巖溶地區(qū)鉆(沖)孔灌注樁的溶洞處理技術(shù)(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上巖溶地區(qū)鉆（沖）孔灌注樁的溶洞處理技術(shù)作者：于明遠(yuǎn) 陳守輝 許陸生一、 工程概述肇慶市氣象雷達(dá)信息處理中心工程總建筑面積為5324.4，共四層。樁基采用鉆（沖）孔灌注樁，樁徑有800和1100兩種，樁長約為2048 m，單樁豎向承載力特征值分別為2000KN和3500KN，樁端持力層為微風(fēng)化石灰?guī)r。樁基施工時(shí)樁端必須穿越溶洞，全面嵌巖，入巖深度500mm，并確保樁端下有三倍直徑的完整基巖。二、 地質(zhì)情況為進(jìn)一步查明樁端持力層的巖溶發(fā)育情況和埋藏深度，以指導(dǎo)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工，甲方委托有資質(zhì)的鉆探公司對樁位進(jìn)行超前鉆探工作。樁位超前鉆孔86個(gè)，揭露發(fā)育溶洞鉆孔69個(gè)，見洞

2、率達(dá)80%，其中有45個(gè)鉆孔揭露兩層或多層溶洞，占揭露巖溶鉆孔的65%。溶洞頂板厚度為0.104.80米，巖石多已中風(fēng)化，裂隙較發(fā)育。溶洞多呈串珠狀，單個(gè)溶洞高度變化在0.209.80米，多在2米之內(nèi)，洞內(nèi)多呈全充填，部分呈半充填和空洞，充填物為軟塑粘土及少量中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r碎塊。三、 工程施工的特點(diǎn)、難點(diǎn)1、本工程地下石灰?guī)r巖面起伏大、巖溶較發(fā)育，溶洞大小、形狀、埋深、充填狀況都不盡相同，對樁基礎(chǔ)施工的影響程度較大。2、巖溶地區(qū)基礎(chǔ)施工中，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)涌水、塌孔、卡錘、倒錘、泥漿滲漏、灌注中混凝土外漏等一系列技術(shù)難題。3、地下巖質(zhì)變化大，加上超前鉆鉆孔只有一個(gè)，不能完全反映出樁徑內(nèi)巖質(zhì)的情況，

3、經(jīng)常遇到?jīng)_孔快到終孔標(biāo)高了，但巖樣不全部是微風(fēng)化巖，不能終孔，需重新做超前鉆取樣確定終孔標(biāo)高。 4、快到終孔時(shí)遇到未探出的小溶洞，突然進(jìn)尺很快(達(dá)5060cm)，超過樁底標(biāo)高，需超前鉆取樣重新確定樁底標(biāo)高。5、地質(zhì)資料揭示無溶洞或只有很小的溶洞，但施工中擠破了旁邊大溶洞的洞壁，或小溶洞與旁邊的大溶洞是相連的，出現(xiàn)突然發(fā)生跑漿的情況。 6、施工工期短，樁總長約2400m，工期只有60天，且工程質(zhì)量要求高。四、 溶洞處理的主要措施在巖溶較發(fā)達(dá)的地區(qū)，一般多采用鉆（沖）孔灌注樁。和混凝土預(yù)制樁相比，鉆（沖）孔灌注樁具有損耗少、安全系數(shù)大、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是工期長，造價(jià)較高。針對本工程特點(diǎn)、難點(diǎn)和

4、對比其他溶洞處理的技術(shù)措施，我司決定采用拋投片石及粘土反復(fù)沖砸成孔的溶洞處理方法。（一）溶洞的形式：根據(jù)鉆探資料及現(xiàn)場施工清孔來看，該區(qū)域主要存在兩種形式的溶洞：一類為充填性溶洞。充填性溶洞一般由褐黃色、可塑的粘性土沖填，間或中間間斷夾有小部分灰?guī)r巖塊；當(dāng)鉆孔時(shí)出現(xiàn)此類溶洞時(shí)，能感覺到鉆機(jī)進(jìn)尺突然加快，孔內(nèi)泥漿面緩慢下降，鉆機(jī)錘頭有輕微晃動(dòng)和搖擺。另一類為溶蝕嚴(yán)重的溶洞。此類溶洞一般溶蝕裂隙發(fā)育，溶蝕面清晰。有的呈溶溝槽狀；有的巖芯溶去20%40%；有的為空溶洞，孔內(nèi)有少量漏水。當(dāng)鉆孔時(shí)出現(xiàn)此類溶洞時(shí)，泥漿面會(huì)陡然下降，鉆機(jī)錘頭晃動(dòng)厲害，并伴有傾斜現(xiàn)象。（二）現(xiàn)場施工中出現(xiàn)溶洞的處理方式1、成

5、孔過程中溶洞的處理（1）、技術(shù)人員及鉆機(jī)機(jī)組人員充分掌握地質(zhì)資料情況。每個(gè)孔位的地質(zhì)柱狀圖都單獨(dú)列出，發(fā)給有關(guān)人員，讓他們知道溶洞的位置、大小和充填情況。（2）、工藝流程：施工前對溶洞進(jìn)行分析研究鉆（沖）孔施工溶洞頂上低錘沖打進(jìn)入溶洞投入片石及粘土低錘沖打反復(fù)投入片石及粘土低錘沖打至順利通過溶洞為止。（3）、鉆至離溶洞頂部1 m左右時(shí)，在0.61.0 m范圍內(nèi)變換沖程，采取輕錘沖擊、加大泥漿密度的方法成孔，逐漸將洞頂擊穿，泥漿比重控制在1.6左右，以防卡錘和掉錘。（4）、進(jìn)入溶洞后，提起錘頭，根據(jù)溶洞的大小，將片石拋填至溶洞頂面以上，并加投適量的粘土，然后低錘沖擊，將片石和粘土向溶洞填充積壓，

6、防止泥漿滲漏和塌孔。如遇溶洞過大，需要往復(fù)投石、投粘土，直至孔內(nèi)泥漿面不再下降、錘頭停止晃動(dòng)搖擺，鉆機(jī)進(jìn)尺速度恢復(fù)正常為止。（5）、鉆頭穿越溶洞時(shí)要密切注意大繩的情況，以便判斷是否歪鉆。若歪鉆應(yīng)按1：1的比例回填粘土和片石至彎孔處0.5 m以上，重砸。（6）、對于較大的空溶洞或半充填溶洞，在擊穿洞頂之前，要有專人密切注意護(hù)筒內(nèi)泥漿面的變化。溶洞洞頂擊穿后，樁孔中泥漿會(huì)很快下降，應(yīng)迅速補(bǔ)漿，同時(shí)用鏟車將準(zhǔn)備好的塊石、粘土按1：1的比例拋入，直至孔中的泥漿停止下降，并慢慢上升，此時(shí)可用沖錘進(jìn)行適當(dāng)擠壓，反復(fù)拋塊石、粘土，直至把樁基兩側(cè)的溶洞都填滿或堵死為止，最后補(bǔ)充滿泥漿再重新成孔，溶洞較大的最好

7、等12天后再重新沖孔成樁。 （7）、對于特大型空溶洞，采用拋投片石及粘土復(fù)沖砸的方法無法進(jìn)行處理時(shí)，則采用鉆孔注漿或鋼套筒護(hù)壁的方法進(jìn)行處理。但鉆孔注漿或鋼套筒護(hù)壁的工程造價(jià)很高，不宜多用。采取拋投片石及粘土反復(fù)沖砸成孔的溶洞處理方法在實(shí)際施工中已證實(shí)為有效的處理措施。本工程ZK58樁有三層溶洞呈串珠狀分布，高度分別為2.12m、6.70m和6.00m，溶洞總高度為14.82m。第一、二個(gè)溶洞內(nèi)為軟塑狀粘土和灰?guī)r碎石全充填，第三個(gè)溶洞無充填，為空洞。上部第四系土層厚度24.38m，采用1100mm型鉆頭鉆孔，鉆進(jìn)速度較快，泥漿顏色為黃褐色。進(jìn)入巖層后改用2.0噸重1100mm型沖錘沖巖成孔。上

8、面兩個(gè)溶洞中間巖層間隔只有0.50m，已基本聯(lián)為一體。沖錘進(jìn)入巖面后時(shí)，以0.61.0 m小沖程沖砸。進(jìn)入第一層溶洞后，無漏漿現(xiàn)象，沖錘進(jìn)尺稍微加大，經(jīng)仔細(xì)觀察沖錘的鋼絲繩無擺動(dòng)，孔位無偏斜。為保證固壁良好，向孔內(nèi)投放片石1.0m，以1m左右的小沖程沖進(jìn)。沖進(jìn)1m后，再次投放片石1.5m，其中夾雜投入粘土反復(fù)沖砸。進(jìn)入第二層溶洞后，均采用每沖進(jìn)2m投放片石及粘土1.5m重復(fù)沖進(jìn)的方法，鉆進(jìn)過程中無異常現(xiàn)象發(fā)生。溶洞內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，泥漿比重宜控制在1.6左右。到達(dá)第三層溶洞頂以上1m時(shí)，以0.61.0 m小沖程沖打，沖錘進(jìn)入溶洞后進(jìn)尺加大，泥漿急劇下降，隨即提出沖錘，迅速用泥漿泵反抽泥漿進(jìn)入孔內(nèi)，同時(shí)

9、向孔內(nèi)投入1：1的片石及粘土，直至孔中的泥漿停止下降。此時(shí)用沖錘進(jìn)行適當(dāng)擠壓，反復(fù)拋塊石、粘土，直至把樁基兩側(cè)的溶洞都填滿或堵死為止。靜待2天后重新沖孔，再無漏漿現(xiàn)象，順利通過溶洞。該樁從開鉆到穿過最后一層溶洞，歷時(shí)8天，鉆孔深度42.00m，其中溶洞處理共耗時(shí)6天。溶洞處理拋投片石共計(jì)12m3，粘土8m3。我司采用拋填片石及粘土的方法，成孔質(zhì)量良好。鉆進(jìn)過程中無塌孔、吸鉆、埋鉆及卡鉆現(xiàn)象。沖錘上下自如，無孔斜、縮孔現(xiàn)象。圖一：超前鉆巖芯圖二：ZK58柱狀圖2、澆筑水下砼過程中溶洞的處理成孔中遇到的溶洞經(jīng)過了投入片石和粘土反復(fù)沖砸的處理，在澆筑水下砼的時(shí)候砼的流失量就會(huì)比較少。但有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)混

10、凝土面上升極緩，有時(shí)孔內(nèi)泥漿面還伴有輕微的下降的現(xiàn)象，此時(shí)可判斷為出現(xiàn)溶洞。該溶洞可能靠近孔壁，鉆孔時(shí)由于孔內(nèi)泥漿護(hù)壁等原因，對溶洞沒有產(chǎn)生擾動(dòng)和擠壓，到澆筑混凝土?xí)r，混凝土對孔壁的沖擊和擠壓使該溶洞顯現(xiàn)出來。針對水下混凝土灌注過程中流失的現(xiàn)象，我們采取了以下施工措施： （1）、和商品砼公司溝通，加大混凝土生產(chǎn)和運(yùn)輸能力，兩臺(tái)罐車同時(shí)運(yùn)輸。（2）、加大混凝土初存量，如按正常施工混凝土初存量應(yīng)為1.82.2m3，考慮到溶洞的影響，我們加大初存量為3.0m3，避免因首盤混凝土數(shù)量不夠造成導(dǎo)管埋深不夠而斷樁。 （3）、灌注過程中加大導(dǎo)管埋深，我們一般控制導(dǎo)管埋入深度不小于3m，到達(dá)溶洞位置時(shí)埋管深度

11、不小于5m，防止混凝土由于擠破護(hù)壁后突然下沉，造成斷樁?；炷翍?yīng)連續(xù)澆筑，對混凝土面勤測，拆除導(dǎo)管時(shí)要確?；炷恋穆裆睿匾獣r(shí)須對導(dǎo)管加長；同時(shí)仔細(xì)觀察孔內(nèi)泥漿面，如泥漿面下降過快，則需進(jìn)行補(bǔ)漿。圖三：沖孔施工圖四：混凝土澆筑五、 應(yīng)用效果在超前鉆預(yù)探地質(zhì)的情況下，采取拋投片石及粘土反復(fù)沖砸成孔的溶洞處理方法效果明顯，具有成本低、施工方便及成樁質(zhì)量好等特點(diǎn)。（1）、拋投片石及粘土與鉆孔注漿、鋼套筒護(hù)壁處理溶洞的方法相比較如下表：拋投片石及粘土處理溶洞的方法與其它方法比較表序號項(xiàng)目拋投片石及粘土鉆孔注漿鋼套筒護(hù)壁1工藝工藝簡單，可操作性強(qiáng)工藝復(fù)雜工藝復(fù)雜2靈活性發(fā)現(xiàn)溶洞能及時(shí)處理，邊成孔邊處理樁

12、施工前鉆孔注漿處理溶洞，施工中發(fā)現(xiàn)溶洞不能及時(shí)處理可及時(shí)處理溶洞3成本成本最低，約為鉆孔注漿的75%，鋼套筒護(hù)壁的50%成本較高三者中成本最高4成樁質(zhì)量好較好好（2）、拋投片石及粘土處理溶洞的方法能降低卡錘的可能性，并大大減少水下砼的流失量，以ZK58樁為例，成本分析如下表：ZK58樁成本分析表序號成本項(xiàng)目拋投片石及粘土無采取措施處理溶洞1水下砼數(shù)量及成本47 m3，約45000元約75 m3，72000元2片石及粘土數(shù)量及成本片石12 m3、粘土8 m3，合計(jì)約5000元/3總成本50000元72000元如上表所示，采取拋投片石及粘土處理溶洞的方法可節(jié)約成本30%左右，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。（3）、成樁質(zhì)量好?；靥钇罢惩练磸?fù)沖砸能有效保證樁身完整，無縮頸、樁徑擴(kuò)大的不良現(xiàn)象。本工程樁基礎(chǔ)全部經(jīng)過超聲波檢測，結(jié)果一類樁占98%，無缺陷樁或不合格樁。圖五：樁基礎(chǔ)檢測報(bào)告圖六：