巖溶地基地鐵車站圍護(hù)樁施工技術(shù)

胡蘭初

摘 要：鉆孔灌注樁施工在我國(guó)建筑施工中應(yīng)用最為廣泛，但在巖溶地基中施工的難點(diǎn)亟待克服。在實(shí)施鉆孔灌注樁施工的過(guò)程中施工人員應(yīng)熟悉和掌握相應(yīng)對(duì)策，從而為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)的工程產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：巖溶 圍護(hù)樁 施工問(wèn)題 處置方法

中圖分類號(hào)：TN943 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（b）-0055-02

近年來(lái)，為適應(yīng)城市發(fā)展需要和滿足城市居民日益增長(zhǎng)的出行需求，昆明市地鐵建設(shè)不斷加快了建設(shè)步伐。由于地鐵施工技術(shù)難度大、施工風(fēng)險(xiǎn)高、質(zhì)量要求高、不可預(yù)測(cè)因素多。因此，施工人員應(yīng)熟悉和掌握車站圍護(hù)樁施工監(jiān)控重點(diǎn)及相應(yīng)對(duì)策，才能真正做到有效地對(duì)施工安全和質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，從而為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)的工程產(chǎn)品。本人有幸參加了昆明地鐵3號(hào)線太平村站工程的施工，太平村站是昆明地鐵3號(hào)線工程的中間站，位于太平村東側(cè)東繞城連接線和規(guī)劃道路交叉口西北角地塊內(nèi)，沿東繞城連接線北側(cè)呈東西向布置，為地下兩層局部一層側(cè)式站臺(tái)車站。車站基坑總長(zhǎng)193.3 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度22.8 m，施工期間基坑深度約16.45 m。該區(qū)段地質(zhì)條件復(fù)雜，鉆孔樁施工范圍土層多為黏土，部分基底存在巖層，段內(nèi)不良地質(zhì)主要為巖溶斷層角礫，巖溶發(fā)育于（D3Z）白云質(zhì)灰?guī)r內(nèi)，屬淺覆蓋型巖溶，根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭示綜合分析，該地段巖溶中等發(fā)育。深度直至鉆孔樁樁底，斷層角礫主要填充在溶洞內(nèi)，巖溶區(qū)域主要分布在K20+303向大里程方向29 m，向小里程方向6 m，對(duì)鉆孔樁施工有較大影響。是全線施工中的難度最大的，本人在巖溶地基地鐵車站圍護(hù)樁施工過(guò)程中，通過(guò)不斷摸索與總結(jié)，也積累了一些菲薄的施工經(jīng)驗(yàn)，以下就以此為例，談幾點(diǎn)體會(huì)，以為拋磚引玉。

1 巖溶處理方案的原則

（1）每根樁必須用地質(zhì)鉆機(jī)鉆探，詳細(xì)記錄地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，畫(huà)圖列表，為制定相應(yīng)施工方案提供詳實(shí)依據(jù)。

（2）對(duì)填充物進(jìn)行土工試驗(yàn)，分析其物理力學(xué)特性，檢測(cè)容重、含水量、孔隙率等，為注漿參數(shù)計(jì)算提供依據(jù)。

（3）根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和填充物情況，對(duì)每根樁設(shè)計(jì)出相應(yīng)的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。

（4）對(duì)每種處理方案，都要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算，施工前在樁位外進(jìn)行溶洞注漿試驗(yàn)，取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完善施工方案，指導(dǎo)施工。

2 溶洞處理方案

（1）對(duì)于封閉的比較小的溶洞，采取注漿措施，提供成孔條件穿過(guò)溶洞。若洞內(nèi)無(wú)填充物或填充物不滿，則采取先填充碎石或干砂，然后注漿；若充填物呈松散或軟塑狀態(tài)時(shí)，直接注漿固結(jié)即可；若充填物已固結(jié)呈硬塑狀態(tài)時(shí)，則可以直接沖孔，但需加強(qiáng)泥漿護(hù)壁。

（2）溶洞內(nèi)無(wú)填充物或填充物較少需向洞內(nèi)填充砂子的，選擇一個(gè)合適的孔位，放入并固定鋼套管，將注砂管與鋼套管相連接，在注漿前灌砂。根據(jù)成樁直徑、圍護(hù)體積的最小直徑及堆積體成形規(guī)律，計(jì)算填砂量。用壓風(fēng)機(jī)將干砂壓入，為防止洞內(nèi)高壓阻止灌砂，利用其它孔作為減壓孔。待達(dá)到計(jì)算的填充體積，壓力穩(wěn)定時(shí)，即可停止。

（3）對(duì)于一些溶槽、溶溝、小裂隙等，沖孔時(shí)可采取投放片石、碎石夾粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到護(hù)壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過(guò)巖溶區(qū)。

3 巖溶地基鉆孔樁施工過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的預(yù)防及處理措施

3.1 鉆孔出現(xiàn)溶洞漏漿塌孔

（1）原因分析。

鉆進(jìn)至巖溶位置時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏漿，當(dāng)孔內(nèi)無(wú)泥漿時(shí)，無(wú)法起到泥漿護(hù)壁作用再加上外部地下水的滲透會(huì)造成塌孔。

（2）預(yù)防措施。

①定期對(duì)孔內(nèi)泥漿進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)泥漿比重較輕，可增大泥漿比重。使泥漿起到護(hù)壁作用。

②泥漿外送時(shí)，不要全部排完，留置備用泥漿。

③進(jìn)入溶洞位置，減小沖程，沖程為50 cm以內(nèi)，防止沖程過(guò)猛，破壞孔壁及溶洞，增大溶洞漏漿范圍。

（3）處置措施。

當(dāng)溶洞范圍不大（從失漿量、失漿速度判斷）采用填充壓實(shí)的方法。小溶洞采用拋填袋裝水泥、黏土、碎石等混合料進(jìn)行堵塞，并利用鉆頭沖擊力將拋填物擠入側(cè)壁溶洞，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。當(dāng)泥漿不再漏失后方可轉(zhuǎn)入正常鉆進(jìn)。若是特大溶洞，在進(jìn)行鉆孔時(shí)，擬采用護(hù)筒跟進(jìn)處理溶洞。鋼護(hù)筒跟進(jìn)是在施鉆過(guò)程中將鋼護(hù)筒用震動(dòng)打樁錘逐步下沉到需要保護(hù)孔壁的地層或巖石上。因此在選定時(shí)要特別注意，護(hù)筒跟進(jìn)適用于發(fā)育規(guī)模大、層數(shù)多、溶洞內(nèi)填充物性能差、存在暗河等特大型溶洞，施工前應(yīng)仔細(xì)核對(duì)地質(zhì)資料，確定輔助護(hù)筒的深度和層數(shù)，并根據(jù)護(hù)筒的層數(shù)，確定每層鋼護(hù)筒的直徑。每層鋼護(hù)筒的直徑以最后一層輔助護(hù)筒為基準(zhǔn)，最后一層輔助護(hù)筒的直徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大5～10 cm順次每增加一層輔助護(hù)筒，其內(nèi)徑宜比相鄰內(nèi)層護(hù)筒外徑增大10～20 cm。對(duì)于進(jìn)入溶巖地帶，先儲(chǔ)備好大量的泥漿以防出現(xiàn)溶洞漏漿塌孔。將泥漿池泥漿排入孔內(nèi)，再回填粘土及袋裝水泥，可使溶洞成功堵住并鉆孔成功。這既節(jié)約了泥漿外運(yùn)費(fèi)用，又可減少回填深度，控制回填鉆進(jìn)成本，最后通過(guò)水泥和粘土利用鉆頭沖擊力將拋填物擠入側(cè)壁溶洞，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，防止再次出現(xiàn)漏漿。

（4）沖擊成孔時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)。

①?zèng)_擊成孔必須待注漿凝固后才能進(jìn)行，為防止意外，沖孔前應(yīng)有備用措施，備好材料，一旦泥漿泄露，及時(shí)向孔內(nèi)投放粘土、水泥和片石，依靠沖擠在溶洞內(nèi)形成片石夾粘土的圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻，保持孔內(nèi)泥漿高度，使得沖鉆順利進(jìn)行。

②加大泥漿質(zhì)量和密度。采用優(yōu)質(zhì)泥漿，當(dāng)缺少優(yōu)質(zhì)粘土?xí)r，可在泥漿中摻入適量的水泥、燒堿和鋸末，以提高泥漿膠體率和懸浮能力，其質(zhì)量配合比為黃土∶水泥∶燒堿=1∶0.2∶0.4，鋸末按黃土體積的10%摻入。

③接近巖溶地段，采取輕錘沖擊、加大泥漿密度的方法成孔，以防卡鉆和掉鉆。

3.2 灌注水下砼出現(xiàn)漏漿

（1）原因分析。endprint

在溶洞區(qū)域混凝土澆筑過(guò)程中，由于混凝土沖擊力過(guò)大，破壞側(cè)壁造成漏漿。

（2）預(yù)防措施。

首盤砼澆筑后，適當(dāng)減少混凝土的灌注速度。在混凝土澆筑過(guò)程中時(shí)刻注意泥漿面的水位及混凝土面情況。

（3）處置措施。

出現(xiàn)水位或混凝土下降，及時(shí)補(bǔ)充泥漿，導(dǎo)管盡量往下落，水位穩(wěn)定后，重新測(cè)量砼面高程。然后在灌注過(guò)程中適當(dāng)加大導(dǎo)管埋深，并在灌注時(shí)隨時(shí)測(cè)量混凝土面高程，對(duì)灌注過(guò)程中砼面出現(xiàn)的緩慢下降要有準(zhǔn)確的判斷，防止砼面突然下降導(dǎo)管懸空造成斷樁事故。最后待灌注結(jié)束后，不要及時(shí)撥出導(dǎo)管，要停止30～40 min，每隔10 min緩慢的提升活動(dòng)導(dǎo)管，盡量避免在灌注完成撥出導(dǎo)管后混凝土面突然下降造成斷樁，但也不能停止時(shí)間太長(zhǎng)，防止混凝土初凝，撥出導(dǎo)管后形成樁基抽心。導(dǎo)管要徐徐、緩慢的撥出，防止表層泥塊吊入砼中形成夾層。其次保證混凝土供應(yīng)及時(shí)，了解混凝土的運(yùn)輸能力及時(shí)交通情況，避免行車高峰期出現(xiàn)交通堵塞。

（4）灌注水下砼出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法。

我們?cè)趯?duì)A3-95號(hào)鉆孔樁進(jìn)行砼澆筑過(guò)程中就出現(xiàn)漏漿情況，直至混凝土全部漏完致使導(dǎo)管懸空，當(dāng)孔里的漿液漏完發(fā)現(xiàn)孔底存在暗河，由于第一次已澆筑18.5 m3混凝土，對(duì)孔底暗河進(jìn)行了填充，且間隔1.5 h，孔底混凝土已初凝，進(jìn)行第二次混凝土澆筑增大混凝土方量，并且在砼內(nèi)添加了速凝劑，最后澆筑成功。根據(jù)事后分析，在混凝土澆筑過(guò)程中時(shí)刻注意泥漿面的水位及混凝土面情況，一旦出現(xiàn)水位或混凝土下降，及時(shí)補(bǔ)泥漿，導(dǎo)管盡量往下落，水位穩(wěn)定后，重新測(cè)量砼面高程。然后在灌注過(guò)程中適當(dāng)加大導(dǎo)管埋深，并在灌注時(shí)隨時(shí)測(cè)量混凝土面高程，對(duì)灌注過(guò)程中砼面出現(xiàn)的緩慢下降要有準(zhǔn)確的判斷，防止砼面突然下降導(dǎo)管懸空造成斷樁事故。最后待灌注結(jié)束后，不要及時(shí)撥出導(dǎo)管，要停止30～40 min，每隔10 min緩慢的提升活動(dòng)導(dǎo)管，盡量避免在灌注完成撥出導(dǎo)管后混凝土面突然下降造成斷樁，但也不能停止時(shí)間太長(zhǎng)，防止混凝土初凝，撥出導(dǎo)管后形成樁基抽心。導(dǎo)管要徐徐、緩慢的撥出，防止表層泥塊吊入砼中形成夾層。

4 結(jié)語(yǔ)

巖溶地基鉆孔灌注樁施工是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的作業(yè)，通過(guò)多年來(lái)前人的不斷摸索和實(shí)踐已經(jīng)形成了一套比較成熟的施工技術(shù)，尤其是近年來(lái)在地鐵建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且取得了可喜的成績(jī)。這些都對(duì)施工技術(shù)人員的素質(zhì)提出了更高的要求，更需施工人員通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，熟悉這些相關(guān)的施工技術(shù)，掌握巖溶地基鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)及相應(yīng)的對(duì)策，才能為今后車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量、施工安全提供有力的保障。

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