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摘要：本文通过工程实例，介绍冲孔灌注桩的原理和方法，说明该方法应用于岩溶地区的可行性。
关键词：岩溶地区；冲孔灌注桩成孔；斜孔；漏浆；清孔
引言
龙岩中心城市位于覆盖型岩溶区域，上部为第四条土层覆盖，下部为石灰岩或二叠系石灰岩。岩溶地区水文地质与工程地质条件复杂，岩面起伏变化大，岩溶十分发育，往往存在危害建筑物安全的溶洞、溶沟、溶槽。涉及持力层的稳定，溶槽、溶洞的处理，同一承台下长桩与短桩的应力应变协调等方面的岩溶问题，不仅严重影响建筑群安全、工期和造价，有时甚至影响工程的成败。
中心城区又主要以溶洞为主，溶洞形态大小不一，无规律分布，主要呈现三种状态：空溶洞、半充填溶洞、全充填溶洞，基础形式采用桩基础是较好的选择，尤其是冲孔灌注桩适用于地下岩溶发育，有多层溶洞，但溶洞洞穴小，上部洞穴顶板薄的地质情况。冲孔灌注桩是靠钻头自由落体运动时形成的冲力来成孔的，对岩溶裂隙发育的地质情况，冲击钻所造成的桩孔垂直度好。在冲孔桩施工前要进行施工勘察以保证桩底足够的完整持力层，特别注意岩溶地区，下面论述冲孔灌注桩的原理和方法，并通过一个工程实例，说明该方法在岩溶地区使用的较大优越性。
1 冲孔灌注桩成孔的原理和方法
1.1 施工工艺
冲孔钻进的机理为冲击土（岩）层，即利用机械自身周期性地将钻头提离孔底一定距离后，令钻头在自重作用下加速降落，冲击孔底，以使土（岩）层或浆、或渣，属无循环钻进。其施工顺序为：初步放样→护筒埋设→精确定位→冲击成孔→检测清孔→下钢筋笼→下导管→二次清孔→砼浇筑→砍凿桩头→成桩检测。
1.2 关键工序质量控制
1.2.1 泥浆配置
为保证成孔质量和孔底沉渣无限接近干净，对泥浆的比重与粘度有严格的指标。泥浆配合比为水：膨土：粘土：1000：100：60配置的泥浆比重为1.15～1.3；粘度为20～25；含砂率为﹤6％；PH值为7～9；胶体率为95％～98％。泥浆的质量是成孔质量的重要因素，在配置了高质量泥浆的情况下，即使长期停钻，沉积物亦不多，并且优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大、防渗透能力强的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。高质量泥浆可使清孔时泥浆大量携带出钻渣，以保证孔底沉渣厚度。
1.2.2 冲击成孔
（1）钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，内容包括主要机具设备的检查和维修，钻机就位后应平稳，不得产生位移和沉陷；开孔的孔位必须准确等等。
（2）冲锤的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于2cm，升降锤头时要平稳，不得碰撞护壁和孔壁。
（3）冲孔作业必须连续，并作冲孔施工记录。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经常对冲孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的及时改正，注意补充新拌好的泥浆，在整个施工过程中，应保证泥浆的损失较小，水头始终保证在施工孔口，以有效防止孔壁坍塌、埋钻头的现象发生，确保冲孔桩的成孔质量与速度。
（4）击进过程中，每进5m～8m即检查钻孔直径和垂直度，注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。根据实际地层变化采用相应的击进方式，在冲至中层易液化砂层时，击进速度必须放慢，以确保成孔质量。
（5）桩孔质量检测
桩孔质量参数检测包括：孔径、孔深、垂直度和沉渣厚度。
2.工程实例
2. 1 工程概况
汇源大厦位于龙岩市莲西路南侧，交通便利，地理位置优越。本工程规划用地面积4104.6 m2，总建筑面积27188.26 m2，设二层地下室，地下室建筑面积5912 m2，采用冲孔灌注桩基础，设计入岩要求为：桩端全段面进入微风化灰岩≥50mm。桩基共有φ700的81根；φ800的12根；φ900的30根；φ1000的6根；φ1100的6根；φ1200的6根；φ1300的2根计143根。
场地工程地质简况为：基层为灰岩，场地中揭露存在临空面及溶洞，溶洞发育率为71.3%，岩溶发育深度4.00-20.60m，岩溶洞径0.20-11.10m，顶板厚0.20-11.80m，顶板岩体基本质量等级为Ⅳ-Ⅴ级，岩面起伏较大，溶洞多数由粘性土、含角砾粉质粘土、含卵石粉质粘土（软塑、流塑或可塑）、角砾充填。按设计要求，单桩下应有5米完整基岩，因此，大部分桩基在施工中均要穿越溶洞。
2. 2 施工技术措施
本工程设计是嵌岩桩，冲击作业主要采取以下措施：
（1）冲击钻头土层中使用空心管式钻头，岩层中使用实心十字冲齿钻头，减少钻刃与岩面的接触面，提高了单位面积的冲击功，从而提高了碎岩效率。
（2）冲程的选用，在岩面起伏大，临空面岩石采用2m～3m中冲程，既能避免孔斜，又能提高钻效；在岩面平整孔段采用4m～5m大冲程钻进，可提高钻效；在接近孔底时采用2m以下小冲程，目的是保护嵌岩桩桩端基岩不受破坏。
（3）在岩面极陡孔内，钻头会偏斜，纠孔措施是在孔内投入适量与孔内基岩岩性相当的石块，使用中冲程钻进。若钻头偏斜仍然无法纠正，可在孔内投入废旧钢丝绳（短钢筋）填孔，在钻头作用的瞬间，使岩层临空断面部分的钻头反弹，受力断面在钻头作用下被充分破碎。而后使用电磁铁将废旧钢丝绳（短钢筋）吸出并冲渣。
（4）为提高钻进效率，每钻进一定深度后，应排屑返渣。为使渣屑排除干净，应用大流量冲洗液返浆。工程中利用2台3PN泥浆泵，通过一个三通接头实现“双泵清孔”或使用3PN泥浆泵与空压机共同作用在管内形成气液混合体清孔。
（5）桩心及垂直度采用全站仪全程跟踪控制。
（6）漏浆的处理方法及预案：①小孔水泥黏土膏预堵漏—在桩孔施工前，用一定重度比（一般可取1：4）的水泥和黏土，加水充分搅拌呈糊状，然后灌入超前孔，靠浆压注力和流动将水泥黏土浆料挤入岩溶裂隙中，过一段时间后凝结成膏状物充塞其中，从而达到施工大孔时不漏或少漏的目的。需说明的是此法对遇到大的裂隙和溶洞时效果不佳。②回填黏土—把黏性较好的黏土回填到漏浆孔中，一般回填到塌孔处1m以上，静置1～2d，然后重新冲击钻进，一般都能达到堵漏的目的。③钢护筒护壁—若覆盖层中隐伏有较大的溶洞，有可能发生护筒连同周围土层一并坍塌的事故，另外，其成桩后不利于混凝土与周围岩基结合，应慎用。④采用双护筒或全护筒跟进法，使护筒直达基岩。⑤将溶洞顶板击穿灌注C20混凝土，对溶洞充分充填，两天后进行施工。
2. 3 质量检验
经过努力施工，完成桩基施工任务，经有关单位检测，桩身质量和桩的承载力均满足设计要求，施工效益显著。
3.结束语
冲孔灌注桩是近年来工程建设中采用的基本方法之一，正确掌握冲击成孔工艺和配制高质量的泥浆是保证成孔的关键。岩溶地区使用冲孔灌注桩，成孔一般都要穿越溶洞、溶沟、溶槽，使桩端支承在完整岩面上。因此，施工冲孔灌注桩成孔的难度是较大的，不但如此，由于溶洞、溶沟、溶槽中的充填物多呈现软塑或流塑状态，使得施工更加复杂和困难。因此，冲孔灌注桩的成孔所需解决的问题主要有以下两个方面：
（1）临空面的斜孔处理及溶洞的漏浆处理。
（2）为保证桩的承载能力，必须使清孔后的孔底沉渣厚度符合建筑桩基技术规范和设计要求。
参考文献：
[1]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范。
[2]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范。
[3]桩基施工手册。
论文作者:黄思明
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：冲孔论文; 溶洞论文; 岩溶论文; 泥浆论文; 钻头论文; 桩基论文; 冲程论文; 《防护工程》2019年10期论文;