山区岩溶地质孔桩施工问题研究
中图分类号：TU74 文献标识码：
1问题成因
1.1浇筑桩身砼时发生砼沉陷，桩身砼产生空洞
产生此类问题的原因是桩孔边缘存在溶洞，溶洞与桩孔间的岩石厚度薄，挖孔施工中的爆破作业对其产生损伤，致使其抵御孔内砼侧压力能力降低或不足。在砼浇筑到一定高度后，砼的侧压力破坏了其间岩石的完整性，发生爆壁，进而砼流入溶洞，以致发生孔内砼沉陷，且砼流动性受桩基钢筋笼及灌注时间影响，不能像水一样，能全方位填充，如此，桩身砼产生空洞。
1.2产生断桩
人工挖孔桩工艺施工桩基砼一般采用串筒下料，人工振捣的浇筑方式。本项目个别桩基的桩孔在开挖时，出水量大，采取强排措施得以完成挖孔施工，现场人员临时改变浇筑工艺，桩身砼由原来的人工浇筑改为水下灌注。水下灌注时发生堵管，堵管原因分析：（1）近孔底处孔壁溶洞呈管状贯通，与附近采取冲击成孔工艺施工的桩孔也有连通；（2）桩孔内原本水深不够，灌注砼时，因水流失，水反压砼的压力不足，导管中砼受冲击惯性力作用；（3）首封砼用量不足，导管内进水。堵管后，水下灌注砼受阻，此时孔底水深在40cm上下，临时改变砼施工工艺，即采取人工浇筑。如此，产生断桩，断桩原因分析：（1）施工准备不足，对管网状溶洞认识不够；（2）对水下砼灌注工艺认识不深；（3）改变砼施工工艺后，其接缝面积水和流砂未处理干净。流砂成因：管状溶洞贯通，与附近冲击钻孔的桩孔有连通，冲击钻渣呈细砂状随地下水流入接缝处。
1.3孔底出水量大，挖孔受阻
本项目部分桩基位于低洼处，采用人工挖孔桩工艺施工，在挖孔到一定深度后，孔内出水量大，采取正常的强排措施不能满足人工挖孔施工要求。探其原因，桩孔底部遇到管网状溶蚀缝隙（小溶洞），水量大。
1.4钻孔中，发生卡钻、埋钻、孔内漏浆等
本项目的扁纯大桥部分桩基在人工挖孔到一定深度后，出现大量涌水，挖孔施工遇到困难。该桩基属于施工计划关键线路上的项目，为保工期，后续采用了冲击钻施工。冲击钻施工过程中，发生了卡钻、埋钻和孔内漏浆等问题，工效低。原因分析：（1）发生卡钻、埋钻的原因：对溶洞的产状认识不够，预控措施不到位，钻孔操作不当等；（2）遇到贯通的溶蚀缝隙或管网状溶洞，浆液渗漏，甚至直接流失。孔内漏浆，孔底有流动水，致使泥浆稠度不足，浮渣效果差，正循环排渣不具备条件，在浆面处设置泥浆泵助排，也没效果。
2处理措施或预防方法探讨
2.1浇筑桩身砼时发生沉陷，桩身空洞
2.1.1处理措施
采用桩芯凿井法到达缺陷部位。即根据桩基超声波检测报告，在桩基中间处，采用人工风镐开挖适当直径（示桩径定）的井道，到达缺陷部位，清理掉空洞周围的松散砼，测量爆壁口大小、形状，探明溶洞产状和大小。根据溶洞的产状和大小，确定填充方案或爆壁处封堵方案。溶洞规模小，采取直接灌注砼填充，填充满后，再浇筑井道微膨胀砼；溶洞规模大，水平产状，可采取浆砌片石进行封堵；竖向产状或浆砌片石困难时，采取钢模板封堵，模板加固通过在孔道中设置型钢，在型钢上设置拉杆来实现。
2.1.2预防方法
此类问题产生很偶然，产生问题后，处理比较麻烦。为预防此类问题发生，在挖孔过程中和验孔时必须严格、认真检查，对孔壁进行敲探，对易产生爆壁的迹象进行诊断，采取上述相应方法进行预先处理。
2.2产生断桩
2.2.1处理措施
（1）注浆法处理。地质钻机在桩横截面上钻2个以上直径<100mm的孔，一个用于压水、压浆，其余作为排出孔，钻孔深度超过夹砂面以下50cm。埋设注浆管，用高压水泵向孔内压水，压力控制在0.5-0.7MPa，对断桩处进行高压冲洗；待出水口出清水后，向压浆管内压入水灰比0.8的水泥浆；孔内清水全部压出后，压入水灰比0.5的水泥浆，压一阵，停一阵，以确保浆液得到扩散；当浓浆从孔口流出时，第一次压浆完成；第二次压浆采用水灰比0.4的水泥浆，压力控制在0.7MPa。
（2）桩芯凿井法处理。凿井到断桩部位，清理干净夹砂层，并将接缝清理干净，浇筑微膨胀砼。
2.2.2预防方法
挖孔完成后，验收桩孔时，技术人员必须对出水情况进行调查，摸清出水部位、流量、水中是否携带流砂等，分析出水口大小，砼施工时是否漏浆，是否需要封堵。封堵方案可行，即可采用人工浇筑；封堵方案不可行，必须采取孔底钢护筒措施，以避免砼流失或遭地下水冲洗，且要量测孔底沉渣厚度，避免产生缺陷桩。采用水下砼灌注工艺时，必须分析水下砼灌注的不同深度时孔内水的深度，分析首封砼的用量，从施工组织上确保首封砼灌注连续进行。首封成功，若孔内水深小，水压力不足，对砼密实不利，这种情况下，采取水泵抽干孔内水，改为人工浇筑。[1]
2.3孔内出水量大，挖孔受阻
选择施工时机，即选择枯水期施工。桩孔开挖出管网状溶蚀缝隙，出水量大，水量受季节变化明显，本项目已暴露有类似问题的，不在关键线路的桩基施工，均选择在枯水期进行，在枯水期施工，地下水影响小。
2.4钻孔中的卡钻、埋钻和漏浆等
2.4.1处理措施
（1）放炮。放炮措施用于卡钻处理。即通过钻机的卷扬机动力使钻机尾端翘起，在钻头附近设置少量乳化炸药，在爆炸冲击力和钻机尾端重力共同作用下，使钻头（锤头）松动提起。在放炮之前，采用空气吸泥法对钻头上泥渣进行清理。该处理措施比较常规，有一定的效果，但在该项目的卡钻处理中，没起到作用。
（2）人工清障。地下水受季节变化明显，雨季过后，孔内水位下降，钻头显露。在这种条件下，人工清理钻头上的钻渣，清理钻头的周边，得以提起钻头。从卡钻现场看，卡钻属于钻头击穿溶洞后倾斜，进而被卡死。
（3）回填片石和黏土。回填片石和黏土是处理溶洞的方法之一，处理的溶洞应该为独立溶洞，未与外届形成连通。采取该措施处理过，基本没有效果，不能达到填封的目的。
（4）水下灌注砼。水下灌注砼是处理桩孔因溶洞而漏浆的方法之一，该法采用，完成了一根桩的施工，成本高，施工时间长。
2.4.2预防方法和其他处理措施
（1）通过地质钻探探明溶洞位置、产状等，针对不同的溶洞类型，采取相应的预防或处理措施。常规的桩基设计前的地质勘测只在桩芯处勘测一个点，对于岩溶地区来讲，这一点不能满足施工要求，在施工前应在桩周适当范围进行加密勘测（超前钻）。尽可能发现桩周潜在的溶洞，为施工做好引导与预控。
（2）冲击钻孔到临近溶洞时，要求低冲程、低放松锤头的方式操作钻机，并注意泥浆面的变化，避免卡钻或斜孔等。
（3）根据超前钻资料和周边桩孔施工情况，对桩位处有地下暗河或贯通溶洞的桩基，其施工最好采用钢护筒跟进法。即在冲击钻孔过程中，逐步打设钢护筒的方法。护筒跟进法有单层跟进法、两层跟进法和多层跟进法，单层护筒跟进要求开孔直径比护筒直径大5-10cm，多层护筒跟进，要求外护筒直径比内护筒的大10-20cm，最内侧护筒的直径必须满足桩径要求。钢护筒要有足够的刚度，采用振动锤打设。
（4）片石、黏土和水泥筑壁法
按比例采取抛填大块片石、粘土、整包水泥、速凝剂填充后，采用钻机冲孔，将抛填物挤入溶洞的处理方法。在抛填过程中，应注意分层进行，每次处理溶洞的深度约2m左右，层层推进、反复冲击，直至溶洞底部。抛填石头粒径要大，填充后，孔壁稳定性好。溶洞经多次处理且情况基本稳定后，再一次性回填抛填物至溶洞顶以上4m，重新冲击处理两次，直至无塌孔、吸钻、卡钻、埋钻、孔斜、缩孔现象及正常出渣为止。
（5）超前注浆法
该法是向有松散、流塑状填充物的溶洞中注入一定量的水泥浆，使填充物固结稳定后，进行桩基施工。
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