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摘要：冲孔灌注桩是目前技术要求较高、施工难度较大的桩基工程，但其对于复杂地层能够充分发挥优势且承载力强被广泛应用。现本文结合工程实例详细论述冲孔灌注桩在土溶洞地质施工技术应用实践，并提出相关注意事项，旨在保证冲孔桩的施工质量得到控制。
关键词：冲孔灌注桩；土溶洞地质；施工质量控制；注意事项
前言
冲孔灌注桩是地基基础施工中普遍使用的一种形式，虽然其施工难度大、危险性高，但桩径大且桩端能够嵌入微风化岩层，承载力又高，因而应用较多。不过，在施工过程中要谨慎对待，对于较易出现护筒内漏浆、垮孔等危险事故的土溶洞不良地质，就更应做好充足的准备工作和施工应急措施，能够及时应对不良现象，确保工程质量。
1 工程实例
1.1 工程概况
拟建时代云港项目位于新华镇华兴工业区镜湖大道南，总建筑面积29959.00m2，6栋13～21层住宅楼及若干商业楼，设地下室1～2层。本工程桩基础为钻孔灌注桩。桩径800～1800mm，桩端持力层为中风化岩或者微风化岩，要求桩端入微风化岩1m。
1.2 施工难度及解决办法
（1）本工程总工期为136天，配备不少于50台冲孔桩机，3台长螺旋钻机，2台以上履带吊机。工期较紧，施工队伍较多，在协调方面具有一定的难度。对此本单位积极配合管桩施工队、土方、基坑施工队，做好各方协调工作，确保施工顺利进行。
（2）本工程适逢雨季，较多的雨水会对正常施工作业造成有较大的影响，为此，对工作面采用垫砖渣和钢板，并结合多年施工经验，在天气良好时采取加班加点施工，保证施工工期和质量。
（3）根据勘察报告，在钻孔122中有19个钻孔存在土洞，有57个钻孔存在溶洞，见洞率约62%。土洞及溶洞之间存在密切的关系，存在土洞的地段，其附近必有溶洞或溶隙存在。钻探揭露溶洞有三种类型：充填溶洞、半充填溶洞及空洞。充填溶洞及半充填溶洞，可以采取充填物以砾砂及粘性土为主，混灰岩碎块及砂粒，部分溶洞充填物钻探时钻具自沉或人工加压可压下，其承载力极低。本工程采用设计要求的溶洞处理方式，并结合多年的溶洞处理经验，保证成桩质量和工期。
2 土溶洞预处理方案
2.1施工流程
为防止冲孔桩施工过程中受土溶洞影响，在基坑及支护桩范围内，对土溶洞进行预处理，以确保基础质量和施工安全。土溶洞处理施工流程为：土溶洞处理与否的判定→确定土溶洞类型→土溶洞的处理→土溶洞处理效果的检查。
2.2 土、溶洞处理施工方法
（1）本工程选用高压灌注砂浆、袖阀管注浆、花管注浆相结合的方法对土、溶洞进行处理。对于全充填型土、溶洞采用袖阀管注浆处理方法；对于半充填或未充填型土、溶洞且洞高≤1.5m采花管注浆处理方法；反之，当洞高≥1.5m时采用泵注砂浆与花管注浆相结合的处理方法。
（2）利用高压混凝土泵通过导管直接将砂浆或低标号混凝土注入土、溶洞中，直至达到设计要求，再通过排气孔利用花管注入水泥浆，二次填充至洞的顶板、底板处的薄弱环节以及低标号混凝土灌注盲区，使洞内充填物与洞壁固结成为一个整体。泵送低标号混凝土施工工艺流程见图1。
图2 冲孔桩施工工艺流程图
3.2 技术交底
依据施工勘察报告及设计图纸，绘制基坑钻孔布置图，并做好标记。在施工前，以书面交底形式将基坑钻孔布置图和待处理土洞代表钻孔柱状图发放给现场所有参与的操作人员，并组织学习，使他们熟悉场地岩（土）层发育和土洞物探状况，以及土洞埋深大小、厚度和充填情况，了解溶洞冲孔过程中可能出现的危险，制定抢险应急方案，优先确保人员安全。依据施工勘察资料推断桩身溶洞大小，桩与桩之间可能存在溶洞贯通情况，施工前编制桩基冲孔计划，避免同一溶洞上同时冲击两根桩，避免相邻桩成孔、灌注时的相互干扰。
3.3 成孔施工方法
3.3.1泥浆制备
本冲击成孔使用高比重、高粘度泥浆护壁和浮渣（见表1），也可直接向孔内投入粘土或泥球护壁。由于施工场地粘土层比较厚，可采用自然造浆法，必要时可从外拉进较粘性黄土进行造浆，同时对泥浆性能进行定期检测，并及时清理泥浆循环系统的沉渣和废浆，调整好泥浆的性能。
表1 泥浆性能主要参数表
3.3.2 冲击成孔
（1）冲孔作业是整个施工中最重要的环节，冲孔前需备足成孔材料，确保土溶洞击穿时能迅速补水、补浆，防止塌孔；并备好挖掘机、铲车、吊车等填充机具，必要时能及时抛填粘土、片石，以恢复正常冲孔作业；如果突然发生塌孔险情时，也能够及时实行溶洞处理措施，必要时所有操作人员应立即撤离工作面，以免导致人员伤亡及财产损失。
（2）冲孔时应保持钻机平稳，开始时采用低锤密击，并密切观察泥浆液面变化，需时加入片石，用砂砾石和粘土泥浆护壁；冲进时经常检测桩孔位，预防位移、倾斜和沉陷。注意，孔深不足3～4m时不可捞渣，尽量使钻渣挤入孔壁；孔深达护筒下4m后，加大冲程，将锤提高至1.5～2.0m以上，每冲进0.5～1.0m应捞渣一次，捞渣每次宜4～5筒；每次捞渣后，及时补充泥浆或粘土，保持孔内水位高于地下水位1.5～2.0m。同时在卵石、漂石层进尺小于5m/h，在松散地层进尺小于15m/h时，应及时捞渣。
（3）确定孔底进入持力层深度符合设计要求，且进尺速度要对应一定的锤重和标高；同时孔底岩样需鉴别其岩性和风化程度，粗岩颗粒含量要大于70%，且岩性应与地质资料相符，方可终孔。成孔后，用测绳下挂0.5kg重铁砣测量检查孔深，校对无误后起钻进行清孔。
3.3.3 清孔
桩孔检查合格后进行捞渣清孔，清孔时采用边捞渣边注水，并密切检查孔底沉渣厚度以及冲洗液含渣量，沉渣厚度必须达到规范要求，以免影响桩底与岩面的结合面和灌注桩的承载能力。当各项指标符合相关技术规定要求后，可停止清孔。
3.4钢筋笼的吊放
本工程钢筋笼采用桩机自带的卷扬机分两段进行吊装。在吊装过程中，用卷扬机的钢丝绳挂住钢筋笼，缓慢吊起，防止变形、扭曲；第一节钢筋笼放下并固定在护筒后，进行第二节吊装，再用电焊把钢筋笼按设计要求焊好，特别注意对焊时的焊缝及垂直度要求；冷却后，将钢筋笼下放到设计标高使其轴线位置与桩位重合，就位后采取固定措施，待桩身砼灌注完毕，砼达到初凝后即可解除钢筋笼的固定措施。
3.5 水下砼灌注
（1）本工程采用采用普通硅酸盐水泥，现场拌制混凝土的材料配合比误差应符合相关规定，并严格经有资质试验单位审核。拌制的砼后台采用自拌式砼搅拌机，前台采用斗车将砼推到导管孔口，将砼倒入接料斗内进行。
（2）灌注首批混凝土前先配制隔水塞，隔水塞可用同等标号的水泥砂浆0.2～0.3m3和约2m3的砼拌制，放置到导管口和漏斗中，隔水塞上部系上铁丝防止向导管内下滑；然后开始灌入首批混凝土，载满后便剪断铁丝，使隔水塞沿导管下滑至孔底，随后首批混凝土加速向导管内下滑，同时借助混凝土的重量排除孔内的沉渣、泥浆，使桩更好地与岩面结合，灌入首批混凝土时，导管离孔内岩面底30～40ｃｍ左右。
（3）首批混凝土灌注后，要继续进行灌注，不得停止。当导管内未灌满砼时，后续的砼应慢慢地灌入，不能猛灌，否则会导管内形成较高气压，后面的砼将无法再进入导管内，甚至会堵管或将导管节胶垫挤出而使导管漏水。
（4）在砼灌过程中，要经常用测锤探测混凝土面的上升高度，注意不得将导管提离砼上顶面，应保持合理埋深，以防卡埋导管和砼突然下沉而导致断桩。同时需计算埋管的深度，以确定拆除导管的长度，应在2～6ｍ的范围内，并适时提升拆卸导管，拆导管要快拆、快接，一般不超过15分钟。
（5）桩顶标高要比原设计标高出≥0.5ｍ，便于破除桩顶部的浮浆渣层。桩顶灌注完毕后，应立即探测桩顶的实际标高。
4 遇土、溶洞施工注意事项
（1）根据地质资料入岩后，要观测护筒内泥浆面的变化和钻进速度，如果出现进尺由慢突然变快，或泥浆面突然下降，说明击穿了未知溶洞，必须迅速铲起片石和粘土填孔，同时集中水泵往孔内大量补水。当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升钻头，在顶部厚度范围上下慢放轻提，并向孔内回灌泥浆，以及回填片石和粘土，若钻头不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。
（2）在溶洞内钻进时，如果出现一下冲破溶土洞顶板，泥浆突然间流失，引起整个孔坍塌严重，则迅速提起钻头，要求所有人员马上离开钻机，待不再坍塌后，对整个孔进行回填处理，进行预处理后，再重新成孔。
5 总结
冲孔灌注桩这个隐蔽性工程施工工艺繁多复杂，尤其在土溶洞地质施工时更加要时刻注意，有可能会发生各种险情。现场的所有人员必须提高警惕，特别是钻头穿破土、溶洞顶板，孔内的泥浆突然速度流失，会造成砂层段孔壁内外压力失稳而溜坍，严重时可引起地面塌陷。因此，在桩基施工前，必须做好各方面的准备和预防工作，以免造成质量、安全事故。本工程始终严格按照施工设计和相关规范要求进行精心组织策划，加强全过程主动控制，不断完善施工工艺，未出现不良现象，实现工程质量保证，取得良好经济效益。
参考文献：
[1]林宗元．岩土工程治理手册[M]．沈阳：辽宁科学技术出版社，1993．
[2]JGJ94―2008. 建筑桩基技术规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008．
论文作者:刘涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/10
标签：溶洞论文; 冲孔论文; 泥浆论文; 导管论文; 混凝土论文; 钻孔论文; 工程论文; 《防护工程》2018年第16期论文;