浅谈溶洞地区钻孔灌注桩的施工方法及质量控制

冯聪（广州建筑股份有限公司 广东 广州 510000）

关键字：溶洞地区；钻孔灌注桩；施工方法

0 引言

岩溶地貌是我国的一种重要的地貌形态，其具有复杂的地质水文构造，石林、石笋、钟乳石、溶洞、暗河、悬泉、瀑布和隐藏于地层中的溶洞、溶槽、石芽、溶穴等的地貌景观和地质构造比较奇特。这样在建设需要架设桥梁跨越沟谷的钻孔灌注桩时就存在很大难度。

某项目规划总用地94 301m2，总建筑面积335 988m2，地上建筑面积248 589.6m2，住宅建筑面积210 500m2，高83.9m，地下建筑面积86 352m2，公共绿地面积19 151m2，最高人防等级为核6（常6）级，位于广州白云区（溶洞地区）。主要包含24栋住宅楼，2栋商业建筑，公建配套设施，1层地下室。桩基设计等级为甲级，工程±0.000为室内设计标高，相当于广州城建高程标高14.200m。

项目采用冲孔灌注桩成孔，桩径D为0.8m，1.0m，1.2m，1.5m共4种，混凝土强度等级为C30。桩净长为H为12~45m，桩端支承微风化岩单轴抗压强度fr≥30，设计建议混凝土完成面比桩顶设计标高高出800mm。本工程冲孔桩为摩擦端程桩，施工必须保证设计桩长及桩端进入持力层的深度。

1 溶洞地区钻孔灌注桩施工前的准备工作

1.1 平整场地

闭合导线网设置时要与市政高级控制点闭合，满足其精度要求，桩位点放样的基准点就是导线点。在埋设护筒时会破坏桩位点，所以确定桩位点后要再放保护桩，满足桩位点的偏差要求。在施工现场的施工段内设置专门的泥浆注浆池，对合格泥浆进行专门的调配和贮存。在本项目中，就运用了泥浆槽引流到各个施工面的方法，通过泥浆槽将每个施工段的泥浆池连接起来，桩孔终孔后，在施工泥浆池抽合格泥浆，将桩孔内较浓的泥浆置换出来，尽快满足泥浆指标的规范要求[1]。在护筒埋设时，夯实四周，保证顶端在地面200cm以上，与桩径相比，护筒直径高20cm，中心线平面偏差不超过5cm。埋设护筒可以用人工或机械的方法进行，对地下障碍物进行探明。架设机架时要保持平直，机座不能软硬不均，防止钻孔过程中出现机架移位和不均匀沉陷的现象。而且制成的泥浆槽高为20cm，宽为30cm，长度在15m以上，泥浆流速在10cm/s以上。排水沟及集水井需要设置在基坑内，通过碎石疏水沟与集水井收集，基坑面设置的沉淀池抽水时要通过水泵进行，沉淀后由市政管网排出。

1.2 清孔

如果端承型桩的孔深在30m以上，清孔就需要通过反循环工艺进行。在钻孔到设计深度后，现场监理工程师决定施工单位提出的终孔要求，验收时要根据其孔径、孔偏斜度、孔深进行。清孔时运用的是原浆换浆法，保证泥浆指标比重在1.2~1.4之间，含砂量不超过8%，孔底沉渣在5cm以下，通常要用抽沙筒打掉孔内泥砂，再进行换浆。清孔后，钻孔内泥浆面在地下水位的1.5~2.0m以上，这样不容易出现塌孔。在清孔结束后，监理工程师进行孔深验收，检查其泥浆和沉渣厚度。在监理工程师同意下进行隐蔽、灌注混凝土等下道工序。

图1 溶洞地质

1.3 安装钢筋笼

在场地内需要设置钢筋加工场，要优先焊接纵向钢筋的接长，d≤22mm的钢筋可以运用搭接的方法，保证搭接区段长度在200mm以上。通常设置抗拔桩纵筋，减少钢筋的接头，运用焊接或机械连接纵筋接长。钢筋笼外侧施工时钢筋进场必须有合格证，抽样检查每批材料和每种规格，保证其合格后使用。在制作钢筋笼制作时要根据设计图和规范要求严格执行，通过焊接方法进行个别连接点用绑孔。空心穿孔混凝土预制圆柱体可以作为钢筋笼外侧的定位钢筋，或在主筋上直接用钢筋弯曲成型焊接，满足主钢筋保护层厚度的要求。同时要焊牢钢筋笼的加强箍，防止安装钢筋笼时出现变形。在地面分段制作桩身钢筋笼时，保证每段钢筋笼加工长度在10m以下，分段吊装焊接运用25t汽车吊进行。汽车吊装钢筋笼使用，运用25t汽车吊，起重臂为主臂39.2m、副臂7.5m。其就位后在地面固定，因为深度大，笼体变形后就可以在钢筋笼顶加长钢筋。在钢筋笼就位后，在护筒顶的枕木上吊挂筋支承，不能在护筒上直接放置。

1.4 二次清孔

清孔换浆时，需要将导管底端下到孔底，通过上下轻缓活动导管来提高清孔的换浆效果。二次清孔要与桩径和桩深结合起来，运用正循环、反循环等方式进行，如果端承型桩孔深在30m以上，就可以运用反循环工艺进行。反循环清孔换浆运用砂石泵、射流泵，而正循环清孔换浆运用4PNL单泵或3PNL和4PNL双泵并联、4PNL双泵并联。在进行二次清孔时，泥浆要逐步稀释，保证泥浆粘度达到22~25s、比重在1.25以下，含砂率小于8%。桩径、桩深、原泥浆性能和孔底沉渣等因素决定着二次清孔替浆的时间。在二次清孔替浆结束后，保证孔底沉渣厚度满足设计或规范要求，30min内使得灌注水下混凝土到达桩底。

1.5 灌注水下混凝土

根据现行的规范和规程处理水下混凝土的用料和配合比，如果工程运用的是混凝土搅拌车自卸，灌注水下混凝土就要运用导管，并根据混凝土的初凝时间控制每根桩的浇注时间，记录浇筑过程中的一切故障[2]。在施工时，混凝土的灌注量要与桩顶的设计标高结合起来，在凿除桩顶浮浆层后可以保证混凝土的质量，有效减少浪费，与桩顶的设计标高相比，灌注混凝土完成面标高要高800mm。

2 溶洞地区钻孔灌注桩施工的质量保证措施

2.1 成孔保证措施

旋挖桩成孔灌注桩施工中桩位偏差过大、桩孔倾斜超标、孔底沉渣超厚、埋管、钢筋保护层不足、桩体混凝土离析、断桩及露筋等问题比较多，施工各个环节都要进行严格控制。对于桩位偏差、测量放线误差、护筒埋设偏差、钻机对位偏差及钢筋笼下放定位对中时的偏差都要进行严格控制。开孔时要低锤密击，对于淤泥、细砂等软弱土层的表土，造壁可以加粘土块夹小片石进行反复冲击，保持孔内泥浆面的稳定。

2.2 冲孔灌注桩施工保证措施

安装钻机时转盘、底座要保持水平，使得滑轮轴、护筒中心、桩位三者在一条垂直线上。一旦发生偏斜就要移开钻机，对钻孔壁情况进行检查，并对施工范围内的地基进行加固或加大钻机的支撑面积，重新安装钻机恢复施工[3]。对于不均匀地层、斜状岩层或孤石，因地质构造引起的就要分析其岩层的走向，运用适当的回填材料将钻孔回填到确定的高程处，恢复施工后运用重大的钻机，保证施工时低速钻进。对于偏斜较小的情况，要确定其偏斜位置，扫孔需要在偏斜位处吊处吊住钻头上下反复，削去硬土。一旦偏斜严重，在偏斜处0.5m以上就要用回填粘土、片石等组合材料，在沉积密实后继续钻进，在该位置以上1m左右用砂砾石和片石等回填，待沉积密实后重新冲钻。

3 结语

在溶洞地区进行冲孔桩施工经常会遇到坍塌问题，特别是地下溶洞串联一起的，不但会存在安全隐患，且容易出现混凝土超灌现象。为了更高效成孔率，部分灌注桩采用钢护筒措施成孔，部分溶洞多的部位进行预处理来保证工程桩质量和施工安全。溶洞地区的钻孔灌注桩施工过程比较复杂，所以施工前要做好施工准备工作，准确了解其地质资料，选择合适的钻孔机具和施工方法，做好施工中的质量保证措施，这样才能保证其施工质量，提高施工过程的安全性和稳定性。