地下水源的污染，采用人工的措施可以极大地提高资源的利用率，下沉过程中采取封堵措施以及采取钢护筒的措施符合了国家节能工程的有关要求。

九、效益分析

1.经济效益。采石场专用线工程应用该工法施工，占地面积小，投入人员设备少，劳动强度低，不影响其它相邻桩基施工，对工程正常的生产秩序干扰小，不需要大型振动打桩机，节约成本10万元。工程实施时，噪音和环境污染小，施工方法环保。由于不用回填，原施工工期17天，实际工期6天；卑家店专用线工程应用该工法施工，节约成本12万元，节省工期10天；漾泉大道上跨白荫支线立交桥工程应用该工法施工，节约成本13玩元，节省工期12天。

2.社会效益。便于现场施工人员应急组织，缩短了操作时间。采取钢护筒跟进沉入的方法提供了一种“溶洞”出现后避免塌孔的应急措施，同时为下一步封堵“溶洞”创造条件，冲击钻与人工挖孔应用则解决了“溶洞”封堵的问题且优势互补。护筒能有效地保护桩孔，灌注的混凝土数量基本是设计数量，钢护筒则作为永久性护筒。

十、结束语

在发现桩基施工“溶洞”情况后，立即采取了应急措施并着手进行振动护筒法施工准备，随后卑家店专用线工程及漾泉大道上跨白荫支线立交桥工程应用该工法节省了工程成本，加快了工程进度，采取了冲击钻片石封堵工艺，效果良好，得到建设单位、监理单位、设计单位的高度评价，为企业赢得了荣誉，在今后类似工程的施工提供了有价值的实践依据和经验资料。

参考文献

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