岘山浩然居桩基工程试桩溶洞处理

'襄阳市住房保障和房屋管理局“岘山•浩然居”保障性住房小区桩基工程溶洞处理方案一、工程概况襄阳市住房保障和房屋管理局拟投资建设襄阳市“岘山•浩然居”保障性住房小区，该工程位于襄城区胜利街西侧，规划向阳路北侧，该地块属襄城区庞公办事处十家庙村与观音阁村，总建筑面积161877.46m2,其中地下建筑面积34253.46m2。该项目共包含13栋高层住宅，其中1#-11#楼为18层，12#、13#楼为11层。通过招投标，我公司承接了该项目桩基工程二标段的施工任务，二标段包括7#-11#楼5栋18层，12#-13#楼2栋11层，有一层整体地下室。根据襄阳市建筑设计院提供《岩土工程勘察报告》，上海新建设建筑设计有限公司设计，主楼基础采用后压浆钻孔灌注桩，总桩数900根，桩径φ800㎜，桩长22.00-26.00米，混凝土强度等级C30，持力层为岩土工程勘察报告中的⑥-2中风化硅质灰岩，抗压桩单桩竖向承载力特征值R=3100KN。由于施工场地下伏基岩为硅质灰岩,岩石节理、裂隙发育，其结构面多见铁质氧化物或溶蚀孔洞，局部见20-30cm溶蚀沟槽，施工中可能遇到较大溶洞，给施工带来很大困难，如处理方法不当，往往会造成掉钻、卡钻、埋钻、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁到施工人员、机械设备安全。我公司前期旋挖钻机施工时就曾遇到险情（详见岘山•浩然居保障性住房小区桩基工程专题会议纪要（20130108号）），因而充分了解桩孔所遇溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等,采取稳妥的措施，保证施工的顺利进行,十分重要。为此， 业主多次邀请武汉专家现场踏勘，给予技术指导，并组织参建各方进行方案对比，最后决定采用超前钻，揭示每根桩端持力层状况，查明桩端下伏基岩的完整程度，裂隙的发育程度，有无溶洞，以及溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层厚度、完整性、洞内充填物形状等。在桩基施工前，于桩中心进行超前钻，必要时增加钻孔，根据超前钻的结果，确定溶洞处理方法。有溶洞的桩位，由旋挖钻机成孔改为冲击钻成孔，并根据溶洞的不同类型，最后确定采用不同的施工方案。二、施工方案的确定针对该场地溶洞较大且呈串珠型分布，施工技术难度较大，该工程又为市重点工程，我公司从严把质量关，确保工程进度，确保施工安全考虑，把该工程做为公司重中之重，并严格按照超前钻资料及设计要求对施工工艺过程进行监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识。根据超前钻揭示溶洞情况，溶洞内全为流塑状粘土全充填，溶洞位置较深，最后确定先采用冲击钻成孔，优先采用常规施工法、回填片石粘土、投水泥的方法处理溶洞，后考虑采用预压浆填充法、桩底后压浆法、钢护筒护壁法等方案。三、施工前的准备1、人员组织项目部专门组织有关技术人员研究学习有关溶洞处理的措施，并且成立溶洞处理应急小组。施工现场派2名技术人员分两班在工地轮流值班，发现问题及时上报处理。项目部还组织桩基队钻机机长学习溶洞处理的知识，使他们对溶洞处理心中有数。总之，在人员组织方面，明确分工，各负其责。2、材料准备片石500m3，粘土500m3，水泥100T，编织袋200条等。3、机械配备冲击钻机三台，装载机一台，20T吊车一台，挖掘机一台。 四、施工过程控制在钻孔桩施工前，需准备好足量的泥浆、片石、碎石、砂、粘土及水泥，此时泥浆浓度需比正常钻孔时浓度大，可采用1.4～1.5，入孔泥浆粘度采用22～28s。施工过程中根据每孔地质钻探资料及泥浆的流失等来判断溶洞的洞高、有无填充物等情况，并采取相应的抛填片石、粘土、水泥、灌注混凝土及下放大小钢护筒等方法。（1）洞高小于1米的溶洞。不论洞内有无填充物，在钻进到该溶洞时，立即向孔内下抛片石、粘土、水泥，并向孔内不断注入泥浆确保孔内水位。孔内抛填物高度需超过溶洞顶1米左右（若遇垮孔，立即回填至自然地面），然后用较小冲程冲击钻孔，泥浆泵不循环，将片石、粘土、水泥挤入溶洞使之尽可能填充溶洞，在溶洞范围内形成护壁。若孔内水位继续下降，应重复采用上述方法进行处理。在溶洞没有处理完成之前，不能继续向下钻进，只有当孔内水位不再下降时，方可继续钻孔。（2）洞高在1-3米的溶洞。当穿越有填充物的溶洞时，处理方法和小溶洞一样，若孔内水位下降较快则下抛填充物的同时还需多投入水泥，然后用较小冲程冲击形成泥浆、水泥、碎石护壁。当水泥浆将护壁空隙堵塞，孔内水位保持稳定后，停止冲击，待水泥浆形成一定强度后，再继续钻孔，穿过溶洞。当穿越无填充物的溶洞时，则向孔内回填片石、粘土、水泥干料，填满溶洞，在水泥浆达到一定强度后即可进行钻孔施工。也可灌入混凝土干料，采用32.5级普通硅酸盐水泥、按照C15-C25拌制，如溶洞空间大，孔内水位下降快，则在混凝土干料中添加一定量的水玻璃。（3）洞高大于3米的溶洞。对于这种较大的溶洞，先采用投片石、粘土、水泥、灌注混凝土等处理，如处理效果不佳，最后采用 钢护筒施工。首先在钻孔通过粘土层后到达溶洞顶板前，由于溶洞处理时间较长，且击穿溶洞顶板后，孔内水位会急剧下降，孔内粘土层随即坍塌，因此在上部粘土层位置应采取钢护筒（以下称1#钢护筒）护壁。为保证成孔桩径及下部正常钻孔需要，所下1#钢护筒内径至少需比设计桩径大20cm。同时，为保证1#钢护筒的顺利下沉，成孔直径也应比钢护筒外径大10cm，所以在对上部粘土层钻孔时，应采用大直径钻头确保成孔直径比设计桩径大30cm。1#钢护筒下沉安放就位后，即可开始钻孔冲击溶洞顶板。当钻孔穿越溶洞后，为保证溶洞内浇筑水下混凝土成桩，减少混凝土不必要的浪费，就必须下沉2#钢护筒。2#钢护筒的内径应比设计桩径大15cm，长度应比溶洞高度大3米。施工前，应调换冲击钻钻头，其钻头直径应与2#钢护筒的外径保持一致。施工时，根据地质钻探资料，当进尺接近溶洞顶板时，必须轻锤慢打，控制提升高度，使孔壁圆滑坚固。当冲击穿过溶洞顶板后，应反复提升钻头，在顶部范围内上下慢放轻提，直至钻头不明显受阻碍，这样就确保2#钢护筒下放至准确位置。（4）钢护筒的制作及下沉钢护筒采用10mm厚钢板制作而成。若钢护筒太长，可分节制作，每节3米左右，钢护筒之间采用焊接。钢护筒下沉采用振动打夯机、吊车及人工配合下沉。下沉时，用两台经纬仪在两个垂直的平面内监测倾斜度。为防止1#钢护筒在冲击钻向下继续钻进时出现不均匀下沉而倾斜，可通过4根φ22的钢筋将其在孔口焊接固定。（5）后压浆法:中、小溶洞串联采用提前压浆法，将分层溶洞填充、压浆成一个整体的持力层，以达到桩基承载力要求。（6）溶洞内钻进时应注意的问题 由于溶洞存在，使桩位处地质变得异常复杂，溶洞的顶板和底板很可能高低不平，犬牙交错，致使桩基在钻进过程中极容易发生偏孔现象，而成孔的垂直度精确与否是控制钻孔灌注桩质量的一个重要条件。因此为了保证成孔垂直精度满足设计要求，施工时进出溶洞可按斜面开孔的方法处理。使用高强度的锤齿，锤尺磨耗后要及时更换，在空洞钻进时，钻头在冲击高低不平的岩面时，会出现向一边滑动的现象，如不及时纠正，容易造成斜孔、卡钻等事故。此时应分层抛填片石及粘土，用小冲程钻进的方法来切削硬岩石，通过观察钢丝绳的摆动情况及时发现斜孔，以达到孔圆管直的目的。同时钻进过程中应随时校核钢丝垂直度。若发生偏孔，可向孔内投入片石至没发生偏孔的高度，再进行钻孔纠偏。钻进过程中，孔内水位变化与溶洞有直接关系，因此应随时观测孔内水位的变化，对于了解溶洞情况，为正确处理溶洞提供准确依据。准备足够大的泥浆池，并配备泥浆泵、足够的片石、粘土，当溶洞出现漏浆时，能及时补充泥浆，做回填处理，保持孔内水位，降低坍孔的几率。保证铲车、钩机、吊车等机械的使用场地，保证桩基在孔内出现险情时，移走机械设备的路线畅通，在紧急情况下，能令人、机械迅速撤离现场。五、混凝土灌注混凝土采用垂直导管法进行灌注，采用商品混凝土并派实验人员前往混凝土厂家进行质量控制，根据灌注情况随时调节混凝土性能，较好的满足了施工需要。现场由专业工程师控制灌注进度并根据地质情况控制埋管深度，保证成桩质量。当灌注到溶洞位置时保持较大的埋管深度，防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉，造成断桩。施工过程中保持埋管深度不小于5m，随时注意观察混凝土面有无下降现象。六、施工注意事项1、钻头钻至溶顶时，为防止由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔，除采用抛填片石平衡钻头外，也可采用质量较大的钻头处理。 2、溶洞处理时，速度稍微放慢一些或稍停一段时间，可促使片石和粘土的固结利于固壁。3、有充填物的溶洞采用抛填物的方法处理是可行的，但为了避免发生缩孔，可采用大块片石。4、溶洞内泥浆浓度要大，比重不小于1.6.5、如孔内泥浆不是大量流失，粘土可不装袋投入。6、因溶洞内为流塑状粘土，即使孔内不漏浆，为加大泥浆浓度，增加固壁的牢固性，也要按片石粘土3:1的比例加入。7、当处理完漏浆时或到达溶洞位置但不漏浆，也要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质。北龙建设集团有限公司2013年6月20日'