岩溶地区冲击成孔灌注桩施工常见问题浅析

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2011-04-22 08:07 热度:

  摘要:本文通过岩溶地区某工程施工实例,阐述了在岩溶地区采用机械冲击成孔灌注桩施工时,遇桩位偏移、漏浆、桩孔涌水、卡钻等一系列问题的施工处理方法综合分析,望对岩溶地区进行冲击成孔灌注桩施工工程质量控制和预防有所指导,以供同行作参考、借鉴。
  关键词:岩溶地区;冲击成孔灌注桩;桩位偏移;漏浆;涌水;断桩
  1工程概况
  贵阳市某商住1#、2#、3#楼,地下一层,地上19层,建筑面积为38481.09m2,设计为框肢---剪力墙结构,最大柱荷载为6000KN,地基基础型式采用桩基础,桩型选用机械冲击成孔灌注桩,桩端持力层为中等风化白云岩,桩径为φ800mm、φ1000mm和φ1200mm共3种规格,桩长从4.9m到22.80m不等。
  2施工过程中遇到的问题及应对措施
  2.1桩位偏移
  冲击成孔施工施工过程中,若桩位偏移量过大,一方面基桩功能上将不能满足承受设计荷载使用;另一方面易在孔壁上产生台阶,最终影响钢筋笼的安放。纠偏是岩溶地区机械冲击成孔灌注桩施工最为频繁的工作,贯穿于整个成孔过程,其方法是否得当关系到基桩施工的质量和进度。
  因场地内岩溶作用较为强烈,表部基岩面起伏变化较大、基岩临空面较为突出,溶沟、溶槽、石芽等岩溶形态较为明显,岩土并存现象较为普遍,以致成孔过程中常出现偏孔现象。为此,本次在施工3-9#桩时,当冲击成孔穿越上覆土层或溶洞填充物接触溶洞顶部时,发现主绳摆动幅度变大、钻机振动强烈、成孔速度明显降低,此时应立即提起冲击锤头,并向孔中抛入粒径300~500mm左右的坚硬片石和块状粘土,填至偏孔上方1.5~2.0m,然后重新调整钻机平衡、保持冲锤平稳,以45cm小冲程冲击,待冲击到原位后,再次抛入相同配比的混合物至偏孔上方1.0~1.2m,采用80cm大冲程冲击成孔。但施工3-20#桩时,经反复抛填仍难以控制桩位偏移,采取掏渣清孔,用C20混凝土浇注回填至偏孔上方2.0~3.0m,待7d后再冲击成孔。
  2.2漏浆
  漏浆现象在具连通性溶蚀裂隙、溶洞或溶洞群发育地段极易发生。冲击成孔过程中,若发生桩孔内泥浆液面下降渗漏,孔内压力损失,产生孔壁坍塌;灌注混凝土过程中,受浇注混凝土侧压力作用,溶洞充填物被混凝土最大限度地置换,大量混凝土会沿溶蚀裂隙或溶洞通道渗漏,产生混凝土液面回落,形成桩长不够。
  如本次施工3-72#桩时,当冲击锤头击穿溶洞顶板时,仅3min时间,桩孔内泥浆液面突然下降了16m,漏浆量达到28.0m3,由于工程技术人员对地质资料的认真分析,预测施工情况,当漏浆发生时,及时将事先准备好的粘土编织袋、袋装水泥及片石集中抛填,从而避免孔壁坍塌,冲击钻机倾覆事故发生。
  如2-15#、2-64#、3-59#桩所处地段溶洞发育规模较大、连通性较好(见图1),通过冲击成孔后浇注混凝土,大量溶洞充填物被置换随泥浆排除桩孔外,混凝土液面回落先后发生3次,混凝土超灌现象较为明显,充盈系统达3.46。
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  图1
  2.3桩孔涌水
  岩溶地区场地内的地下水类型主要为基岩岩溶水,微具承压性,主要赋存于下伏基岩的溶蚀裂隙或溶蚀洞穴中,水量的大小取决于基岩裂隙的发育程度及连通性,水量差异性大。冲击成孔过程中若揭露岩溶水通道,桩孔中会产生涌水现象,如2-34#桩冲击成孔至15.30m时,突然桩孔内浆液上升外溢、泥浆浓度降低,回填粘土50m3,仍出现从桩孔向上涌水现象,经跟踪量测2小时共塌孔3m,不可继续进行施工。本着“以疏不堵”的治理思路,在其周围2.5m范围内布置3个φ200降水井,以降低地下水压力并达到防止涌水目的,确保冲击成孔继续,避免浇注混凝土受涌水压力冲洗发生离析不合格基桩。
  2.4卡钻
  卡钻现象在本次施工过程中也常有发生,若冲击锤被卡在桩孔内无法取出,以致会使桩孔报废,桩位调整变动补桩,经济损失极大。为此,钻机操作人员应随时观察冲机负荷和主绳摆动情况,严格按照机械冲孔工艺操作,特别是在冲击穿越岩溶强发育地段,距溶洞顶板以上30~50cm处改变冲孔冲程和冲击次数,采用慢打轻击。若一但发生冲击锤被卡住后,应谨防强行提主绳,强扭和操作不当使钢丝绳断裂而增加处理难度,同时应及时测量冲锤被卡标高,查明原因采取以下相应对策:
  (1)慢试法:冲锤卡在中间任何部位时,应将主绳缓放--收紧--缓放--收紧,反复进行使冲锤旋转从原位提出。该工程曾采用此法处理了2-16#桩的卡锤事故。
  (2)冲击法:将主绳放松3~5m,用冲击锤副绳吊一重物向下冲击冲锤,使之产生松动,主绳重复慢试法,施工中采用此法处理了3-1#桩的卡锤。
  (3)水下松动爆破法:测准冲击锤被卡高度后,迅速将乳化防水炸药捆成两组,加配重对称放入冲锤刃脚部位,药量视地质情况而定,根据卡锤类型决定将药竖立或水平放置,之后将钻机主绳带紧,采用电雷管起爆。采用此法处理了3-49#、3-52#、2-33#桩的卡锤,成功率达100%,未发生任何孔壁坍塌、落石等不良现象。
  2.5断桩
  灌注水下混凝土是冲击孔成桩的关键阶段,往往由于材料配制、导管装置不当及质量管理疏忽,以致出现断桩施工质量问题,断桩缺陷处理起来时间长、难度大。为了减少该事故的发生,在灌注混凝土施工时可采取如下预防措施:
  (1)灌注混凝土必须具备良好的和易性,测定塌落度为180~220mm,最好选用商品混凝土;
  (2)导管壁厚不小于3mm,直径为200~250mm,底管长度不宜小于4m,接头采用双螺纹方扣快速接头;
  (3)导管使用前应试拼装、试压,试水压力为0.6~1.0MPa;
  (4)导管底部至孔底的距离为300~500mm,保证足够的混凝土储备量,导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.80m;
  (5)保证灌注混凝土施工的连续性,准确测量导管埋深及管外混凝土灌注面的高差,导管埋入混凝土深度为2~4m;
  (6)控制最后一次灌注量,确保凿除浮浆后暴露的桩顶混凝土强度到达设计等级;
  (7)加强施工质量控制,确保各岗位人员、各工序正常运行。

  施工过程中发生断桩,应及时认真组织人员补救处理,准确量测断桩混凝土面,重新计算装置导管长度,将导管下沉到已灌混凝土顶面以上大约10cm处,储备足够的混凝土,当漏斗内混凝土下落填满导管的瞬间,将导管压入已灌混凝土顶面以下,即完成湿接桩。
  若断桩发生时间较长还无法补救处理,灌注混凝土已超过初凝时间,只好采用接桩处理,即采用比桩径略大的混凝土管或钢管一节节接起来,直到沉到断桩位置以下0.5m处,清除泥浆及掺杂泥浆的混凝土,露出良好的混凝土面并对其凿毛,清除钢筋上泥浆,然后以混凝土管或钢管为模板浇筑混凝土。
  4结论
  综上所述,岩溶地区采用冲击成孔灌注桩施工工艺进行施工较为可行,施工过程中常见问题主要为:桩位偏移、漏浆孔壁坍塌、混凝土渗漏短桩、桩孔内涌水、卡钻及断桩,对于施工中产生问题的原因和处理办法、防治措施已结合工程实例给出,希望对困惑于此类问题的工作人员有所帮助。当然,岩溶地区所处地质环境条件复杂,文中所提到的岩土工程问题仅是浩瀚冰山一角,在复杂的特定环境中,如何采取有效的施工工艺和措施保证工程质量,有待于我们继续努力探寻。
  参考文献:
  [1]中华人民共和国国家标准《建筑地基苊设计规范》GB50007-2002.中国建筑工业出版社;
  [2]中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008.中国建筑工业出版社;
  [3]《灌注桩基础技术规程》(YSJ212-92,YBJ42-92),北京,中国计划出版社,1993。
  [4]桩基工程手册,中国建筑工业出版社;
  [5]刘翼全.特殊地质条件下的桩基施工[J].建筑施工;

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