中建二局第一建筑工程有限公司深圳分公司 广东深圳 518003
摘要：旋挖钻孔灌注桩施工具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层广泛等优点，但是在溶洞率高的地质条件下，旋挖钻孔灌注桩施工难度大、风险高，对成品质量不能有较好的控制。由于本工程地质复杂多变，地下岩面起伏大，溶洞、土洞发育且分布不规则，溶洞率高达34％，地下水丰富，土质较差，使旋挖钻机在钻进的过程中容易出现塌孔、斜孔、漏浆、喷涌等质量安全事故。如何控制旋挖钻孔灌注桩的质量是本工程施工的关键。
关键词：旋挖钻孔灌注桩；地质复杂；溶洞率；成品质量控制
前言
本项目场地位于深圳市坪山区，处于珠江三角洲冲积平原，属三角洲海陆交互相沉积平原地貌单元。场地内地层自上而下分为人工填土层、冲积层、第四系不明成因沉积层、土洞、灰岩、溶洞。场地下伏基岩为可溶性灰岩，岩溶较发育，基岩顶部普遍分布着粘土（为溶洞、溶槽填充物）或串珠状溶洞，成分和结构混杂不一，力学性质差异大，拟建高层为32层，荷载较大，基岩埋深8.3～36.5m，岩面起伏大，当基础不能置于稳定的基岩上，其上覆盖层处理不好，极易产生不均匀沉降。因此采用旋挖钻孔灌注桩，并以微风化灰岩作为桩端持力层。地下溶洞数量较多，根据超前钻结果，见洞率溶洞占34%；溶洞中，占20%左右为多层喘洞（3~5层）。勘察期间测得场地地下水属暂时性上层滞水和孔隙潜水，水位埋深0.3～3.0m。据深圳经验地区孔隙潜水水位变幅约0.5～1.5m。
2桩基施工工艺
2.1旋挖钻孔灌注桩施工
2.1.1施工工艺
桩位测放
用十字拴桩法进行定位，在测定的桩位点，打入标志桩（露出地面5～10cm）。
2.1.3埋设护筒
利用挖掘机配合旋挖桩机进行护筒埋设，埋设护筒准确稳定，护筒周围用粘土回填并夯实。
桩施工护筒埋设
护筒采用20mm厚的钢板加工制作，高度6-12m左右，若遇到上部塌孔等情况可适当增加护筒长度。护筒的内径大于钻头直径200mm，其上部宜开设溢浆口，并高出地面0.30～0.35m。
2.1.4泥浆制备、施工和管理
泥浆有保护孔壁和排渣的作用，泥浆质量控制应以不塌孔并达到排渣目的为原则。开钻前必须准备充足的泥浆。
1）本工程采用旋挖钻进，在一般土层中成孔时泥浆密度宜为1.06～1.20，粘度宜为18～22s，含砂率4～8%，胶体化率大于96%。在软土层中钻进时，泥浆密度宜为1.10～1.25，粘度宜为19～28s，含砂率4～8%，胶体化率大于96%。开孔钻进时，泥浆应适当加稠,密度宜为1.25～1.40。
2）清孔后泥浆性能指标宜为：泥浆密度宜为1.10～1.20，粘度宜为17～25s，含砂率小于6%，胶体化率大于95%。
2.1.5成孔
钻机就位、泥浆制备合格后，即可开始钻进，钻进时每回进尺深度控制在60cm左右，开始钻进时钻机要轻压慢转，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是开孔时至旋挖至地下5～8m的过程，要注意通过控制盘来监控垂直度，桩垂直度允许偏差为小于桩长的1％，且不大于500mm，桩径允许偏差±50mm。如有偏差及时进行调整。由硬地层钻到软地层时，可加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。
遇到填石层钻进困难时，可先采用冲孔桩机施工，打穿填石层后用旋挖机施工，直至成孔。
2.1.6清孔、终孔验收
终孔后进行第一次清孔，第一次清孔采用正循环清孔。清孔方法：将钻具提高20～50m，并维持正循环30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4％为止。
在孔内下入钢筋笼，安装好导管后，若孔底沉渣厚度＞100mm，则须进行二次清孔作业。第二次清孔方式采用正循环清孔。
2.1.7钢筋笼吊装
采用汽车吊进行钢筋笼吊装，汽车吊就位后，钢筋笼底部对准桩孔缓缓送入；用钢管梁将钢筋笼挂在护筒上，松吊车钩。
2.1.8水下混凝土灌注
本工程灌注桩桩身砼强度等级为C30水下商品混凝土。下放钢筋笼前泵车务必就位，钢筋笼放下后必须马上灌注混凝土，以防孔底沉渣过多。
混凝土灌注过程中导管埋入混凝土面的深度以2～6m为宜，最小埋入深度不得小于2m。严禁将导管提出混凝土面。导管应勤拔勤拆，一次提管拆管不得超过6m。
2.1.9溶洞专项处理工艺
根据地质情况，选择合适的处理工艺。工艺选择如下：
（1）溶洞处理方案1
当地基存在较大半填充溶洞有微风化夹层、斜岩，需要纠偏。失水较快或失水深度达到1~3米时，采取下述方案处理：
当钻孔进入溶洞后，应迅速用大功率泥浆泵补浆补水，同时及时提钻。泥浆粘稠度控制在19~28s。然后用挖掘机及时将准备好的片石、粘土按1：1的比例抛入，必要时投以袋装水泥。直至孔中的泥浆面停止下降，并慢慢上升。若溶洞内进尺过快，则投入片石、粘土，投入量根据进尺速度确定，少量多次，每次投放在2.5斗（1m³/斗）左右。
（2）溶洞处理方案2
当有地下暗河的溶洞；急速失水，或失水深度达到3~5米时，采取下述方案处理：
遇到较大的溶洞及暗河，发现漏浆后，立即使用泥浆泵向孔内补充泥浆。同时立即向孔中抛袋装水泥5～10t。向孔中灌入C15泵送砼，混凝土顶面的高度大于失水孔底标高2~3米。待漏浆现象停止后重新进行钻进。采用斗钻二次旋挖，挖到漏浆部位的时间宜控制在水泥终凝时间之前，然后停止钻机4h左右，直到凝固后的混凝土把漏浆源堵死为止。
2.2成品质量检测
通过采用低应变和钻芯法检测，本工程584根桩基结构完整，桩端持力层和单轴抗压强度平均值达到要求，桩端持力层的岩土厚度符合规范和设计要求。1％的成品有轻微缺陷，判为II类桩，其余均为I类桩。据此评定该桩质量满足要求。
3结束语
本工程从桩位测放到混凝土灌注均经过层层把关，严格按照方案进行施工。施工过程中制定一些列溶洞处理方案，通过各个工序的有效控制，使桩基础在溶洞率高达34％的不利地质条件下，保证了桩基础的成形质量。
论文作者:梁智国,关世超,李卓,任志刚,陈训彪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
标签：溶洞论文; 泥浆论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 地层论文; 钢筋论文; 基岩论文; 《基层建设》2018年第28期论文;