喀斯特地貌的旋挖樁施工

喀斯特地貌的旋挖樁施工摘要：我國(guó)幅員遼闊，擁有多種多樣的地貌特征，其中喀斯特地貌廣泛分布于我國(guó)的渝北、貴州及廣西等地。在喀斯特地貌進(jìn)行的各類(lèi)施工都難以取得理想的效果，這是由于喀斯特地貌中常常伴有強(qiáng)度極高的強(qiáng)溶蝕帶巖溶問(wèn)題，而巖溶導(dǎo)致的柱基巖面高差可達(dá)5m以上，因此目前在喀斯特地貌工程施工時(shí)常常使用旋挖樁技術(shù)來(lái)保證施工質(zhì)量，但地下的淤泥軟土、孤石等會(huì)干擾旋挖施工的進(jìn)行。近年來(lái)施工人員優(yōu)化了喀斯特地貌旋挖施工技術(shù)并取得了較好的效果。關(guān)鍵詞：喀斯特地貌；旋挖樁施工；成孔引言：隨著工程施工技術(shù)的不斷升級(jí)，越來(lái)越多的新型技術(shù)被應(yīng)用到實(shí)際施工之中，其中旋挖樁施工近年來(lái)因其良好的施工質(zhì)量得到了廣泛的應(yīng)用，但是在喀斯特地貌使用旋挖樁技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)受限于地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)施工質(zhì)量并不理想，研究人員也結(jié)合喀斯特地貌結(jié)構(gòu)特征及旋挖樁施工技術(shù)實(shí)際優(yōu)化了實(shí)際施工過(guò)程，本文也將對(duì)此進(jìn)行分析并探討施工改進(jìn)措施。一、 喀斯特地貌及旋挖樁施工簡(jiǎn)析喀斯特地貌主要分布于我國(guó)的西南地區(qū)，在廣西也廣有分布?？λ固氐孛仓袔r石硬度通常較高且容易破碎，與此同時(shí)常常伴有溶洞結(jié)構(gòu)導(dǎo)致下方土層中含水量較高且易于流動(dòng)，這也為施工過(guò)程帶來(lái)了極大的難度。喀斯特地貌處的巖體結(jié)構(gòu)大多是由水溶性物質(zhì)組成的，因此在水體長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕作用下其地表才呈現(xiàn)出獨(dú)特的喀斯特地貌特征，同時(shí)具有溶蝕性能的水體對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的侵蝕并非僅僅發(fā)生在表層，巖體下部也會(huì)由于侵蝕作用出現(xiàn)溶洞，同時(shí)喀斯特地貌下層土體大多含水量較高且具有淤泥軟土層，其自身流動(dòng)性較強(qiáng)，這也會(huì)為后續(xù)的施工帶來(lái)不利的影響［1］。除了主要的侵蝕作用外，喀斯特地貌地區(qū)的巖體還會(huì)受到流水的沖蝕，同時(shí)會(huì)在外界作用下發(fā)生塌陷，最終喀斯特地貌的地質(zhì)特征是多種外部作用的綜合結(jié)果，這也為施工過(guò)程帶來(lái)了難題。旋挖樁施工技術(shù)是目前常見(jiàn)的施工方法，其是通過(guò)旋挖樁的灌注來(lái)提升施工位置地層的強(qiáng)度及支護(hù)能力，可以有效改善施工環(huán)境并提升施工過(guò)程的安全性。旋挖樁施工中施工人員首先需要對(duì)施工位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘測(cè)并選用適宜的鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔，成孔結(jié)束后則可以在開(kāi)孔位置安裝定位鋼護(hù)筒來(lái)保障孔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，當(dāng)鋼護(hù)筒定位結(jié)束后便可以鉆探到設(shè)計(jì)深度并清渣，最終放入鋼筋籠利用導(dǎo)管注漿便可以完成旋挖樁施工過(guò)程。當(dāng)在喀斯特地貌地區(qū)使用旋挖樁施工技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，首先由于喀斯特地貌的特點(diǎn)其承載能力較弱，部分位置難以滿(mǎn)足旋挖鉆機(jī)施工的支撐要求，這也限制了旋挖樁的布置區(qū)域，同時(shí)在后續(xù)鋼護(hù)筒定位及鉆探施工中，由于喀斯特地貌下方的溶洞結(jié)構(gòu)其過(guò)程并不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)塌陷等問(wèn)題從而干擾旋挖樁的澆筑施工［2］。另外在喀斯特地貌處進(jìn)行建筑工程施工時(shí)，由于其自身的地質(zhì)條件極不利于施工進(jìn)行，在使用旋挖樁技術(shù)進(jìn)行前期地質(zhì)改良時(shí)的工作量較之于其他地形也要大很多，旋挖樁基礎(chǔ)更深其樁徑也更大，這也使得旋挖樁施工整體過(guò)程難度更高，因此目前旋挖樁施工技術(shù)在喀斯特地貌地區(qū)的實(shí)際效果并不理想。二、 喀斯特地貌旋挖樁施工措施分析在喀斯特地貌使用旋挖樁施工技術(shù)時(shí)，施工人員首先需要做好前期的準(zhǔn)備工作，在施工前工程設(shè)計(jì)人員需要對(duì)施工位置周邊的地質(zhì)及水文條件進(jìn)行全面的勘察，了解施工位置的地層分布及地下水狀態(tài)，從而準(zhǔn)確掌握當(dāng)?shù)氐目λ固氐孛蔡卣鳎⒏鶕?jù)勘察結(jié)果合理優(yōu)化旋挖樁施工設(shè)計(jì)。同時(shí)施工設(shè)計(jì)人員還需要對(duì)工程周邊已有的建筑及地下管線(xiàn)分布狀態(tài)進(jìn)行調(diào)查，在喀斯特地貌地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)由于喀斯特地貌地質(zhì)條件一般較差，因此施工中帶來(lái)的地質(zhì)波動(dòng)極易對(duì)周邊造成干擾，施工設(shè)計(jì)人員也需要充分考慮這一問(wèn)題，當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)自身存在裂縫、塌陷等質(zhì)量問(wèn)題時(shí)要預(yù)先做好加固等工作，避免由于暗挖樁施工導(dǎo)致其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損壞。在勘察結(jié)束之后，施工人員需要結(jié)合初期的樁基布置對(duì)施工位置進(jìn)行測(cè)量，由于喀斯特地貌自身結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且極易受到外界因素的影響，因此在測(cè)量過(guò)程也需要進(jìn)行優(yōu)化。首先隨著信息化技術(shù)的不斷升級(jí)，在施工測(cè)量時(shí)可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建立完善的測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)，其可以根據(jù)原始平面設(shè)計(jì)圖合理設(shè)置軸線(xiàn)、定位點(diǎn)，同時(shí)還可以錄入各定位點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)。而且使用數(shù)據(jù)庫(kù)后還可以同時(shí)分析之前的地質(zhì)勘察信息，這樣不僅可以通過(guò)三維模型的建立模擬施工位置狀態(tài)也可以結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)的變化分析施工過(guò)程對(duì)地質(zhì)狀態(tài)的干擾，便于工程設(shè)計(jì)人員及時(shí)調(diào)整施工安排［3］。隨著人們對(duì)于施工測(cè)量工作要求的日益嚴(yán)苛，在測(cè)量時(shí)測(cè)量人員需要全面地檢查測(cè)量?jī)x器的工作狀態(tài)，同時(shí)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定的要求完成測(cè)量操作，避免人為因素對(duì)測(cè)量結(jié)果精度的干擾。另外在施工開(kāi)始后測(cè)量人員也需要對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行校準(zhǔn)，例如在開(kāi)孔作業(yè)時(shí)需要利用樁心位置數(shù)據(jù)對(duì)模板進(jìn)行校正，在后續(xù)的施工中也可以結(jié)合十字控制網(wǎng)利用樁孔中心線(xiàn)控制施工過(guò)程精度。在測(cè)量結(jié)束之后，便可以進(jìn)行旋挖樁施工了。首先需要進(jìn)行成孔作業(yè)，目前常用的成孔方法有人工開(kāi)挖成孔及爆破成孔兩種模式，由于喀斯特地貌自身結(jié)構(gòu)較為脆弱,因此現(xiàn)階段的施工以人工開(kāi)挖成孔為主，當(dāng)遇到孤石及基巖等結(jié)構(gòu)時(shí)可以輔以局部爆破進(jìn)行第一節(jié)的開(kāi)孔施工。在人工開(kāi)挖成孔施工過(guò)程中，施工人員需要嚴(yán)格控制開(kāi)孔截面面積，該面積為旋挖樁直徑與后續(xù)護(hù)壁厚度之和，在施工中該截面尺寸誤差應(yīng)控制在5cm之內(nèi)。人工挖掘的土方需要被及時(shí)清理，當(dāng)前在施工中通常于孔邊搭立支架并借助自動(dòng)提升裝置運(yùn)輸土方，由于喀斯特地貌極易因外部干擾而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變化，因此為了保障成孔施工的精度土方需要被及時(shí)運(yùn)離，同時(shí)當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)經(jīng)過(guò)及大型施工設(shè)備作業(yè)時(shí)應(yīng)停止成孔施工并做好保護(hù)措施，避免孔結(jié)構(gòu)受到影響而變形。在第一節(jié)成孔施工結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行護(hù)壁施工，當(dāng)前在喀斯特地貌旋挖樁施工中使用的混凝土護(hù)壁大多使用鋼板利用U型螺栓進(jìn)行連接，當(dāng)上層護(hù)壁施工結(jié)束后立即拆除安裝于下方，這樣循環(huán)利用可以大大節(jié)約施工成本并提升施工效率。第一節(jié)護(hù)壁施工時(shí)其高度應(yīng)至少超過(guò)地表30cm，當(dāng)其拆除時(shí)施工人員則應(yīng)立即在孔壁內(nèi)部設(shè)置軸線(xiàn)作為樁深及樁頂標(biāo)高的參考［4］。而由于喀斯特地貌地層組成較為復(fù)雜，施工人員需要結(jié)合地層實(shí)際狀態(tài)合理調(diào)節(jié)每一節(jié)護(hù)壁的高度。例如當(dāng)成孔過(guò)程中遇到溶洞結(jié)構(gòu)及富水砂層時(shí)，護(hù)壁高度應(yīng)調(diào)節(jié)為50cm，同時(shí)為了保障每節(jié)護(hù)壁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，單節(jié)護(hù)壁施工應(yīng)連續(xù)完成。在初期的成孔作業(yè)完畢之后，當(dāng)下旋挖樁施工中開(kāi)孔及鉆孔大多使用選鉆機(jī)完成，大大簡(jiǎn)化了施工過(guò)程，同時(shí)選鉆機(jī)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化控制，利用車(chē)載電腦施工人員可以準(zhǔn)確控制選鉆機(jī)的鉆孔作業(yè)狀態(tài)，有效保障選鉆機(jī)鉆孔作業(yè)的深度及垂直度。但是由于選鉆機(jī)自身質(zhì)量通常較大，喀斯特地貌自身的支撐能力難以滿(mǎn)足其施工需要，施工人員需要在選鉆機(jī)施工前測(cè)試施工位置地表的支撐能力，并結(jié)合需要進(jìn)行地質(zhì)改良作業(yè)，同時(shí)也可以在選鉆機(jī)下方加入鋼板以提升其與地面的接觸面積從而降低壓強(qiáng)，保證作業(yè)的安全。使用選鉆機(jī)作業(yè)時(shí)首先需要調(diào)整鉆機(jī)的位置，并利用鉆桿上的傳感器獲取鉆桿的X軸、Y軸位置狀態(tài)，操作人員則需要通過(guò)電動(dòng)手柄調(diào)節(jié)鉆桿的垂直度，其夾角誤差應(yīng)小于5°以確保鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔順利完成。使用選鉆機(jī)進(jìn)行后續(xù)的鉆孔作業(yè)時(shí)，首先需要將鉆頭置于作業(yè)面并清零以記錄初始位置，隨后操作人員便可以利用智能化操作系統(tǒng)準(zhǔn)確掌握鉆頭的鉆孔位置并加以調(diào)節(jié)，與此同時(shí)施工人員可以通過(guò)動(dòng)力頭壓力、主卷壓力及加壓壓力全面掌握選鉆機(jī)的鉆孔狀態(tài)。通過(guò)對(duì)選鉆機(jī)鉆孔狀態(tài)的監(jiān)控與分析操作人員可以第一時(shí)間了解喀斯特地貌下方地層的狀態(tài)變化并及時(shí)調(diào)節(jié)選鉆機(jī)工作模式。例如當(dāng)遇到易縮徑地層時(shí)，為了保障孔徑符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)適當(dāng)提升掃孔次數(shù)，而當(dāng)遇到塑性較好的地層時(shí)則可以提升鉆孔速率。除了以上的常見(jiàn)地層外，由于水體的侵蝕及沖蝕在喀斯特地貌地區(qū)地下常常存在卵石層，卵石層會(huì)嚴(yán)重影響鉆孔施工的進(jìn)行，施工人員需要勘察卵石層卵石粒徑并根據(jù)粒徑大小合理選用適宜的鉆頭以保障鉆孔施工的順利進(jìn)行。在施工中選鉆機(jī)操作人員需要對(duì)鉆孔作業(yè)過(guò)程加以記錄并將各地層條件錄入工程地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)之中，工程設(shè)計(jì)人員也可以結(jié)合鉆孔位置的地質(zhì)條件進(jìn)行旋挖樁設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)。在鉆孔施工結(jié)束后，施工人員需要進(jìn)行嚴(yán)格的終孔質(zhì)量驗(yàn)收以確保其滿(mǎn)足旋挖樁澆筑需要，檢查人員首先需要結(jié)合設(shè)計(jì)方案檢查終孔的深度及尺寸，隨后應(yīng)對(duì)孔底巖體的承載能力進(jìn)行測(cè)試，在其承載能力符合澆筑施工要求后再進(jìn)行釬探，保證其巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后方可進(jìn)行樁基擴(kuò)大頭施工，施工完畢驗(yàn)收后立即使用C20混凝土封底保持孔底結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。而在進(jìn)行旋挖樁主體澆筑施工之前，施工人員還需要進(jìn)行清渣并測(cè)試終孔的滲水性能，在喀斯特地貌旋挖樁施工中水面上升速度小于6mm/min可使用正常澆筑技術(shù)進(jìn)行施工，當(dāng)超過(guò)這一數(shù)值時(shí)則需要使用水下澆筑方法進(jìn)行旋挖樁澆筑。而旋挖樁內(nèi)部的鋼筋結(jié)構(gòu)是預(yù)先進(jìn)行安裝并焊接成型后通過(guò)吊裝放入成孔，在前期的鋼筋結(jié)構(gòu)焊接成型時(shí)要控制鋼筋籠結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)間的誤差，同時(shí)要保障其箍筋的圓順程度，便于后續(xù)的吊裝施工。在鋼筋吊裝之前需要結(jié)合樁長(zhǎng)及吊裝能力來(lái)確定每一節(jié)鋼筋籠的長(zhǎng)度，同時(shí)為了便于控制鋼筋籠的狀態(tài)在鋼筋結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置了混凝土墊塊［5］。鋼筋籠被吊裝進(jìn)入孔內(nèi)后，施工人員應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)鋼筋狀態(tài)并進(jìn)行焊接，保障鋼筋結(jié)構(gòu)的性能及整體性。在鋼筋吊裝完畢后可以進(jìn)行混凝土的澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)合理控制速度避免鋼筋籠出現(xiàn)上浮，施工中應(yīng)采用分層振搗模式確保旋挖樁結(jié)構(gòu)的均勻性。三、結(jié)束語(yǔ)在喀斯特地貌進(jìn)行旋挖樁施工時(shí)，施工人員需要做好前期的準(zhǔn)備工作，全面勘察當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)水文條件并掌握周邊已有建筑狀態(tài)，合理設(shè)計(jì)施工方案，在施工中則應(yīng)結(jié)合地質(zhì)狀態(tài)實(shí)際優(yōu)化成孔、鉆孔施工過(guò)程，并優(yōu)化護(hù)壁施工及后續(xù)的鋼筋籠吊裝施工，保障最終旋挖樁澆筑質(zhì)量，真正改善喀斯特地貌工程施工狀態(tài)。參考文獻(xiàn)：［1］ 曹麗君.旋挖灌注樁施工工藝在喀斯特地貌區(qū)域的應(yīng)用［J］.房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2015(21).［2］ 韓鵬.喀斯特