姚宗元 巩乃宗
(北京首钢国际工程技术有限公司北京 100043)
摘要：贵州为我国西南地区欠发达省份，目前正在进行大规模基础设施建设，贵州山高路陡，地下地质情况复杂，既有异常坚硬的岩石，又有大小不一的溶洞，地基处理异常复杂，本文以实际工程为例，探讨了贵州地区桩基设计和施工过程中遇到的一些特殊问题及处理方法，希望对今后该地区的建设起到有益作用。
关键词：桩基 贵州 塌孔 组合护筒
首钢贵钢精线桩基工程采用机械旋挖成孔，由于贵钢场地较为特殊，场区地层自上而下分别是:杂填土、硬塑红粘土、可塑、软塑红粘土甚至是流塑粘土，其中还分布小型溶洞、溶槽和土洞，地表层虽经强夯，但由于流塑土层较为普遍，成孔过程中极易塌孔，故成孔成为本工程桩基施工的难点和重点，本文对贵钢精线工程施工过程中遇到的一些成孔问题和方法进行简要总结和探讨，主要包括以下内容：1、斜孔处理2、塌孔处理3、溶洞处理。
一、斜孔处理
贵钢精线场地地下岩层局部起伏较大，斜岩林立，给桩基成孔带来较大困难，如成孔过程中钻头一边落在斜岩上，另一边落在土层上，由于硬度相差悬殊，钻头会旋入较软的土层方向一侧，造成斜孔，桩基垂偏达不到规范要求，钻机手在成孔过程中应及时发现斜孔，并微调钻杆角度，使钻头压力尽量能落在岩石侧，同时降低钻头压力值，使钻头能以较小的压力在斜岩上刻出一条槽弧，然后再增大压力向下旋挖，以达到纠偏目的。以上方法较为经济，但对钻机手经验要求较高，在贵钢精线工程施工中对我们对斜孔进行了较为详细的研究，在斜孔出现以后，采用在孔内浇注混凝土后二次成孔的方法进行斜孔纠偏，取得了较好的效果，具体做法是：发现斜孔后，根据孔内岩石的强度选择不同标号的混凝土对孔底至岩石上表面之间的空段进行浇注，混凝土强度达到设计强度后再进行旋挖二次成孔，浇注混凝土的主要目的是使钻头下受力均匀，钻头在岩石和达到强度后混凝土表面旋转，钻头受力均匀、垂直向下旋转，达到纠偏目的，实践表明，以上方法虽然在经济上会造成一定的浪费，但对屡次出现偏斜的桩基成孔处理非常有效。
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二、塌孔处理
贵钢精线工程场地土层自上而下越来越软，在承载面岩石上层分布一层软塑质土层，由于长期强降雨的影响，雨水被储存在岩石表面，导致该软塑土层含水量基本饱和，成为流塑土层，由于一般旋挖没有类似泥浆护壁的护壁工序，这层流塑土层成为贵钢精线工程桩基施工塌孔的主因，如何克服该流塑土层流动成为解决塌孔需首要解决的问题。现场主要采取以下几种方法进行塌孔处理：
1.对一般性的塌孔主要采取吸水材料回填的方法进行成孔。塌孔最主要的原因是孔壁局部土层含水率较大甚至饱和，该部分土从孔壁流入孔内，将孔壁下部掏空，在上部土压力的作用下桩孔发生坍塌，对于含水率较大的并已发生坍塌的桩孔采用含水率较小的土或者灰土进行回填，以达到吸收原有土层中水分的目的，使流塑土失水成为可塑土，回填时用钻头不断向下冲击土层，以达到夯实的目的，根据含水率情况适时进行二次成孔，成孔后应及时下方钢筋笼进行混凝土浇注，以防孔壁再次坍塌。
2.对垮塌较严重的孔采用简易护筒进行塌孔护壁。成孔之前，用10毫米厚钢板定制与桩基同内径的圆形简易护筒，开孔后根据塌孔段长度拼接简易护筒长度，用旋挖机的驱动装置压入需要保护的塌孔位置形成对孔壁的保护，使塌孔位置的流塑土无法流入孔内，然后直接在护筒内部下方钢筋笼浇注混凝土，简易护筒为一次性投入，随着混凝土浇注埋入地下无法重复使用，造价相对较高，适用于用其他成本较低的方法难以成孔的孔桩护壁。
3.采用组合护筒护壁。简易护筒使用方便，但造价相对较高，为了重复使用降低成本，业界对简易护筒进行了优化和改进，使其能重复利用，称之为组合护筒。组合护筒是采用40mm 以上合金钢机加工而成的较为精密的圆形护筒，护筒长度一般为1.5 米，护筒之间能实现机械无缝对接，护筒能与钻机动力装置实现连接，最末端护筒上安装有钻齿，组合护筒有以下特点：一是能通过钻机的驱动装置钻入土层；二是在混凝土浇注完成后能将护筒拔出，重复利用，降低成本。主要使用方法如下：正常成孔至塌孔地层处时，钻机驱动装置安装组合护筒后向下继续旋转，护筒旋入土层中，护筒壁将外部流塑土与内部隔离，钻入达到要求后钻机更换钻头继续在组合护筒内进行旋挖作业，如塌孔位置较深，仅需增加护筒数量，成孔后护筒暂不能拔出，在护筒内下方钢筋笼后进行混凝土浇注，混凝土浇注至设计标高时再利用钻机的驱动装置或者顶管机将护筒慢慢拔出，在拔出护筒的过程中，混凝土会随着护筒的上升而与孔壁直接接触，混凝土的水平压力保护孔壁无法垮塌，效果类似于泥浆护壁。组合护筒可以重复使用，有很高的经济价值。
三、溶洞处理
根据溶洞的大小将溶洞的处理方法分为以下几种：
1、对于直径大于1 米以上的较大溶洞，主要采取用简易护筒封闭溶洞洞口的方法。具体施工方法与处理塌孔方法类似，利用钻机将一定长度的简易护筒垂直下压至桩孔内的溶洞下口，利用简易护筒壁将整个溶洞口全部封闭，再进行混凝土浇注，简易护筒永久埋入地下，此方法对于处理较大溶洞效果较好，但费用较大。
2、对于直径大于1 米的部分较大溶洞也可以采取利用沙包等材料对溶洞洞口进行封闭，即溶洞较大且互相贯通时，为了降低施工成本，可以利用沙包等对溶洞口进行封闭，该方法虽然成本相对较低，但由于需要人工下至孔底进行作业，存在安全隐患。
3、直径小于1 米且无相互贯通的小型溶洞，如溶洞内无泥沙或者流塑土流入桩孔内，孔壁无坍塌迹象的，则直接下方钢筋笼后进行混凝土浇注，浇注的混凝土会将溶洞填充封闭，孔壁也不会坍塌，桩基质量得到保证。
4、对于无贯通的小型溶洞，如溶洞内有流沙或者流塑土流入桩孔内，有存在塌孔可能的溶洞处理，可采用组合护筒封闭塌孔部分和溶洞洞口，与处理塌孔不同在于浇注完混凝土拔出组合护筒时，需及时补充浇注混凝土，因为溶洞的存在，部分混凝土流入溶洞内，否则桩基顶标高会低于设计标高。
5、对于有流沙流塑土的小型溶洞也可采取回填灰土或者生石灰的方法吸收孔内水分，回填高度高于溶洞洞口上口，回填过程中注意夯实，达到强度后进行二次成孔，成孔后应及时浇注混凝土避免孔壁二次坍塌。
论文作者:姚宗元 巩乃宗
论文发表刊物:《建筑模拟》2015年4月总第100期供稿
论文发表时间:2015-6-19
标签：溶洞论文; 混凝土论文; 土层论文; 桩基论文; 组合论文; 钻头论文; 钢精论文; 《建筑模拟》2015年4月总第100期供稿论文;