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摘要: 在岩溶发育的地区施工, 若对岩溶情况了解不清, 基础方案的选择处理不当, 将会造成建筑物正在施工或竣工后不久即倒塌, 给人民的生命财产带来了严重的损失。本文主要介绍载体桩施工质量控制方法、石灰岩地区桩基础施工时应遵循的基本原则, 以及石灰岩地区桩基础在施工中经常碰到孔斜、溶洞等情况后的处理方法。
关键词: 石灰岩; 载体桩施工; 处理方法
1 载体桩施工质量控制方法
1 1 作用原理
载体桩又称夯扩桩，单桩承载力高，较传统桩型更经济，用于高层建筑或超高层建筑，效果更加明显。但载体桩施工技术要求较高，且具有一定的局限性，被加固土层应具有良好的可挤密性、足够的厚度、土层稳定和适宜埋深。桩质量的好坏主要由施工技术参数和施工工艺决定。因此，根据不同的地质条件确定不同的技术参数和施工方法至关重要，本文介绍载体作用在圆砾层，地下水位以下成桩时极易出现的问题及相应的处理方法。
载体桩的构成:混凝土桩身、载体。载体包括干硬性混凝土、夯实填充料、挤密土体。混凝土桩身属于传力杆，载体相当于无筋扩展基础。载体桩着重研究如何发挥桩端土体的挤密效果，其核心是土体密实，其承载力主要源于载体。载体桩的原理是在桩的设计持力层通过填料和强夯，对桩端土体产生一定的挤密效应，达到设计要求后，再填入干硬性混凝土夯实，形成扩大头，桩身承受的集中荷载通过复合载体的分层扩散作用，消除了桩端集中应力，并逐层降低，直至达到天然土体能够承受的程度，从而改善土体的受力状态，提高桩的承载能力。载体的影响范围深度约为3 ～ 5m、直径约为2 ～ 3m，即施工完毕时，桩端下深3 ～ 5m，直径2 ～3m 范围的土体都得到了有效挤密。因此，保证载体桩质量需要控制载体和桩身的质量
1.2 颈缩现象的检测方法及处理方案
载体桩在群桩施工中，颈缩现象是通病，其主要原因是群桩施工时，因桩周边土体受邻桩作用受到挤压，拔管后灌注的桩身混凝土受周边土体侧压作用，容易造成管内没有初凝混凝土被周边土体挤压而上移，使管内混凝土直径变小，产生颈缩。本工程为加快施工进度，采用上部空管，地面下5 ～ 11. 8m 成桩的前有不同程度上升，由此判断，桩身混凝土直径小于设计直径，有颈缩现象发生。在拔管以后，立即在上部5m深、直径500mm 空管部位添加砂石料，并进行夯压，对桩身混凝土顶形成顶部压力，利用砂石料及夯压的作用，制约桩管内混凝土因受周边土体作用而颈缩上移。开挖后，经检查，桩身质量明显好转。
1.3 无法拔出的原因及采取的措施
根据地质资料，各层岩土的分布情况为:①杂填土;②粉质黏土;③中粗砂;④圆砾;⑤强风化变粒岩。圆砾层为设计选用的持力层，厚度为4. 8 ～ 6. 2m，满足规范要求。但在施工过程中，出现了护管打进去以后拔不出来的情况，即使勉强拔出来，管内混凝土也颈缩严重。经地质部门确定，夹管原因是地下出现黄泥层。针对这种情况，在实际操作中临时调入
1 台螺旋桩机，采用螺旋桩引孔，为使桩端土层受到有效夯击而达到挤密效应，保证载体的质量，引孔深度确定螺旋桩管在距持力层1. 5m 左右拔出，螺旋桩拔出后，夯扩桩跟进，对持力层以上1. 5m 范围内的土层进行强夯，保证持力层土体的挤密效应。达到设计要求的3 击贯入度要求后，
正常施工。既解决了拔管难的问题，也使成桩质量得到很大提高。在载体桩的施工中，要根据地质情况，采取相应的保证措施，充分掌握载体桩的特点及原理，把理论与实践有机地结合起来。载体桩施工时除了要进行常规原材料检测、试块检测、钢筋笼偏差检查和桩位偏差检查外，还包括有关载体施工的4 项检查:填料量、夯填混凝土量、每击贯入度和3 击
贯入度。
2 石灰岩地区端承桩基础的施工
2.1 石灰岩地区的工程地质条件
石灰岩地区的工程地质条件相当复杂, 以目前的工程勘察手段是难以查清楚的。因此, 在石灰岩地区施工桩基础, 其难度是相当大的, 弄得不好会留下很大的潜在危险。石灰岩地区工程地质条件的复杂性, 主要表现在一是基岩岩面起伏大, 高差悬殊, 形态变异大; 二是隐伏型岩溶发育丰富,常有溶洞发育, 且溶洞的大小、形态各异, 规律难找寻。
2.2 石灰岩地区端承桩基础的施工
2.2.1 施工方法及施工中常遇到的情况
石灰岩地区端承桩基础的施工, 最好是采用冲、钻结合, 以冲为主的施工方法。在施工中常会碰到以下情况:
(1) 由于岩面起伏大, 高差悬殊, 倾角陡, 易产生斜孔;
(2) 溶洞发育位置、深度不详, 桩易座落在溶洞之上, 因而难于保证桩的荷载能力;
(3) 溶洞贯通性好, 且多充填物, 易产生大量漏浆, 造成坍孔,甚至出现地面塌陷, 危及安全。
2.2.2 施工中应遵循的原则?? 根据
多孔( 勘察孔) 的原则, 先摸清桩底地质条件。或者采用施工超前钻的方法探明桩底以下3 ～ 5 倍桩径范围内的地质情况, 以便采取对策处理, 施工超前钻可采用: ①在桩基础施工中, 可按设计桩径施工至设计入岩厚度后即换钻具施工超前钻; ② 按设计桩径施工至岩面后即换钻具施工超前钻。两种方法中, 以后者好, 可节省时间, 缩短工期, 耗费少;
(2) 在石灰岩地区施工钻孔桩时, 应备足粘土( 粘土球) 、钢护筒、速凝剂(CaCL2) 等材料, 以备应急;
(3) 对有溶洞的桩, 应根据实际情况提出处理方法再施工, 决不能掉以轻心, 危及安全;
(4) 在施工中如出现大量漏浆, 要密切注意, 并做好两方面准备工作: 一是架设好泵路及备好泥浆、黄土, 及时补充漏失的泥浆; 二是制定好人员、设备迅速撤离现场的措施, 以防因地质塌陷而出现危险。
3 孔斜及溶洞的处理方法
在石灰岩地区施工桩基础, 出现孔斜和遇到溶洞是常有的,因此, 应根据不同情况采取措施进行处理。
3. 1 孔斜的处理方法
(1) 首先在成孔过程中, 在钻具上加导向器和采用不同的钻头可以有效的预防孔斜的发生。出现孔斜时, 可以采用回填块石的方法重新造孔钻进, 纠正孔斜。
(2) 另外在出现孔斜时, 可以采用C20 级素砼进行水下灌注,灌注高度一般以高于开始出现孔斜的位置0. 5m 左右, 待砼有一定的强度后, 用? 146 钻具钻至原孔底以下, 以此孔作为进一步施工的导向孔, 这样即可纠正孔斜。
3. 2 溶洞的处理方法
遇到溶洞时, 其处理方法则采用# 堵? 或# 隔? 或# 堵、隔? 结合的方法。采用哪一种方法这要根据溶洞的大小、形状, 漏浆的严
重性来定。
3.2.1 不漏浆的溶洞
这类溶洞是指非连通性、有充填物的溶洞, 施工中没有或仅有少量泥浆消耗的溶洞, 其判断依据: ①工程勘察资料; ② 桩基施工中钻效判断、泥浆消耗情况。
这类溶洞施工中比较好处理。桩孔穿过溶洞后仅进入溶洞底板几十厘米即可终孔。成孔中不需“堵”或“隔”即可达到目的。
3.2.2漏浆的溶洞
这种溶洞可分为3 种类型: A 类溶洞: 桩位下的溶洞不大,但与邻近溶洞有联系, 互相沟通; B 类溶洞: 溶洞较大, 漏浆严重; C 类溶洞: 呈多层( 串珠) 状出现, 可能本来不连通( 或少有连通) , 因施工勘察钻或超前钻而使它们连成一体察资料; 施工中的钻具状态( 如突然掉钻、卡钻...)、漏浆现象。如A 类溶洞, 施工中不断漏浆, 经不断补给有可能维持施工水位; B 类溶洞表现有垂直高度大, 钻穿顶板时会出现大量漏浆的现象, 虽大量补给仍难以维持施工水位,甚至出现地面塌陷的现象; C 类溶洞是指在不同深度出现大小各异且间距较小的溶洞。此类溶洞最难于处理。对这几类溶洞一般分别采取如下处理方法:
(1) A 类溶洞: 一般多采用# 堵? 的办法进行处理。“ 堵”的方法有两种: 一是投入大量的粘( 粘土球) , 以便把溶洞的通道堵塞,制止泥浆漏失。二是先用小口径钻孔( 如?108 或?146) 钻穿溶洞顶板, 灌入100# 的水泥砂浆, 这样可以堵塞溶洞通道, 并形成一定标号( 低于100# ) 的“止水”层, 灌后1~ 2d 后再用设计桩径的钻头钻进, 效果也很好。
(2) B 类溶洞: 由于漏浆严重, 因此, 在施工中多采用“ 堵”、“隔”结合的处理方法。具体操作步骤是: 第一, 用比设计桩径大10 ～20cm 的钻头施工至岩面即停钻; 第二, 用小口径( 如? 146)钻头钻穿溶洞顶板后, 继续探明溶洞高度。这时会出现泥浆漏失, 因此要备足泥浆, 不断补充, 同时投入大量粘土球; 第三, 用比设计桩径大10~ 20cm 的钻头继续往下钻进, 同时投入大量粘土球, 必要时还可以投入部分水泥, 若不出现大量漏浆现象, 则钻至溶洞底板10 ～ 20cm 后再换设计桩径的钻头继续施工至设计入岩深度后停钻; 第四, 下钢护筒或加密后的钢筋笼进行“ 隔”。所下的钢护筒或加密部分的钢筋笼其直径应比设计桩大5 ～10cm,长度应大于溶洞的高度, 一般底板超过10 ～20cm, 顶板超出50cm 即可。
(3) C 类溶洞: 由于溶洞呈串珠状, 处理时要注意解决2 个问题: 一是多层状溶洞易于产生孔斜。施工中可先采用长岩芯管作超前导向, 缓慢施工; 二是要密切注意泥浆漏失及地面塌陷情况。对C 类溶洞的处理, 多采用投入大量的粘土, 待稳定几天后再重新施工, 并采用扩大孔径、下钢护筒或加密钢筋笼的方法。具体步骤是: 第一, 用大口径钻头施工至岩面; 第二, 改用小口径(? 146) 钻穿串珠状溶洞; 第三, 用200# 水泥砂浆进行水下灌注,把串珠状溶洞封堵; 第四, 再按设计桩径、桩长进行施工。如设计需要钻穿串珠状溶洞( 溶洞间距小) 时, 应改用比设计桩径大的钻头施工, 然后在采用下钢护筒或加密钢筋笼等方法等处理措施处理。
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