摘要：介绍在喀斯特地貌中，采用旋挖钻机对桩基工程进行施工，遭遇塌孔、缩孔、溶洞等不良情况采取的各项处理方法。
关键词：喀斯特地貌；桩基工程；机械旋挖
1工程实例
南川区龙岩污水处理厂厂址位于工业园区西北侧，凤咀江岸边的上石堡处。一期工程规划用地面积7997.0㎡。一期工程污水处理能力为3000m³/d，二期工程总污水处理能力达到15000m³/d。厂区防洪等级为IV，按二十年一遇设防，二十年一遇洪水位为505.2米。龙岩污水处理厂含土建、安装工程，主要建筑物有综合楼、脱水加药房、配电风机房、消毒监测房、粗格栅、提升泵站等。
本工程共有钻孔灌注桩215根，砼强度等级为C30，钢筋笼纵筋为φ10～φ12，螺旋箍筋为φ8@200mm，端部加密φ8@100mm，加密区长度为桩帽+1D、3D或1.5m中的最大值，加强筋φ14@2000mm，纵筋锚入桩帽35d，顶部配单层双向φ12@200mm加强筋。根据现有勘察资料，桩基入中风化岩层1m（桩径1100mm入岩1.1m），桩长约4.37～13.84m，相邻桩基和基岩临空面刚性角均不大于30°，桩基与基岩临空面距离不小于2.5m或1倍桩径。
2 工程地质特点
本工程位于重庆市东南部，地处喀斯特地貌区，场地地层主要为第四系全新统人工堆积（Q4ml）素填土、第四系全新统冲洪积淤泥质粉质粘土、粉质粘土、卵石土（Q4al+pl），下伏为三叠系中统雷口坡组灰岩（T2l）。西侧约l00m处为凤咀江，河道宽约40m，勘察期间水位约为499.00m。该处20年一遇洪水位约为505.20m。
经过对勘察孔在24小时后进行钻孔水位观测，大部分钻孔均有水。勘察期间，抽取其中一个孔（ZY41）做简易抽水试验，该孔的孔深16.50m，抽水前测得稳定静止为5.60m，采用筒进行抽水，经31分钟水位从5.60m降至8.20m，降深2.60m，持续以水位稳定水量60m³/d进行了4个小时抽水，抽水结束后观测孔内恢复水位，水位从8.20m，上升至5.60m需要16分钟。而由于抽水试验孔频临河边，利用傍河潜水井公式计算渗透系数，钻孔抽水试验结果详见下表：
抽水试验成果统计表
3 钻孔施工
根据工程的地层特点及工程经验，采用干作业旋挖成孔工艺，强风化基岩面以上采用钢护筒护壁的施工方法。
3.1钻孔
对要设置长钢护筒的孔桩，选择合适的钻头钻孔。当钻机就位准确后，将钻斗压入土层预定深度，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。通过钻斗的旋转、削土、提升和卸土，反复循环直至入岩≥20cm。
3.2下长护筒
钢制护筒选用厚度16～25mm的钢板制作，护筒内直径大于钻头直径200mm，钢护筒的直径误差应小于10mm。护筒埋设深度根据现场卵石层厚度确定，下到卵石土层下，进入岩面0.2m，确保卵石层处不会塌孔。
旋挖钻采用大钻头钻进，入岩≥20cm后提出钻斗，准备下钢护筒。先用钻机动力头压盘将钢护筒压入到一定深度，再复测、校正桩位与护筒中心偏差，保证护筒的中心与桩位中心偏差不大于50mm，护筒倾斜度不大于1％。然后采用50T履带吊辅助旋挖钻机和20T振动锤将钢护筒压入孔底，至少保证进入岩面20cm。钢护筒下压过程中，周围用粗颗粒土回填密实。钢护筒下到位后，旋挖钻机换较小钻头（直径与桩孔直径相同）继续钻进，钻至设计标高并经岩样判别确认到位后，停止钻进。
3.3起拔护筒
混凝土灌注完成后，振动锤设备重新就位，将护筒拔出桩孔，护筒循环使用。拔护筒控制要点：
（1）拔除护筒过程中，振动锤应匀速操作，防止提拔速度过快，导致混凝土密实度下降，影响桩体质量。
（2）护筒拔出应保持垂直，在施工人员指挥下完成，保证护筒垂直度，防止护筒垂直度变化造成桩体局部夹泥。
（3）为保证桩头质量，混凝土应超灌1000mm。护筒拔至最后一节时，应检查护筒内混凝土标高，如果混凝土桩顶标高不够，应将护筒内泥浆清理干净，进行二次灌注。
4 桩基施工常见问题及处理措施
4.1塌孔处理
因现场地下水水位较高，地下水压力过大，卵石土层极易塌孔。现场经过两次试钻，旋挖钻钻进卵石层时，孔内水位上涨迅速，孔壁卵石被流沙冲到孔内，边钻进边塌孔，卵石层以上的粘土在水的冲刷作用和自身重力作用下落入孔内，施工时无法保证清底质量到达规范要求。根据地勘资料、现场地质条件和两次试钻的现场情况，经过讨论，确定采用两种施工工艺：
强风化基岩面以上土层厚度不大于6m，采用干作业旋挖成孔工艺，强风化基岩面以上采用钢护筒护壁的施工方法。
孔深超过6m，钻头穿过卵石层直至入岩≥20cm，穿过卵石易塌孔土层后，采用添加速凝剂的C20素砼填充到卵石层以上80cm，C20素砼终凝12h后，再进行第二次旋挖成孔。
4.2缩孔处理
在桩位孔口处设置钢护筒，钢护筒制作、埋设：长度4～6m的钢护筒，采用厚16～25mm钢板制作；钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度的要求；钢护筒的内径应大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用；钢护筒应埋设至岩土层0.2m以下，高出施工地面0.3m；钢护筒埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm，埋设中保证钢护筒垂直度不大于1％；埋设钢护筒前，采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗且用钻机动力头压盘将钢护筒压入到预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。
4.3溶洞处理
本工程地处喀斯特地貌区，由于喀斯特地貌形态复杂多变，会造成混凝土灌注浪费，以及旋挖钻机在钻进过程中容易造成斜孔、卡钻等事故。
（1）塌孔事故的预处理
对于一般溶洞，可以向内泵入C20混凝土，填充至溶洞上方1m处，待其初凝后继续钻进。对于相互连通的特大溶洞，为减少混凝土的灌注量，可以钻孔至大溶洞时，向孔内抛入块石，然后用C20混凝土灌满，待混凝土有一定强度时再继续钻进。
对于埋藏深度不大于6m，水平面积较大的溶洞也可以采取钢护筒跟进的办法。
（2）埋钻、卡钻事故的预处理
对于溶洞内有填充物的，充填物为灰岩、碎石及软塑或流塑状的黏土，要保持孔内水位，防止钻头在钻进底部灰岩时，充填物坍塌，造成埋钻事故。
（3）斜孔事故的预处理
要采取正确合理的钻进方式：在溶洞顶部的灰岩层岩面变化较大，灰岩呈现斜面的情况下，在钻进到灰岩溶洞层时要换为筒钻，在扫孔后下钻，且在起初钻进灰岩地层时要“减压钻进”。实际操作时除了要结合地质报告提前判断溶洞出现位置的情况下，还需仔细观察钻渣以及钻机的振动情况判断地层。
选取合适的钻头，钻头筒体要选用直筒型，在条件允许的前提下尽量加大钻筒高度，钻头要有导向结构。
结语：
在桩基工程施工过程中，因地质情况不同，经常会遇到塌孔、缩孔、溶洞、卡钻等不良情况，针对不同问题，我们因采取相应措施进行处理。
参考文献：
[1]朱晓忠. 论旋挖钻机成孔灌注桩质量通病的形成及监控措施[J].山西建筑，2009，（9）：58.
[2]苗长青. 旋挖钻孔灌注桩常见质量问题及其防治措施[J].科技信息，2006，（5）：79.
论文作者:秦一夫
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/7
标签：喀斯特地貌论文; 卵石论文; 溶洞论文; 钻头论文; 钻机论文; 桩基论文; 钻孔论文; 《基层建设》2018年第34期论文;