浅谈岩溶区桩基冲击钻机施工
来源:用户上传
作者:
摘 要 岩溶地区桩基施工时，应根据现场的具体地质条件和工程的总体情况，选择合适的施工方法。同一施工现场的不同桩基，有时也会因为具体情况的不同，而采用不同的施工方法。本文介绍了采用冲击钻机施工时钻机的选择、泥浆的配置、施工工艺以及技术措施。
关键词 岩溶区桩基;冲击钻机;施工
引言
岩溶地区桩基施工时，应根据现场的具体地质条件和工程的总体情况，选择合适的施工方法。同一施工现场的不同桩基，有时也会因为具体情况的不同，而采用不同的施工方法。主要注意以下三點：①岩溶桩基的施工，宜采取以冲击成孔为主，其他成孔方式为铺的施工工艺组合，以适用于情况各异的岩溶地区;②冲击成孔工艺适合于处理岩面倾斜、半边岩溶、串珠式溶洞等复杂岩溶形态;③岩溶区段桩基施工时每个墩台应仅考虑1台钻机进行逐桩成孔施工。
1 冲击钻机的选择
（1）钻机型号应根据桩基直径、钻孔速度要求、钻头重量、冲击频率、覆盖土层及岩溶发育情况进行选择。目前使用的冲击式钻机均配备有钻架、起吊及冲击等全套设备。冲击钻机按清渣工艺可分为泥浆正循环和反循环两种工程钻机。常用的冲击钻机有CZ系列和GCF系列。
（2）宜选用配备了钻塔液压起落，整机液压步履技术的工程钻机，钻机移位便利，对孔方便，可大幅度提高施工效率。
（3）冲击成孔关键在于冲锤的选择和改进，为加快冲击进尺，避免卡钻、掉钻事故发生，对冲击钻头的选择及改进应做特殊要求。
2 泥浆的配置
（1）岩溶桩基泥浆配制数量宜为非岩溶地质条件下数量的2～3倍，以防成孔过程中大量漏浆。
（2）配制的泥浆应具有泥皮薄、护壁稳定、悬浮钻渣效果好等优点。泥浆宜选用优质黏土拌制。当优质黏土紧缺时，也可在泥浆中按适当的比例掺入水泥、烧碱和锯末，以使泥浆达到同等效果的悬浮能力。
（3）岩溶地质复杂，覆盖层较厚的大直径桩基所用泥浆，宜使用丙烯酰胺即PHP泥浆。
（4）岩溶水一般呈酸性，与泥浆相遇后会因发生反应而产生沉淀。钻孔过程中，如遇溶洞，宜及时监测泥浆pH值，可通过投入小苏打改善泥浆的过酸情况以消减沉淀。
3 冲击成孔施工工艺
3.1 钻机就位
钻机一般采用吊车安装就位，保证钻头中心与桩中心重合。
3.2 护筒的埋设
（1）护筒直径根据桩径而定，内径宜比桩径大20～40cm，采用8～12mm厚钢板卷制，设置多层护筒时，应预先估算好每一层的护筒直径。桩径大于2.5m时，可用12～14mm厚度钢板卷制。
（2）护筒顶面标高宜高出地下水位2m，且高出地面30cm。
（3）护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般底面埋置深度在原地面以下至少2m，并应穿过淤泥、软土、沙类土等土层，进入不透水黏质土层。若考虑岩溶桩基漏浆坍孔的危险或无上述合适的埋置土层，宜穿过全部覆盖土层到达基岩面。
（4）护筒埋设方法可依据覆盖层的具体情况，采用挖坑埋设法或填筑法安设护筒。长护筒应采用边冲孔边跟进方法，用压重、振动、锤击并辅以筒内除土的方法打入埋设。
3.3 冲击成孔
（1）冲击钻孔作业应分班连续进行，不宜停留。为使钻锤的冲程提升正确，应在钢丝绳上涂刷醒目颜色油漆或绑扎红线以标志提升长度。认真填写钻孔记录，并在交接班时将钻进的情况相互交接清楚。
（2）在开孔时应低锤密冲，反复冲击造壁，成孔清渣等过程中必须保持孔内浆面稳定，孔内浆面始终要在地下水位1.5～2.0m之上，为防止溢出，孔内浆面要比护筒顶面低30cm;在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，可按1：1比例投入粘土和片石，用冲击锤小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。
（3）正常钻进时，应根据土层岩石的实际情况选择合适的冲程：①采用大冲程穿过坚硬密实卵石层或基岩等地层;②采用中冲程穿过松散砂、黏质土层、砾类土或卵石夹土层;③采用小冲程穿过易坍塌或流沙地段，此时，泥浆的黏度和相对密度，也要相应提高。
（4）遇基岩面时，宜采取短冲密击的“吊打”法，当因为岩面不平或出现倾斜岩层而导致桩孔偏斜时[1]，应立即抛填片石至偏孔上方30～50cm，采用低锤密击使其紧实平整后，再按“小冲程、反复打密”的方法进行冲击，直到钻头全断面进入岩层。
（5）进入岩层后，应根据地质条件，严格控制钻机的冲程和进尺。当条件较好，岩面较平时，可适当加大钻进速度;当岩面倾斜或半边溶洞、岩石导致半软半硬时，则应降低钻机的钻进速度并监测垂直度。
（6）遇溶洞（槽、隙）时，适当减小冲程，缓慢穿过，当发生漏浆及坍孔现象时，应及时抛填黏土及片石，充分填充溶洞、加固孔壁（或槽裂缝）;穿过溶洞（槽、隙）进入完整灰岩后，恢复正常冲程。
（7）终孔处采用轻冲，当孔底标高将要达到设计要求时，严禁强烈冲击，以避免桩底岩基因受到扰动而承载力达不到要求。过程中，应及时采取岩芯样并与地质资料进行核对检查。
3.4 清渣的要求
（1）冲击成孔清渣一般采用正循环或反循环清渣工艺。
（2）正循环泥浆清渣工艺的泥浆循环系统主要由泥浆池、泥浆泵、进浆管和出浆管四大部分组成。主要工作流程是：泥浆泵将泥浆从泥浆池中吸入，沿进浆管送达孔底，孔内泥浆沿出浆管带着钻渣一起进入泥浆池进行沉淀，人工及时将泥浆池内钻渣进行清除。
（3）反循环清渣工艺适用于易坍塌地层，从孔底直接吸取钻渣，沿导管排至泥浆池再进行沉淀及人工清除，其钻进与排渣效率较高，但极易发生钻渣堵管的现象，且因为泥浆是从上向下流动的，故需要较高质量的泥浆以避免孔壁坍塌。
3.5 终孔判断 （1）钻孔至设计标高以后，应根据岩样特征、钻孔记录和钻进速度等进行综合判断，以确认嵌岩深度已达到设计要求，否则应报设计采取相应措施。当缺乏详细勘探资料的情况时，应采用超前钻等方法查明桩端基岩性状，包括岩石强度、溶洞大小及顶板厚度等，超前钻应钻入桩端以下不小于5m。桩端下岩层厚度不能满足设计要求的持力层厚度时，不能终孔，应穿过溶洞或进入连续稳定的基岩中[2]。
（2）从四个方面来进行综合判断桩底岩面完整性和嵌入深度：①从实际见岩位置开始，至少进尺50cm后，才可以申报全岩面检验[3]，超前钻孔柱状图只可作为参考;②观察井口钢丝绳的垂直与摆动情况，钻头触岩面时会出现轻微反弹，要求钢丝绳垂直、摆动不明显;③根据施工记录计算基岩的进尺速度，一般作为进入全岩面的控制速度为10～20cm/h;④使用细目筛网捞取钻渣，若岩屑含量大于80%，且溶面岩屑小于5%，认为嵌入完整基岩;⑤若出现判断标志不明显或其他特殊情况时，应采用钻探揭露的办法来证实，即在桩孔周围均匀布设2～4个勘探孔，用工勘钻机进行钻探，可准确、直观判断是否全岩面。
4 岩溶区钻孔桩施工技术措施
（1）技术人员应熟悉设计图纸和地质钻探资料，有针对性的编制交底书，对司钻人员进行交底，并及时核查标高渣样。
（2）钻孔过程中，始终要保持孔内外既定的泥浆指标和水位差，以起到护壁、固壁的作用，防止坍孔。钻孔应连续进行，不得中途停钻以避免坍孔[4]，严重坍孔时需要回填重钻。
（3）钻头接近溶洞顶板时，应控制进尺，采取低尺钻进，轻捶慢打，以避免打穿溶洞时卡钻，并要注意控制泥浆的质量和比重。
（4）岩面的倾斜较大时，会导致钻头偏移，进而造成偏孔或坍孔。需回填黏土及片石，以低冲程反复冲砸，使孔底密实平整后，再采用正常冲程进行钻进。
（5）漏浆、坍孔的预防与处理措施
①司钻人员与技术人员应根据交底资料和地质钻探资料，随时检查孔内浆面高度、泥浆稠度是否正常。当孔内浆面急速下降时，说明发生了漏浆现象，要加大往孔内抽送泥浆的流量，并往孔内投入黏土、水泥及片石，回填高度要超过漏浆位置，再采用小冲程冲击，使裂隙被充分填充。确认裂隙被填充且无漏浆后，再恢复浆面至孔口和正常冲程。
②為防止坍孔，快钻至溶洞顶扳时，要小冲程进尺，泥浆也要比重大、黏度较稠且胶体率高。如已发生坍孔现象，确定位置后，往孔内回填黏土、水泥及片石1～3m，根据泥浆稠度反复抛填、冲击。
5 结束语
岩溶地区桩基施工，具有一定的复杂性和不确定性，施工方案要结合地质钻探资料、设计蓝图、工程的总体情况和现场实际，充分考虑到过程中可能发生的一些状况，并提出相应的应对措施。现场施工布局、机具情况以及钢护筒、黏土、片石、水泥和泥浆泵等物资设备以及人员配备，也应充分考虑应急情况时的需求，以求做到有备无患、应对自如。
参考文献
[1] 高卫兵.冲击成孔灌注桩在隐伏岩溶区地基处理中的应用[J].西部探矿工程，2005，17（7）：3-5.
[2] 李赞勉，杨飞强.覆盖型岩溶区的基础选型及施工措施[J].岩土工程界，2006，9（3）：55-56.
[3] 谢丰年.灰岩地区钻孔与冲孔灌注桩成桩质量的控制[D].湖北：华中科技大学，2005.
[4] 刘华.浅谈岩溶地区桥梁钻孔灌注桩施工技术[J].黑龙江科技信息，2014，（19）：222-222，224.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14820887.htm
