熔岩地貌的地基处理及桩基础施工质量控制思维导图

桂城家园1#、2#、3#楼的基础采用人工挖孔桩(桩长4m以内)和机械冲孔桩(桩长4m以上),持力层为白云质灰岩,桩嵌岩深度为500mm,3栋塔楼的地下室连为一体作停车库,共17层,建筑高度为49.95m,建筑面积为38481.09 m2,结构形式为短肢钢筋砼结构,设防裂度为六度,抗震等级为四级。桩径为800、1000、1200、1300、1400、1500、1600、1700mm共7种规格,桩长从3.9m到41m不等。

(1)施工程序。根据溶洞分布情况,按先短后长、先易后难、先外后内的原则确定各桩的施工顺序,尽量避免相临孔同时施工。

(2)单护筒泥浆护壁冲击成孔。钢护筒下沉至岩面后,用冲锤往复冲击,将冲孔中的土石破碎或挤入孔壁中,用高压泥浆泵悬浮出渣。

终孔后,用掏碴桶掏碴后,再投入水泥、泥浆、黄土混合物(配合比为1: 0.01: 0.4),用小冲程冲砸造浆1h,使泥浆体积密度达到1.5左右,然后反复掏碴,直到泥浆中无2 mm以上大的颗粒为止。孔底沉碴厚度小于5cm即可进行下道工序。为使冲孔桩混凝土与孔底岩体粘接良好,灌注水下混凝土之前需用高压水冲洗排出残碴。

孔垂直度偏差不大于1%；孔顶水平偏差不大于10cm；底沉渣厚度不大于5cm。

为此,要求机械操作人员随时检查孔内水位高度、泥浆稠度,排渣时要及时补水并认真分析泥浆颜色,渣样是否与抛填物和提供的钻探资料相符,发现异常及时处理。将坚硬片石、粘土及水泥作成混合物,视漏浆程度反复抛填、冲击,一次1~3m直至不漏为止。当漏浆太快,散填难以达到目的时,应采取集中抛填,即将黄土装袋,水泥整包,片石集中,短时间内大方量投入。如3-59#、2-15#、2-64#桩平均漏浆量高达19m3之多,散填全部失效,采用集中抛填才取得成功。

因溶沟、溶槽岩面凹凸不平,溶洞顶板厚度不均匀,加上溶洞内孤石侵入孔径,孔底处于一边软一边硬的状态(半边岩),于是出现偏孔。偏孔容易造成台阶,影响钢筋笼的安放。纠偏是喀斯特地貌地区冲孔最频繁的内容,贯穿于整个冲孔过程,其方法是否得当关系到冲孔的质量和进度。

为此,当冲孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时,由于岩面倾斜被溶沟、溶槽切割成块状或蜂窝状产生偏孔。此时冲孔速度会明显降低,主绳摆动大。遇此情况应马上提出冲锤,抛入料径300mm左右的坚硬片石和块状黄土,将孔回填1.5~2.0m,保证冲锤平稳,以45cm小冲程冲击,待冲到原位后第二次抛入相同配比的混合物1.0~1.2m以80cm大冲程冲孔。如仍有偏孔将第二次方法重复进行。反复抛填仍难以达到目的时,则进行孔内水压爆破或掏渣清孔,将孔底洗净用C20级水下混凝土,搁置7d再冲孔处理。

当溶洞顶板厚度不均,薄弱部位被击穿,冲锤进入溶洞时,较厚的部位会形成探头石或台阶,严重者使锤头斜卧在溶洞内,如3-9#桩就出现这种情况,处理难度极大。由于当时无经验,我们花高价请武汉港务局的潜水员来现场打捞,才将冲锤提起来。后来在施工其它桩时我们采取了措施,在距溶洞顶板以上0.5 m开始用小冲程,同时观察孔内泥浆稠度及颜色变化,若带有漏浆则抛填0.5~1.0m厚片石(粒径30cm左右)和黄土,每循环进尺5~10cm,直至使填充物完全挤入溶洞内,再加大冲程冲孔。

卡锤是喀斯特地貌地质冲孔中频率最高最棘手的事故。若冲锤卡在孔底往往使孔报废,重新补孔,经济损失极大。

对此:①预防为主,主要措施有:机械操作人员随时观察冲机负荷和主绳摆动情况,严格按照机械冲孔工艺操作,杜绝出现探头石、石阶等,发现卡锤征兆及时提起锤头进行抛填处理。②在距溶洞顶板以上30~50cm处改变冲孔冲程和冲击次数,采用慢打轻击,进入溶洞后反复抛填片石、黄土及水泥,抛一次进1.5m左右,直至达到人工造孔的目的。③改变冲锤形式。在原十字形锤头上焊圈(用钢轨加工成弧形),把十字形连接起来,使之减慢冲进速度,一次成孔并圆顺。④卡锤后防止强行提主绳,强扭和操作不当使钢丝绳断裂而增加处理难度,应及时测量冲锤被卡标高,查明原因采取以下相应对策。

慢试法:冲锤卡在中间任何部位时,应将主绳徐放—收紧—徐放—收紧,反复进行使冲锤旋转从原位提出。该工程采用此法处理了2-34#桩的卡锤。

冲击法:将主绳放松3~5m,用冲锤副绳吊一重物向下冲击冲锤,使之产生松动,主绳重复慢试法。该工程采用此法处理了3-1#桩的卡锤。

水下松动爆破法：测准冲锤被卡高度后,迅速将乳化防水炸药捆成两组,加配重对称放入冲锤刃脚部位,药量视地质情况而定,根据卡锤类型决定将药竖立或水平放置,之后将钻机主绳带紧,采用电雷管起爆。该工程采用此法处理了2-16#、3-49#、3-52#、2-33#桩的卡锤,成功率达100%,未发生任何塌孔,落石等不良现象。

掉锤与钢材材质、地质及人为因素有很大关系,最容易出现在卡锤处理中,但发生机率较小。它比处理卡锤难度更大。其主要原因为:①卡环与冲锤连接不牢或断裂掉锤。②处理卡锤将钢丝绳提断或冲锤提起又掉入孔内将主绳蹬断而掉锤。

对此,①在冲孔过程中要经常检查卡环钢丝绳,发现超限及时更换。②随时准备好打捞工具,一旦掉锤及时打捞,防止沉渣埋钻。我们在处理3-60#,3-15#桩掉锤时就利用掏渣桶外侧加焊四个锚钩来提升。用锚钩钩住冲锤的吊环往上提升,效果都比较好,都将冲锤提了起来。

灌注水下混凝土是冲孔成桩的关键阶段,往往由于机具、材料准备工作及管理抓不好出现断桩、短桩事故,处理起来时间长、难度大。

桂城家园1#、2#、3#楼工程施工中,通过采用了单护筒跟进,回填冲孔,泥浆护壁等综合施工方法,解决了在喀斯特地貌地区机械冲孔桩穿越溶洞地层,纠编处理,漏浆塌孔等一系列难题,于2007年6月25日全面完工,经过检测全部合格。其中优良桩达到82.4%得到了建设单位、监理单位和当地质检部门的高度评价,创造了良好的社会效益。