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2018-10-08 16:51:51 | 分类:默认分类 | 标签:

  一、超前钻在工程桩基础施工的概况

  高层建筑或大型桥梁大都采用钻(冲)孔或人工挖孔灌注桩基础,以中或微风化岩作桩端持力层。在碳酸盐岩、花岗岩、砂砾岩分布的地区,桩基施工过程中,常常会碰到溶洞、孤石、破碎带、软硬互层等不良地质的情况,给成孔造成很大的困难。如果处理不当,往往会留下质量隐患,有时会造成工期延后、浪费资金等不良后果。部分业主对勘察方或设计方提出在桩基施工前做超前钻不予重视,认为已经做了详细勘察,勘察就已经结束了,没必要再做超前钻。其实,这是对岩土工程勘察阶段的分级、对施工勘察阶段做超前钻的重要性认识不足而造成的。超前钻是施工勘察阶段的一部分,是详细勘察阶段的补充、延伸。在详细勘察时,控制孔的数量偏少、深度偏浅,在场地没有上述的不良地质现象时可满足使用要求。施工中可能遇到特殊或专门的岩土工程问题,应进行施工勘察,有针对性地补充详细勘察的不足。

  二、超前钻在桩基施工中的应用

  1、碳酸盐岩分布地区,常发育有溶洞。其大小(指高度)悬殊,大可至一、二十米,小的仅二、三十厘米;垂直方向上一般发育1~3层溶洞,乐昌市某大桥工地,60米的钻孔最多穿越23层溶洞;按充填状态分,有的为空洞,有的完全充填,有的半充填。按填充物性质分,有的为砂、砾(松散或稍密),有的为粘性土(软塑或可塑);按漏水情况分,有的钻进时全漏水,有的不漏或少漏水。孔距30厘米的两个钻孔,揭露的基岩面的标高有时相差一、二十米。由此可见其复杂和多变性。

  一桩一孔或一桩二、三孔的超前钻,能充分揭露溶洞的容积大小、充填状态及充填物性质、漏水情况等特点。根据溶洞的不同情况,采用不同的桩型和不同的成孔措施(填充砂、块石或粘土、水泥或注浆,或下钢护筒等堵漏),确保工程进度及成桩质量。

  2、在花岗岩地区,在残积土和全风化、强风化带常含孤石(球状风化)。埋藏浅的几米或直接出露,深的三、四十米;揭露的层数一般1~2层,深圳地铁某个工地达7~8层;厚度小的二、三十厘米,厚度大的三、四米甚至五米;孤石为微风化或未风化,强度高,单轴抗压强度常大于100MPa。

  孤石埋藏较深、厚度小、层数少的场地,一般可选用冲孔桩机成孔。对于多数桩位都含有厚度大、层数多的孤石的场地,若采用冲孔桩机成孔,有时要十几二十天才能成一孔,进度极其缓慢。若工期紧迫时,可采用空气潜孔锤成孔,其效率、效益均比前者显著提高。为了防止把孤石误判为稳定的微风化基岩,超前钻应钻入连续、完整的微风化岩6米以上。

  三、建筑工程桩基施工中超前钻的施工流程

  某市中心广场拟建一座24层的贸易大厦,该大厦地基工程地质条件和水文地质条件复杂,岩溶、土洞发育。基坑北5m紧邻七层高的图书馆及四层高的电影院,南面相距4m处为该市主干道。地基处理施工难度大,施工中引进一些新的施工措施进行尝试,并取得了良好效果。

  该楼为一层地下室,基坑开挖深度4~4.4m,采用一柱一桩独立基础形式,单桩最大垂直荷载21000kN。原设计为先开挖基坑,四周用毛石砌挡土墙,坑内采用人工挖孔桩。由于人工挖孔桩施工中抽取大量地下水,造成电影院、图书馆多处开裂,建筑物地基有向下滑移现象,同时挖孔桩没办法穿过多层溶洞,施工难以进行,造成停工。在此情况下,对该项工程进行了基础设计修改,采用冲孔和挖孔灌注桩相结合,并制订一套科学、合理、可行的施工程序,以保证相邻建筑物的安全及施工的顺利进行。其施工分为两个部分,即冲孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。

  1、冲孔灌注桩施工

  该施工主要难点为如何在具有多层溶洞的岩溶区成孔,如何堵住泥浆渗漏及砼流失,如何保证冲孔进尺及清除孔底沉渣。

  每当打穿一层溶洞时,经常出现如下情况:a.孔内泥浆迅速流失,因岩溶水系与义昌江联通,两台3PN泵供水也无法使孔内满上来,出现地面孔口塌陷,产生一大漏斗,不仅不能施工,而且经常危及钻孔及人身安全,有时连钻机撤出的时间都没有;b.溶洞或裂隙水流入孔内,破坏泥浆,泥浆比重减少或变成清水,孔底出现厚层沉渣,无法反浆,更不能进尺,使工程无法进行。

  针对上述情况,采取了相应的解决方法:向孔内回填大量粘土,目的是堵漏,同时也堵住小裂隙的漏浆,粘土可不必装袋,可直接倒入孔内,水泥需整袋抛入,使其沉底,操作方法同上。当再次打穿下一层溶洞发生漏浆时,重复上述工作,直到完成一个桩孔为止。

  这样施工的结果是堵住了漏浆,堵住了溶洞,保证泥浆质量且能正常返浆,正常进尺,同时在灌注砼时,不会出现大量超灌。如63#桩具有一定的代表性,桩径1.6m,桩长21m,上覆土层厚5.5m,其下为多层分布的溶洞,遇大小溶洞4个,发生强漏浆6次,为堵漏造浆共用318包水泥,直接用于堵漏费8600元。

  经比较,上述方法是最经济、最有效的施工方法。与之相比,在此场地也曾采用钻孔灌注桩,钻孔直径500mm,结果是1)因泥浆流失过大,无法补足泥浆;2)长期钻进,出现大面积地面塌陷;3)孔底难清除沉渣;4)砼灌入量无法控制。在仅钻成的两个孔中,孔底几米厚度沉渣无法清除,其中一孔12h灌入几十立方砼,不知流向何处。

  2、挖孔桩施工

  对于人工挖孔桩,按常理是最简单的施工方法。由于该地层含有大量地下水,抽取地下水已危及周围建筑物的安全。如何达到最经济最安全的施工成为第一难点。经认真分析,充分了解该地基的工程地质条件及水文地质条件与周围建筑的联系,并对建筑物已开裂的原因进行了细致的分析。抽取大量地下水是导致周围房屋开裂、地基下沉的最主要原因,如要对基坑周围进行全面的帷幕防渗,耗资巨大,同时岩石裂隙水未必能堵住。最后采用了不增加投资的方案,只对施工程序进行了调整。

  通过施工程序调整,设法改变水的渗透路径;分散施工,不能成片连续开挖,每隔3~5个桩孔开挖一个;先施工水量较小的桩孔,如果发现水量较大的桩孔,停止抽水,不再向下施工,严格控制抽取地下水量;每挖成一个桩孔,验收后立即灌注砼,堵住水的部分渗透路径;严格监控周围建筑物的裂缝。

  事实证明,按上述原则要求进行施工,顺利、安全地完成了施工任务,保证了周围建筑物的安全,如果不按此程序施工,会产生严重的后果。例如,当时现场为了进度,同时开挖4孔,同时抽水,结果4h后观测发现周围建筑物裂缝加大,石膏断裂。紧急停工后再按程序施工没有出现 这种情况,施工安全顺利。再次证明经过施工程序的控制,安全施工可以得到保证。

  四、结束语

  总之,在实际工程中,我们经常会遇到地质条件复杂的情况,尤其在岩溶地区,溶洞、溶沟、溶隙、石芽等不良地质作用十分发育,基岩面埋深不一,起伏较大,无规律性。而仅仅通过对场地进行详细勘察所获取的地质资料非常有限,设计单位难以确定桩基持力层的标高,而施工单位亦无法取得准确数据。基于此,在桩基施工处理过程中,超前钻已经成为现代建筑工程施工不可或缺的勘探手段。对确定桩型、桩端持力层的性状及桩端位置(标高)、成孔工艺和确保工程质量等方面起着重要的作用。

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