地质条件对桩基施工的影响及相应措施
中图分类号：TU473文献标识码： A
引言
随着城市、港口、山区建设的发展，越来越多的桩基础要在地下水位高。地质条件复杂，土质工程性质极不均匀，岩石单轴抗压强度极高的条件下进行施工。合适的施工工艺有助于提高工效，节省资源和成本，因此开展复杂地质条件下的施工工艺研究为类似地质条件下的桩基础施工积累经验和提供参考具有重要价值。本文以喀麦隆国家体育馆桩基础施工为背景，研究了长螺旋配合潜孔锤成孔入岩，人工挖孔、机械入岩施工工艺。如何在成孔入岩时既能操作更容易，施工机械设备投入更少，效率更高又能使质量有保证且满足承载力和变形要求，显得十分必要。
一、岩土工程地质状况
（一）地层分布
灰岩地区地层大致分布有:a、人工填土层；b、冲洪积层:分布有粉质粘土、粉土、砂、砾等。呈软塑至可塑状态,孔隙潜水量大,渗透性能好；残积层，由灰岩风化残积而成、一般为湿-饱和,流塑至可塑状态,与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态；d、岩层:为灰岩(大理岩)、断层、裂隙、岩溶发育,基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。
（二）岩溶发育特征
灰岩地区的岩溶发育具有一定的规律,普遍表现为:(1)自上而下,由强变弱；基岩面上分布着溶沟、溶槽,浅部基岩岩溶发育较强,有的甚至呈串珠状自上而下分布,深部为古老溶洞,分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。(2)浅部溶洞充填物多,深部充填物少:充填物呈全充填一半充填一无充填,一般呈流塑-软塑状态:(3)构造裂隙发育,地下水活动频繁地方溶洞较发育。
二、地质条件对桩基的影响及处理办法
（一）桩基达到其极限承载力而无法压至设计标高可能存在两种情况，一是地质报告有误，桩实际承载力大于计算值，必须先做试桩以确定其合理的桩长及承载力其二则可能由于土层本身原因，譬如说饱和砂土产生的孔隙水压力使桩基根本无法压入，这就需要我们从施工措施上去解决首先是必须制定合理的施工顺序，譬如说跳打，使先期施工的桩产生的水压力消散后再施工下一根桩；其次对静力压桩来说必须选择有足够压桩力的施工机械，要避免抬机等现象出现；另外可以采取引孔，设置排水孔等措施尽量减少空隙水压力当然压桩时必须注意压桩力应控制在桩身极限强度范围以内，且应注意压桩挤土作用对周边建筑物的影响。
（二）孔壁发生塌落
1.产生原因
（1）护筒埋深不够，当地层中含有粉细砂层或者粗砂层时，该地层遇到水，由于受到振动或者冲击等影响，护筒四周和底部的土层变的松软，容易塌陷。（2）地面动荷载的影响，当孔附近地面有重型施工机械（挖掘机、吊车、旋挖机等等）移动或者其作业时产生振动，经常会导致地面下5~15m范围内的孔壁坍塌。（3）孔内水位高度较低。（4）钻具上下移动速度太快，导致水流不停冲刷孔壁，甚至提升钻头时，在其下方产生负压而导致孔壁塌陷。（5）护壁泥浆稠度不够，达不到护壁要求。（6）地层中含有强透水层，比如砂砾层。（7）放置钢筋笼时，钢筋笼碰撞孔壁，破坏泥膜。
2.解决办法
对应以上产生原因，处理方法依次为：（1）护筒底压入粘土中0.5m以上。往护筒内投入粘土，用钻头不断夯实。（2）事先应当充分了解该地面以下的地层情况，是否有松砂等容易塌陷的土层，施工时采用泥浆护壁，尽量减少施工中的机械振动影响。（3）保持孔内液面高出地下水位1m以上。
（三）合理选择工料机
厚淤泥地质条件下，因施工条件恶劣，对钻机的性能要求严格，应优先选择使用年限不超过2年的正循环钻机，正循环钻机比其他类型钻机的造浆保浆效果更适合厚淤泥地质条件的桩基施工，并且正循环钻机的钻进稳定性好，与地基的接触面大，对土层的扰动性也小，厚淤泥层表层换填过后，可以采用人孔挖孔的方式埋设护筒，相对于挖掘机开挖护筒，既节约费用又减少土层扰动，埋设好的工作面还干净整洁.桩基施工前，要为每个钻机配备最少6块钢板，这样就可以将钻机的自重荷载及钻进过程中产生的晃分摊开来传递给地面，在很大程度上减少了对淤泥层的扰动。下钢筋笼时，优先采用宽履带式起重机，履带式起重机的稳定性高，对施工作业面的要求低，相对于轮胎式起重机占用的空间也小，这就可以为其他钻机的施工提供作业面。
（四）填充法
溶洞范围小，溶洞高度1米至3米之间,地质报告显示溶洞内有全充填物，或半充填物且钻孔过程中无漏浆现象可以判断在该桩钻孔过程中不必采取特殊的处理措施,可按常规桩基础施工。如果地质报告显示该桩基础溶洞内无充填物且钻孔过程中出现严重漏浆现象。则根据地质报告和漏浆位置分别按以下方法处理。在卵石层与砂石层漏浆时，可将优质黏土投入或提高泥浆的比例，以低冲程持续冲击，让卵石层与砂石层与黏土融合，可实现漏浆的良好防止。在钻进岩层漏浆时，将含砂量不高的黏土块投入孔内，通过冲击将黏土挤入基岩裂隙中,一般可防止浆液漏失；在溶洞或严重破碎地层漏浆时，可将水泥、片石与黏土混合投入孔内，以冲锤持续积压冲击，构建人工造壁，可稳固与胶结孔壁，对漏浆通道完全堵塞。24小时后待水泥强度达到2.5mpa后再继续冲穿过溶洞。桩基础成孔后在溶洞范围内的钢筋笼在溶洞上下1m范围内定位筋上焊接4mm钢板圆筒，保证混凝土质量。
（五）关于桩基竖向偏差的控制和处理
桩基施工中对桩的偏差必须严格控制,特别是对于承台桩及条形桩,桩位的偏差都将产生很大的附加内力,而使基础设计处于不安全状态。当桩顶标高高于设计标高,则需要劈桩,特别对于预应力管桩等空心桩来说,桩顶有桩帽劈桩既困难又不经济；而当桩顶标高低于设计标高时,又需要补桩头,这既影响工期又浪费金钱。这就要求施工单位在施工过程中必须严格控制桩顶标高,尽可能地使工程桩标高同设计一致,特别是施工过程中必须考虑到桩在卸载后的回降量,否则不加考虑则每根桩都将高于设计标高。
（六）钻进过程很难控制
厚淤泥地质条件下桩基施工过程中，机械自重及外部荷载作用后，淤泥层处于活动状态，孔壁受其影响极易坍塌。钻进过程中因钻机晃动扰动淤泥层，引起淤泥层流动，钻机出现不均匀沉降，从而导致孔位偏差和桩位倾斜。2.受潮汐现象影响，孔壁侧压力不均匀，也会导致塌孔、缩颈等现象发生。3..受淤泥层流动影响，将其他位置的大石块带至孔位附近，钻进过程中经常会出现钻进困难、钻杆扭断、钻头磨平等现象，用筒钻打捞后有很多石块，后更换小钻头、牙轮钻均不进尺，之后将孔回填，至4号台其他桩基全部施工完成后用正循环]冲击钻成孔。
结束语
总之，在地质比较复杂的地区进行工程桩基施工存在很多的问题，因此，这就需要充分的对当地的水文条件以及地形地貌做一个大致的了解和掌握。从而才能从桩基础方面加大的工程施工质量的控制。本文通过对水文地质条件的状况进行分析，并且从各方面分析了地质条件对桩基础的影响，从而提出解决问题的方法，从而对复杂地质条件下的桩基础施工具有一定意义的促进作用。
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