巖溶地區(qū)沖孔灌注樁混凝土超灌問題防治措施

1、巖溶地區(qū)沖孔灌注樁混凝土超灌問題防治措施歡邈下載摘要】桂林山水甲天下，屬典型的喀斯特地貌（又稱巖溶地貌）。這種巖溶地貌地下富含大量溶洞、溶溝、溶槽，地基基礎(chǔ)處理 復(fù)雜。由于沖孔灌注樁具有穿透能力強、單樁承載力高的特點，因此， 桂林地區(qū)高層建筑大多采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)處理形式。在巖溶地區(qū)，由 于其進行沖孔灌注樁施工時，對單樁承載力以及完整性有著較高的要 求，因此，具有更大的施工難度，在施工過程中往往會出現(xiàn)一系列問題, 其中較為突出的便是沖孔灌注樁超灌問題。本文就針對巖溶地區(qū)沖孔灌 注樁混凝土超灌問題防治措施進行研究與分析。關(guān)鍵詞】巖溶地區(qū)；沖孔灌注樁；超灌；防治措施1、沖孔灌注樁的特點沖孔灌注樁是

2、灌注樁的一種，采用沖擊鉆機或卷揚機懸吊沖擊鉆頭 （又稱沖錘）到一定高度，然后上下反復(fù)沖擊，依靠沖擊鉆頭自由下落 產(chǎn)生的強大沖擊力將土層或巖石層破碎而成樁孔，部分碎渣和泥漿擠入 孔壁中，大部分成為泥渣，利用泥漿循環(huán)原理將泥渣排出孔內(nèi)，最后在 孔內(nèi)安裝鋼筋籠并采取水下灌注方式澆注混凝土。其優(yōu)點主要為樁長和 直徑可按設(shè)計要求變化自如、樁端可進入持力層或嵌入巖層、單樁承載 力大、施工采用水下作業(yè)以及能穿透任何復(fù)雜的巖層等。因此巖溶地區(qū) 建高層建筑特別適合采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)處理形式。然而，它也存在著 一定程度上的弊端，主要有：灌注樁成孔工藝較復(fù)雜，操作要求較嚴(yán)， 易發(fā)生質(zhì)量事故，造價較高，工期長及易對環(huán)

3、境造成污染等，其次其所 產(chǎn)生的泥漿還需尋找特別的填埋場。其中造價高最主要的原因就是沖孔 樁混凝土的超灌問題。2、沖孔灌注樁混凝土超灌問題原因分析一般情況下，造成沖孔灌注樁混凝土超灌問題的原因主要有如下三 個方面：沖孔樁施工過程中未控制好樁徑，造成實際成孔樁徑遠大于設(shè)計 樁徑，因此自然會產(chǎn)生超灌現(xiàn)象。主要原因一是樁機操作手打錘不夠熟 練，垂直度控制不好。二是施工過程中遇半邊巖鉆錘不水平錘擊，未及 時加片石回填予以糾正鉆錘，造成成孔樁徑過大。三是樁機就位不水平, 在沖孔時水平擺動。四是樁機老化變形，樁塔及吊錘均不能調(diào)平。桂林 地區(qū)在此種情況下充盈系數(shù)一般不超過2。因高層建筑均設(shè)有地下室及電梯井，在

4、灌注樁混凝土澆注中一般 都留有4米以上的空孔，施工規(guī)范規(guī)定樁頂超灌量一般為0.5M。但實 際施工中要控制在這一標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，有很大的難度。這是因為澆注水下混 凝土?xí)r，第一斗混凝土在導(dǎo)管上部混凝土的強大壓力下被擠出導(dǎo)管底 口并流向樁孔底四周，與樁孔內(nèi)未清理干凈的沉渣及泥漿相互摻合形 成一定厚度的浮漿層。當(dāng)導(dǎo)管埋入足夠深度時，后續(xù)灌入的混凝土總 是將已灌入混凝土往前或往上推動，導(dǎo)致第一斗混凝土總是處在樁的 最上層，最終在樁頂凝固成浮漿、沉渣的混雜層。由于混雜層的混凝 土強度低，達不到設(shè)計要求的混凝土標(biāo)號，施工時須完全鑿除，因此 這屬于混凝土超灌部分。而混雜浮漿層的厚度應(yīng)該取決于孔內(nèi)清渣程度 及導(dǎo)管埋置

5、深度，清渣程度又受各種條件的制約，導(dǎo)管埋置深度卻與操 作手的水平及責(zé)任感有關(guān)，因此混雜浮漿層的厚度在實際施工中不易把 握。既要保證樁頭質(zhì)量，又要預(yù)留混凝土防止遇溶洞往下塌陷的高度， 所以要控制在理想超灌高度非常困難。目前混凝土超灌量一般在0.8M 以上，多者甚至達4M以上，既浪費材料，又延誤工期。由于巖溶地區(qū)地下含有很多溶洞、溶溝、溶槽，而沖孔樁成孔是 采用泥漿護壁，在灌注樁混凝土?xí)r由于混凝土的過大側(cè)壓力導(dǎo)致泥漿護 壁塌陷，大量的混凝土流入溶洞、溶溝及溶槽中，造成十分嚴(yán)重的超灌 現(xiàn)象。桂林地區(qū)在此種情況下充盈系數(shù)經(jīng)常會超過5有時甚至達10,這 明顯地增加了工程造價。3、巖溶地區(qū)沖孔灌注樁混凝土

6、超灌問題防治措施3.1關(guān)于第一類超灌問題主要是嚴(yán)格控制成孔質(zhì)量。鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量的優(yōu)劣會對樁的混 凝土灌量造成影響，只有對成孔的質(zhì)量進行有效的保證，才能夠促使混 凝土澆注順利完成，最終提高灌量的精確性。針對這一問題，可以采取 如下幾項措施：是對樁機操作手進行技能培訓(xùn)。使其熟練掌握打錘的操作要領(lǐng)。 施工中嚴(yán)格控制好垂直度。對于項目管理人來說，應(yīng)當(dāng)做好地質(zhì)調(diào)查工 作，對巖溶地區(qū)的地質(zhì)特征進行充分的了解，并將具體技術(shù)細化，詳細 地講解給樁機操作人員聽。要具體到什么時候采用輕錘，什么時候采用 重錘等，這樣一來，相關(guān)的樁機操作人員在進行操作時就會有意識的去 控制，從而提高成孔質(zhì)量。是施工過程中遇半邊巖

7、及時回填片石以糾正鉆錘。所回填片石密 度要求大于或等于半邊巖的密度。是對樁機進行精確定位并墊平固定，保證沖孔時不產(chǎn)生水平方向 擺動。是進場施工前對樁機進行嚴(yán)格檢查，對有老化變形、無出廠合格 證等質(zhì)量問題的拒絕進場，可以使用的樁機也要進行嚴(yán)格的調(diào)試，將樁 機系統(tǒng)誤差減至最小。3.2關(guān)于第二種超灌問題首先是混凝土澆灌前將孔底沉渣清除干凈，項目技術(shù)人員及監(jiān)理人 員需親自參加驗孔，確保干凈后才允許澆灌混凝土。其次就是控制好第 一斗混凝土澆灌量及導(dǎo)管埋深等指標(biāo)，這樣形成的樁身質(zhì)量必然好，樁 頂?shù)幕祀s浮漿層會很薄。再就是實際施工中若樁頂較高即空孔較小時， 采用竹桿或木材等直接測定混凝土面標(biāo)高，應(yīng)該說是比較

8、直觀地控制 最后一次灌入量。若樁頂較低即空孔較大時，可以用帶特制鐵塊的繩 子測量。從桂林某高檔小區(qū)的12棟高層住宅樓工程證實，采用上述方 法測定混凝土面標(biāo)高來控制最后一次灌入量，能收到較好的經(jīng)濟效益。 另外關(guān)于預(yù)留混凝土防止遇溶洞往下塌陷的問題如果采用后續(xù)包不銹 鋼網(wǎng)方法，完全可以不用考慮，因此在此不再贅述。3.3關(guān)于第三種超灌問題對超前鉆勘察資料及沖孔記錄進行認(rèn)真分析，確定該樁混凝土灌 注是否會存在嚴(yán)重超灌風(fēng)險。如存在風(fēng)險有兩種方案可選：一是采取變 更樁基形式。如樁長小于10米的樁可改成人工挖孔樁處理。人工挖孔 柱不僅施工工期短，質(zhì)量可靠，造價低，而且不產(chǎn)生超灌現(xiàn)象。缺點是 如果樁過長、地下

9、水位過高且地下水特別豐富則只能采用沖孔灌注柱施 工。二是如果不能變更樁基形式則采用下面要提到的措施進行處理。為 了提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，建議在進行超前鉆勘察時，如樁徑超過1.2 米，每樁鉆2孔勘察；超過1.6米，每樁鉆3孔勘察，并保證每樁鉆孔深度一致。適當(dāng)延長混凝土澆灌時間間隔，兩泵車混凝土澆注時間間距可調(diào)整至40-120分鐘之間，以保證澆注后混凝土能適當(dāng)硬 化，減少混凝土注入溶洞的量。同時調(diào)整混凝土的坍落度，正常情況下 沖孔灌注樁的混凝土坍落度為180mm,當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土超灌較多時，調(diào) 整其坍落度至150mm左右，減緩混凝土注入溶洞的速度。此乃混凝土 超灌最常用的措施之一。加設(shè)鋼護壁。由于泥漿

10、護壁強度不高，混凝土澆注時產(chǎn)生很大的 側(cè)壓力，導(dǎo)致溶洞部位護壁塌陷。采用鋼護壁，可防止這種情況發(fā)生， 有效控制混凝土超灌現(xiàn)象。但鋼護壁施工工期長，施工工藝復(fù)雜，成本 高。只有當(dāng)樁長過長，溶洞過大且復(fù)雜的情況下，才會選用此做法。鋼筋籠外包不銹鋼絲網(wǎng)。具體做法如下：在原有鋼筋籠的基礎(chǔ)上 外加一層14鋼筋籠與原鋼筋籠連接，外籠直徑為原設(shè)計樁徑大小，其 主筋數(shù)量為原鋼筋籠的1/2,外繞不銹鋼密目網(wǎng)2道，網(wǎng)孔3mm以內(nèi)， 每層搭接長度為300mm,上下兩層鋼絲網(wǎng)也應(yīng)錯開半幅纏繞，宜自下 而上環(huán)繞。搭接處采用14#鐵絲綁扎，不銹鋼絲網(wǎng)外采用6螺旋箍筋固 定，螺旋箍筋與不銹鋼絲網(wǎng)及主筋采用14#鐵絲綁扎牢固

11、。沖孔樁徑也 應(yīng)比原設(shè)計增大200mm。具體做法詳圖。我們在桂林地區(qū)采用此種處 理方法后，混凝土超灌現(xiàn)象得到有效控制，充盈系數(shù)基本上可以控制在 2以內(nèi)，大大節(jié)省了工程造價。根據(jù)我們事先預(yù)估，采用此種處理措施 如果施工不當(dāng)理論上會造成鋼筋籠內(nèi)水泥漿流失，導(dǎo)致混凝土離析。因 此在澆灌混凝土?xí)r暫停旁邊施工（如沖孔樁、人工挖孔樁施工、抽水機 排水等），以免人為造成地下水流動。從樁抽芯檢查結(jié)果來看，混凝土 成型質(zhì)量完好，沒有混凝土離析現(xiàn)象發(fā)生，樁進行靜載檢測試驗也滿足 設(shè)計要求。此種處理方法因為經(jīng)濟合理，樁質(zhì)量可靠，在桂林得到廣泛 應(yīng)用。鋼筋籠外包鐵皮或鋁皮。具體做法與鋼筋籠外包不銹鋼絲網(wǎng)相 同，也是先加工外籠，再進行包裹。但此種方法存在鐵皮或鋁皮與土層 或巖石結(jié)合不好缺點，且灌注后的樁芯混凝土經(jīng)抽芯檢查質(zhì)量不能完全 保證。另外其造價也比包不銹鋼絲網(wǎng)高，因此得不到推廣應(yīng)用。鋼筋籠外包密目安全網(wǎng)或彩條布。具體做法為直接在鋼筋籠外包 裹，無須增加鋼筋外籠，只是在纏繞安全網(wǎng)或彩條布時，適當(dāng)預(yù)留點長 度，以保證灌注混凝土?xí)r主筋有足夠的保護層。其沖孔樁徑也不必加大。