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岩溶地区桩基施工技术与处理方法

收藏本文 2024-04-01 点赞:13800 浏览:58789 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:岩溶地貌又称喀斯特地貌,在我国西南地区分布较为广泛。岩溶地区的桩基施工一直是建筑工程建设中的一大难题。近年来,随着我国西南地区建筑业的飞速发展,加大对岩溶地区建筑房屋工程桩基施工技术和处理方法的研究已迫在眉睫。本文结合笔者多年经验,对岩溶地区桩基施工技术和具体处理方法进行了较为深入的分析。
关键词:岩溶地区;桩基;施工技术;处理方法
引言:
石灰岩等可溶性的岩层,在流水的长期化学作用和机械作用下所产生的特殊地貌形态和水文地质现象等统称为岩溶,也称为喀斯特地貌。岩溶地区工程地质条件复杂,地下溶洞发育,对建筑工程桩基施工具有较大的负面影响。因此,加强对岩溶地区桩基施工处理方法的研究对促进西南地区建筑业的发展具有重要意义。

一、充分做好施工前的准备工作

一)全面岩溶场地勘查
建筑工程桩基础作为地下隐蔽工程,如果遇到溶洞则会给施工带来很大困难。而且,如任何一个环节有疏忽,处理不当往往会造成掉钻、卡锤、漏浆、塌孔等事故发生,影响工程施工质量,严重的甚至会威胁到建筑物的使用寿命和安全性。因此,在施进行桩基施工之前,必须要事先对岩溶场地进行勘察,充分了解建筑工程桩基所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小以及空间分布等等具体情况,另外还要对建筑场地的适宜性以及地基的稳定性作出确切的评价,并采取稳妥的措施,进而保证施工的顺利进行。
二)平整场地,做好钻孔施工平台
除了对岩溶场地进行勘察之外,在桩基施工之前还要根据现场实际情况平整场地,做好钻孔施工平台。对于溶洞较复杂的情况,泥浆池应尽可能大些,尽量储备能满足具体施工需求的泥浆量。还要结合现场地形状况,铺设给水管道。另外,鉴于溶洞的复杂情况,通常要在附近备好漏浆回填所需的黏土、片石以及水泥等,以便漏浆时能迅速补给从而避免孔内发生大面积坍塌。
三)结合工程地质情况,决定开孔顺序,做好技术交底
一般情况下,要在综合考虑地质岩溶节理裂隙走向,溶洞的大小、岩面的高低等条件,并遵循由深到浅、由多到少、由大到小的原则确定开孔顺序,以便于及时封闭溶洞,隔断通道。另外,对特大型溶洞或者地质较复杂溶洞,必须要事先制定好具体的处理措施,备足材料。如果溶洞形状较复杂,或者是多层溶洞,就需要提出地质钻孔资料,采取技术措施保证施工质量和安全,而且在开工前还要向施工人员进行技术交底。

二、溶洞桩基施工方法

根据溶洞具体情况的不同,在建筑工程桩基施工过程中通常采取不同的方法。下面主要针对片石粘土筑壁法、钢护筒跟进法、注浆法等进行了分析。
一)片石粘土筑壁法
对于高度不太大(一般在3m以内)、内无充填或半充填的溶洞,且存在严重漏水,难以保持护筒内水头高度的情况下,可采用片石加粘土(按1:1体积比)进行回填冲击,使其形成泥石护壁。经过反复多次回填、反复冲击直至形成泥石护壁且不再漏浆为止,这也是一种比较成熟的施工方法。
采用粘土片石筑壁法施工时,必须保证钢护简穿透砂砾和卵石层等透水层,座落在不透水的亚粘土层上,从而有效防止因溶洞漏水或是水头高度急剧下降造成坍孔现象。另外,在地下水容易控制的地质情况下,也可采取人工挖孔、砼护壁的方法施工,这种方法速度快、质量好、成本低,使用这种方法也要求将钢护简穿透透水层,座落在亚粘土层上。
二)钢护筒跟进法
如果溶洞较大,洞内无充填物或流塑充填物,且漏水严重,采取片石加粘土方法反复打密仍无法形成泥石护壁

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,在这种情况下,则需要采取钢护筒跳进法施工。所谓钢护筒跟进法就是一面冲孔,一面接护筒,并将其震动下沉至已钻成的孔内,以隔断溶洞内流塑充填物或水的活动。
总的来说,钢护筒跟进有两种施工方法:冲击钻成孔钢护筒跟进法;桩孔穿过多个溶洞,并且均已成功造壁,在下面冲孔时,上面的泥石护壁坍塌漏水且无法解决时,可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏,漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。
如果遇到地下水非常丰富、桩孔内的水不易抽干,而且人工无法挖孔作业的情况,通常要采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。在施工过程中,要充分利用冲击钻的扩孔性能,保证钢护筒顺利下沉。一般来说,钻头外径与钢护筒内径的空隙应该控制在3-5cm。如果护筒跟进困难,通常要先下大护筒后下小护筒,然后割掉在大护筒下缘以上的内护筒,保证桩砼与外护筒的连接。
如果在坚硬的岩石中,冲击钻的扩孔系数较小,难以使钢护筒下沉时,则应采用小药量电进行焊破,以保证钢护筒的顺利下沉,可在井口上部估一个简易导向装置进行控制。
为保证钢护筒顺利下滑,必须要确保桩孔竖直,无歪斜、缩颈问题。钢护筒孔径要准确,连接顺直,并用卷板机成型。且要有一定的刚度,以8-10mm为宜。
三)帷幕注浆法
如果溶洞高度在8m以上,一般要采用帷幕注浆法。通常要采用水泥砂浆进行单管注浆,注浆压力一般应控制在0.5—1.0Mpa范围内,帷幕的范围以桩中心以外5m,每隔一米提管一次,注浆孔间距为3—5m。在距离桩周边5米的范围布置钻孔位置,且不得随意调整,同时需要设置护桩。另外,必须选用合适地质钻机或者潜孔钻机并且要配置好压浆机,保证注浆工作与钻桩工作同步,切实控制成孔空闲时间,不宜过长。钻孔采用隔行跳打,不得漏钻,保证孔壁垂直。
在成孔之后,要及时安放注浆管,连接注浆机,调整设备,确保设备工作正常,拌合水泥砂浆确保其中无结块。进行注浆首先要将注浆管设置于距孔底0.5m处,注浆开始采用0.4Mpa的注浆压力,在预定位置上,用低压送浆,在浆液充足后采用

1.0Mpa的压力持压要大于10分钟,然后提管1m,继续下一阶段的注浆工作。

四)注浆法
如果溶洞层数较多且呈串珠状,大小位于0.5m-3m之间,且土层中有较厚的砂层,通常情况下应采用预先压注水泥浆的方法,压注压力应控制在0.4Mpa之内,在稳定两秒后再进行下一个孔的注浆。等到注浆工作完成24小时后开始钻进。

三、桩基施工问题及处理

在岩溶地区地质条件复杂,建筑工程桩基施工中很容易出现漏浆、坍孔、斜孔埋钻等各种意外情况,当遇到这种问题时,必须及时采取有效措施予以处理,以保证工程质量。
一)坍孔
如果有透水层,当冲击到溶洞后,犹豫突然漏浆造成水头高度集聚下降,透水层失稳,形成漏斗状坍孔。如果护筒脚底周围漏水,孔内水位下降,或者是在潮汐河流涨潮时,孔内水位差减小,难以保持原有静水压力,一级护筒周围堆放重物或机械震动等,均有可能引起坍孔的发生。
预防坍孔现象的发生首先要熟悉掌握各地层地质情况,随时注意钻进情况和水位情况。另外,当钻进松散粉砂土或者流砂中时,要及时补充较大的比重、粘度的泥浆,甚至是掺有片石或卵石的粘土,还要设专人负责补水,以保证钻孔内必要的水头高度。
在坍孔现象发生以后,必须要及时采取措施进行处理。如果成孔深度不大,可全孔回填粘土,暂停一段时间后再深埋钢护筒到不透水层,方可重新钻孔。如果成孔深度较大,则需要将钢护筒一直坐落在坍孔的喇叭口下缘的亚粘土层上,在护筒周围回填粘土,压实之后再重新进行钻孔。
二)斜孔
由于溶洞面倾斜,或者是出现探头石很容易使钻头沿软土层部位下滑进而造成斜孔问题的发生。处理斜孔问题,通常有以下几种方法:

一、扩孔纠编法

如果潜孔阶段中钻孔偏斜严重,则要采取加长粗径钻具,从孔口或管底部位置扩下去,矫正钻机的方向,防止继续钻进中该孔偏斜严重。

二、短钻具法

在厚度大的覆盖层或者松软岩层中钻进时,如果钻孔产生一定偏斜,可以采用较短的粗径钻具进行矫正,主要通过用轻压力满转速的操作方法,使钻具垂向钻进。

三、扫孔法

这种方法适用于在某一灌浆段钻孔结束时进行孔斜测量,发现偏斜超过允许值情况下,先补进行纠偏处理,按正常程序继续灌浆,当快要结束时,用比例为0.5的浓浆置换出孔内稀浆,待凝24—28h后进行扫孔。

四、补孔法

在灌浆施工中,如果钻进孔偏斜严重,可在该孔附近补贴新的浆孔,以防止对灌浆质量产生影响。与原灌浆孔的距离应小于50cm。这种方法适用于浅孔阶段偏斜较严重的情况。
三)漏浆
在冲击成孔过程中,有的溶洞与地下暗河或其它溶洞相通过,泥浆迅速流走,水头高度急剧下降,往往会引发漏浆。因此,在施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆及时回填片石、粘土冲击造壁,并且要马上补水,防止水头高度继续下降。
当地质资料揭示无溶洞或溶洞很小时,如果突然发生跑浆,通常是因为挤破了旁边大溶洞的洞壁。在这种情况下,要投放片石、粘土、整袋水泥堵塞,充当护壁,使钻孔顺利通过岩溶区。
四)埋钻
在施工过程中,如果发现漏浆,必须要立即将钻头提到孔外,否则钻头便被埋在孔中。针对这一问题,通常要采取以下方法:

一、人工挖土钢护筒跟进法

如果桩孔进尺在10m以内,且地下水易于控制,没有大的承压力,可以采用这种方法,人下到桩孔中边挖坍落的泥石,边护筒跟进到钻头位置。

二、真空吸渣法

如果坍孔石头的粒径小于25mm,可以采用此种方法。将导管置于坍孔的底部,用空压机通过钢管压入空气吸出沉渣。

三、强力泵冲孔法

这种方法主要是用冲洗液冲散坍塌物,并将其排出孔外,在强力开泵的情况下串动钻具,

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并逐步扩大串动范围,此方法一般用于不太严重的埋钻事故。
除此之外,如果事故较严重,上述方法都无法实施,则需要将填埋物以上的钻杆反上来,下入同径钻具送水钻进,将填埋物钻掉并冲洗干净后,用丝锥捞取事故钻具。
结语:
综上所述,在溶洞地区进行桩基施工是建筑工程施工过程中的一大难题,如何在施工中实施对桩基质量的有效控制显得尤为重要。在施工前,要综合考虑工程具体情况,仔细研究地质情况,针对不同的地质采取了适当的施工技术以及处理方法,保证施工的顺利进行。
参考文献:
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