浅述冲孔灌注桩成孔技术的应用

　　摘要:文章结合工程实例利用冲击成孔通过不同形态岩溶地质时采用不同的施工工艺、工艺参数及质量通病防治措施,为此类工程施工提供经验与参考。
　　关键词:工程实例，冲击成孔，施工工艺，通病防治
　　一、工程地质概况
　　深圳某工程表层覆填筑土、黏土、粉土、砂类土及碎石类土,下伏石灰岩、粉砂岩及辉绿岩脉侵入,其中DK26+301～DK31+880处饱和粉、细砂为地震可液化层。石灰岩岩溶弱～中～强发育。
　　二、成孔施工
　　1.冲击成孔的工艺
　　如图1所示。
　　2.施工工艺要点
　　2.1钢护筒埋设及检查
　　钢护筒直径比桩径大32cm～43cm。按照十字线定位。埋设深度大于2m,四周回填密实。施工时利用“十字线起吊钻头法”检验护筒和孔位。(如图3)如果地质柱状图显示溶洞,护筒直径要加大加长。
　　2.2泥浆制备
　　选择优质粘土造浆,粘土塑性指数不小于15。在施工中及时补充优质泥浆,以保证孔中泥浆顶标高始终高于地下水位1.0m～1.5m,形成护壁、防止塌孔。施工现场配置流动试验站,随时对泥浆比重进行测试,并根据不同的地质情况采用不同的泥浆比重。
　　2.3冲孔
　　溶洞区一般采用依拉德YL-75、卢卡斯CZ-75冲击钻机和CJF—20型冲击反循环钻机成孔。根据地质资料表层人工填土,可采用孔内粘土自行造浆。开孔前在孔内多放一些粘土,并加适量粒径不大于15cm的片石,顶部抛平,泥浆比重1.6左右,钻进0.5m～1.0m后再回填粘土和片石,继续冲砸,如此反复二、三次。
　　
　　图1冲击成孔施工工艺流程图
　　图2孔口钢护筒埋设图
　　图3护筒埋设示意图
　　2.4掏渣
　　一般密实坚硬土层每小时纯钻进小于5cm～10cm、松软地层每小时纯钻进小于15cm～30cm时,进行掏渣或每进尺0.5m～1.0m时掏渣一次,每次掏4～5筒,或掏至泥浆内含渣显著减少,无粗颗粒、相对密度恢复正常为止。
　　三、溶洞处理
　　1.抛填片石粘土法
　　这种方法适应于溶洞体积较小的空溶洞或地下水流较小的溶洞。钻头冲击止溶洞顶板时,采用低冲程,一般控制在50cm左右,逐渐将溶洞顶板击穿。同时观察护筒内泥浆变化,立即将钻头提升出孔外后,若泥浆的稠度变稀,并向孔内增加比重为1.2～1.5的泥浆,保持孔内水位在正常状态下,泥浆稠度比重可增加至25s～30s,如泥浆稠度变化较快变稀,加适量的水泥在孔内搅匀后静置4h,以达到固壁的目的。在稳定泥浆稠度和水位后,可以向孔内抛片石,且在片石中掺入适量的碎卵石土及絮状物,以增加溶洞区内桩孔内侧的片石密度,减小地下水流速度然后继续用冲锤将片石及絮状物向四周排挤形成孔壁。及时记录回填粘土、片石数量,估计溶洞大小,只有泥浆面稳定,钻头冲击有力,填满溶洞后再进行钻孔作业。
　　2.回填混凝土法
　　当溶洞倾斜且高度小于2m时考虑用速凝混凝土导管注浆法对溶洞进行处理(利用导管水下灌注混凝土见图5)。钻到溶洞及时处理,其配比为C50混凝土。
　　
　　图4抛填片石粘土法施工示意图
　　
　　图5回填混凝土施工示意图
　　3.下沉钢护筒法
　　高且宽大空洞；溶洞中有地下河或暗河；地下水流较大或体积较大的泥砂洞,可能会产生流砂现象,宜排不宜堵的溶洞应采用此法。钢护筒应埋制到岩面。
　　钢护筒采用厚10mm的钢板卷制,长度5m～6m,外层护筒直径比桩径大20cm～25cm,内层护筒直径比桩径大15cm～20cm。如遇到特殊情况,护筒应按需加长。采用振动锤将护筒振入,外层护筒跟进至基岩面后,改由内护筒随钻孔进程跟进。内护筒主要作用是防止溶洞充填物进入钻孔内,以便成孔；避免灌注混凝土散失到溶洞中,防止断桩。
　　穿越素填土层,进人粘土层2m,施工中可一边冲孔,一边接长钢护筒。有吊车吊钻头将钢护筒的压入,应保证桩孔位置和垂直度:第一节护筒沉入时用定向支架进行位移和垂直度的控制与调节；在整个护筒的下沉过程中用两台经纬仪成十字方向跟踪护筒的垂直度,如不符合要求,必须拔出护筒,重新沉人。施工中应加强观察,当出现泥浆液面下降,立即往孔内补充泥浆,防止由此引起的塌孔。
　　四、岩溶地区冲击成孔通病防治
　　岩溶地区冲击施工过程中可采用加强型泥浆护壁技术,同时应用穿越溶洞顶板的冲击成孔技术,岩溶区漏浆、偏孔、卡钻的预防及处理技术,保证快速、安全的钻孔施工。
　　1.加强型泥浆护壁技术
　　在普通泥浆中掺加纯碱、水泥、锯末屑、片石等,在溶洞孔壁周边形成牢固的封闭环。
　　要求使用水化快、造浆能力强、粘度大、含砂率低的黏土；遇到流砂及有松散填充物的溶洞时,按黏土重量的12.5%～20%掺加水泥；纯碱按照黏土重量的2%～3%掺加,锯木屑按照黏土体积的10%掺加；片石一般使用不大于15cm的坚硬石块。用草袋装黏土、纯碱、水泥、锯木屑等混合材料直接沉落孔底,用钻头反复冲砸,可以在溶洞堵漏和造壁中取得较好的效果。
　　2.穿越溶洞顶板的冲击成孔技术
　　当钻孔接近顶板时,由于岩面倾斜,出现钻头摆动,或撞击护筒和孔壁,或冲击声音减弱等现象,说明钻头已接近顶板。此时,停止钻孔,回填片石和黏土块,然后调整钻机冲程,反复冲砸,在顶板上部形成坚硬的柱体,以其传递冲力,使其传递冲力,使斜面破碎、平整。
　　3.漏浆的预防及处理措施
　　一般护筒底发生漏浆,只需复打下沉护筒,先用黏土加固封闭护筒底周围缝隙,再填入黏土和小片石,高出护筒底1.0m,小冲程反复冲砸,加固护筒底孔壁。
　　当漏浆发生在透水性强的地层、岩层裂缝或有松散填充物的溶洞中,采用加大泥浆比重、控制钻进速度等措施。
　　当进入空溶洞时,会出现泥浆急剧下沉的现象。此时,立即向孔内补水补浆,保持孔内水头,同时投放黏土、片石等的混合料。
　　施工前,应根据地质资料作出预测,准备足够的黏土、片石、水泥、锯木屑,并装入草袋,配备补水补浆设备和拖拉设备,随时将钻机撤离。
　　4.偏孔的预防和处理技术
　　用型钢加宽钻机底座,控制钻孔速度,钢丝绳松放适度,经常检孔。偏孔时回填片石、黏土修孔；或者灌注水下不扩散混凝土重钻修孔。[!--empirenews.page--]
　　5.卡(埋)钻的预防及处理技术
　　经常检查钻头直径,磨耗不超过1.5cm；准备备用钻头,对磨好的钻头及时补焊；更换新钻头先用小冲程冲击一段时间；在穿越溶洞顶板时,使用小冲程钻进。
　　如遇卡钻,可用强提法和爆破震动法。采用滑轮组、吊机和钻机相互配合强提,或用千斤顶强顶的办法,将钻头提出。如果强提无效,可用水下小爆破震动法将钻头松动后提出。
　　在施工过程中,发生事故最多的是填充细砂角砾层的泥砂洞,此类溶洞常引起卡钻或灌注时发生流砂现象,有时可能造成断桩。施工时,根据图纸时刻观注泥浆、钻机和钢丝绳状态。发现钻进速度突然加快,可能遇到此类溶洞。防止发生流砂现象引起比较大的塌孔,由于孔内水位变化不明显,塌孔时间短且快,隐蔽性比较强。此时急宜埋钻。
　　埋钻时必须先清孔利用母锥进行保护钻头,待流砂稳定后再进行打捞。
　　6.掉钻预防及处理
　　在钻进中经常检查钻具和钢丝绳和连接装置磨损程度；在钻头顶部约1/3处焊打捞箍；出现偏斜时及时回填片石或混凝土；准备好打捞工具,掉钻及时打捞防治沉碴埋钻。
　　掉钻后处理:首先查明原因,清孔探明锤头位置,用打捞工具打捞；若钻头倾斜,先用母锥扶正,在打捞；如果掉进较大溶洞,且已经探钩无法挂住,可以利用重锤将钻头挤进溶洞；对于钻头头部断裂可以大磁铁吸住在打捞。打捞要有耐心,拉力均匀、慢速提升。
　　五、结语
　　由于溶洞隐藏在地下岩层中,难以准确预逐桩进行钻探,测其大小位置、形状。
　　现场施工人员应根据地质勘测资料,在施工过程中密切注意钻进过程,认真做好记录,发现问题应根据不同的情况断明原因,采取相应的措施进行处理,选用即加快施工进度,又能确保施工质量的施工方法。

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