科学论坛 嘈与赋 “预钻孔＋孔内注浆’’在岩溶地区 桩基施工中的应用 王凌超指导老师：彭玉莺 摘（１．江苏大学江苏镇江２１２０００） 要：分析总结了在岩溶地区施工钻孔灌注桩的常见问题，提出了“预钻孔＋孔内注浆”对岩溶地区不良地质进行预先控制、处理技术，并在工程实 践中运用这一技术，取得了良好的效果。 关键词：岩溶地区预钻孔孔内注浆桩基施工 Ｔｈｅ ａｄｈｉｂｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｎａｍｅｄ“ｐｒｅｂｏｒｅｄ ｈｏｌｅ－－ＩＨｏｌｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ”ｆｏｒ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｋａｒｓｔ ａｒｅａ． ｗａｎｇｌｉｎｇｃｈａｏ ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒ：ｐｅｎｇｙｕｙｉｎｇ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｊｉａｎｇｓｕ ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｍｓ印ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｃａｓｔ—ｉｎ・ｓｉｔｕ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ ｉｎ ｋａｒｓｔ ｒｅａ．ａ，ｃｏｍｅ ｕｐ ｗｉｈ ｔｈｅ ｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｎａｍｅｄ“ｐｒｅｂｏｒｅｄ ｈｏｌｅ＋Ｈｏｌｅ ｒｏｕｔｉｇｎｇ”ｔｏ ｐｒｅｃｏｎｔｒｏｌ ｈｅ ｔｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ ｇｅｏｌｏｇｙ ｉｎ ｋａｒｓｔ ｒｅａ，ｔａｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ ｎ ｉｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｔ ｈｅ ｔｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｗｏｒｋｓ ｗｅｌ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｋａｒｓｔ ａｒｅａ．ｐｒｅｂｏｒｅｄ ｈｏｌｅ Ｈｏｌｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ 随着城市建设的高速发展，高层建筑越来越多、越来越高，为了满足承 载力及沉降要求，基础型式大多采用钻孔灌注桩，且设计大多将桩端嵌入岩 石之中。但由于地下岩层不同，如镇江地区地面下存在灰岩，以至溶洞、溶隙 十分发育。在岩溶地区建高层建筑，工程地质条件复杂，桩基施工难度大，工 期长，且施工中时有质量及安全事故发生。岩溶地区桩基施工若方案选用不 当，将影响桩基施工质量及建筑物的安全与稳定性。 目前，在岩溶地区桩基设计主要为嵌岩钢筋混凝土灌注桩，主要采用冲 击钻进法或回转钻进法。基础施工单位在岩溶地区施工时，对于不良地质现 容易产生扩径或缩径现象，扩径是由于溶洞内无填充物；缩径是由于松散填 充物向内挤压。缩径会减小桩身承载力，影响质量。扩径不仅浪费混凝土，而 且做低应变检测桩身质量时易产生假象。造成不必要的麻烦。 １．６桩孔终孔位置难以控制 《建筑地基基础设计规范》要求“嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内 应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布，并应在桩底压力扩散范围内无岩体 临空面”。由于溶洞发育变化大，无规律可循，仅依靠常规工程勘察报告无法 准确判断岩溶发育的深度和范围，桩基施工时风险大。在桩基施工前大多数 工程均采取对每根桩单独进行施工勘察，来探明溶洞位置等，提供桩基施工 桩端控制参数，但相应费用较大。 ２．岩溶地区“预钻Ｔ＇Ｌ＋ＴＬ内注浆’’处理方法 “预钻孔＋孔内注浆”是一种针对岩溶发育地区桩基施工前进行的超前 施工勘察与溶洞处理相结合的处理方法，在桩基施工时进行事前处理，预先 象大多采用遇到后再处理的方式，主要采用回填粘土或块石后再冲击成孔、 下钢护简隔离、压水泥浆充填固化等措施，但由于岩溶地区地质条件复杂， 前期工程勘察很难做到全面、准确，实际情况往往与工勘结果出入很大，使 得施工方案缺乏针对性，可能遇到问题准各不足，造成施工成本增大，工期 延长，甚至发生安全质量事故，对甲乙双方造成经济损失。 笔者通过调研及工程现场实践，对岩溶地区施工钻孔灌注桩遇到的常 见问题进行分析，提出了“预钻孔＋孔内注浆”这一预先处理岩溶地区不良 地层的施工方法。 １．岩溶地区钻孔灌注桩施工常见问题 １．１泥浆漏失、孔壁坍塌 控制。施工勘察的目的：一是探明溶洞、溶隙、土洞等不良地质现象的准确位 置；二是准确判定桩端持力层的顶面位置；三是作为注浆时的通道。勘察孔 深度要求达到桩端持力层以下５ｍ或三倍桩径。勘察时如发现有溶洞等，用 注浆泵及时将预拌的水泥浆液低压泵入溶洞、土洞、溶隙等部位，使浆液充 分充填。随着浆液的凝固，溶洞内形成固结体，裂隙等通道被水泥浆液充填、 封闭，有效地填塞漏水、漏浆通道。水泥浆液渗透、填充、固化后，有效地提高 充填物的强度。如此经过预先处理后，桩基施工时基本上类似于在完整的岩 层中进行。可有效避免以上所述的问题产生。 ３．工程实例 ３．１工程概况 在钻孔过程中，由于岩溶地质中溶洞存在，溶洞互相贯通，施工时造成 泥浆突然漏失，导致孔内水头迅速下降，无法维持孔壁的稳定，造成孔壁失 稳坍塌，有的造成孔口地面大面积沉降，甚至造成设备塌陷的事故发生。成 孔困难，后期处理费时费力。 １．２桩孔偏移倾斜 岩溶地区由于溶洞、溶沟等的发育，以及岩石本身起伏不平，易产生临 空面及各种角度的斜石，当钻机施工时，钻具沿着斜面下滑，或者因溶洞内 无填充物或填充物强度低，地面不平等，冲击钻进时锤头不正，逐步偏移桩 孔中心，造成孔斜，成孔后桩孔垂直度偏差大大超出设计规范要求（１％），造 成钢筋笼安放困难甚至无法下入，导致返工，甚至报废。 １．３卡钻、掉锤等事故多 岩溶地区由于存在大量溶洞、溶沟等，而溶洞、溶沟中填充物有全填充、 半填充、无填充等形式，且填充物一般多呈流塑或软塑状态，强度很低，在施 工时由于孔壁的不规则极易使钻具（锤头）卡在溶洞中，或因接近溶洞顶板 时，锤头击穿溶洞顶板以惯性下冲，造成卡钻，甚至因钢丝绳断裂而锤头掉 落，处理起来相当麻烦。 １．４混凝土大量超灌、流失 江苏省某人力资源市场主楼为ｌ１层框架结构，建筑面积１７０００平方米， 设计采用嵌岩钻孔灌注桩共１３３根，其中中７００桩６１根、中８００根７２根、桩长约 ２０ｍ至３４ｍ，要求桩端进入⑤一３层中风化闪长岩或⑤—４层中风化灰岩不得 小于１倍桩径，桩长以进入中风化岩层实际长度为准。场地地貌单元属丘陵 凹地。桩身范围内地层主要为①层填土、②层粉质粘土、③一ｌ层闪淤泥质粉 质粘土、③．２层粉质粘土、④层粉质粘土、⑤．１强风化灰岩、⑤．２层强风化闪 长岩、⑤一３层中风化闪长岩、⑤—４层中风化灰岩。通过勘察场地内存在溶 洞、土洞等不良地质现象。溶洞垂直方向直径０．１至２ｍ之间变化，溶洞间有裂 隙贯通，有地下水流，充填物为流水冲蚀物。受岩洞地下水潜蚀作用影响，场 地内④层粉质粘土与下伏⑤一１强风化灰岩之间有土洞分布，垂直方向直径 ０．７ｍ至４．３ｍ，土洞中充填物为流水冲蚀物。根据该场地地质条件，确定采用 冲击钻进为主，回转钻进为辅的成孔工艺。 ３．２‘‘预钻孔＋孔内注浆’ 体施工方案 （１）布设勘察孔目的 ．在岩溶地区进行冲击成孔时，锤头冲击挤压粘土造浆，或遇到溶洞后回 填粘土、块石等再冲击，一些溶洞得到临时封闭，施工时不会漏浆，但是灌注 混凝土时，由于混凝土的密度较大，对孔壁产生较大的侧压力，有可能使临 时封闭的孔壁破碎，造成混凝土大量流失。有的桩混凝土面能正常灌注到桩 顶，但一段时间后会下降。有时灌注过程中，混凝土面突然下降，造成导管底 口脱离混凝土形成断桩。既浪费了材料，又造成质量事故。 １．５桩身直径变化大 是探明溶洞、土洞等不良质现象的准确位置：二是准确判定⑤．３或⑤ ４层的顶面位置：三是作为注浆时的通道。 一ｆ２）勘察孔布设数量及深度 对桩位处进行钻孔勘察。其中一、二、三桩承台对每根桩桩位处进行勘 察且进入⑤．３或⑤－４中风化岩层表面以下５ｍ，四、五、六桩承台控制两个勘 察钻孔进入⑤．３或⑤．４中风化岩层表面５ｍ以下。对于四、五、六桩承台按此 溶洞内无填充物，或者填充物软弱松散，不经过处理，直接施工，桩孔很 ３０５ ｇ 毫％ 科学论坛 先行施工处理３—４个承台后，视施工效果再定是否减少勘察钻孔数量。 （３）处理施工顺序 处理采取‘‘先边后中、分区分片”，与桩基施工实行流水作业。 （４）施工工艺流程 定位一钻机成孔一勘察、判定一插管一灌浆一提升一灌浆一向上提 管一至孔口返浆 （５）注浆材料及配比 注浆材料选用浆液（水泥＋粉煤灰）及水玻璃，施工时浆液（水泥与粉煤灰 拌制而成）与水玻璃交替注浆，水泥浆水泥采用Ｐ．０ ３２．５普通硅酸盐水泥，浆 液拌制时水泥与粉煤灰重量ＬＬ２：ｌ，浆液水灰ｌ：ｋｏ．７。水玻璃与水泥粉煤灰浆 液体积比根据溶洞发育程度及处理部位确定，在外侧水玻璃掺量为水泥粉 煤灰浆液体积的１０．１５％，内侧水玻璃掺量为水泥粉煤灰浆液体积的５．８％， 施工时可根据实际情况调整。如地下溶洞、裂隙贯通，应加大水玻璃用量，确 保注浆封填效果。 （６）注浆参数 融嗨 赋 采用ｘ。ｌｏ０型工程钻机，中１５０岩芯钻具，合金和金刚石钻头。 施工时准确记录施工孔深，记录要求反映出地层的变化ｆ土层、碎石层、 溶洞、土洞、强风化层和岩层），遇溶洞时需确定溶洞项面位置、溶洞高度，准 确判定岩溶发育程度。钻孔深度以进入⑤３或⑤４层以下５ｍ为准。根据下部 基岩的完整度，由工勘单位、监理单位确定⑤３或⑤４层顶面位置。 （２）注浆 单孔钻进至中风化岩面５ｍ，在钻进时没有出现漏浆情况的孔，根据实 际情况不注浆或注少量浆（至孔口返浆）。在钻进时出现漏浆，根据情况判定 是遇裂隙或溶洞，在记录上准确反映后采用注浆方法处理。 注浆要求采用低压注浆，至孔内不吃浆或钻孔周边返出水泥浆液为止。 灌浆过程中，灌浆流量一般控制在３５．４０Ｌ／ｒａｉｎ，不宜超过６０Ｌ／ｍｉｎ，为防 止灌浆 扩散太远，灌浆时应按设计要求拔管，灌浆过程中当发现灌浆压力突然 下降、流量突然 增大时，应立即停注，检查是否冒浆、跑浆，当出现冒浆跑浆时，应采取 以下措施： ①注浆压力：注浆压力以能使浆液有效扩散为目的，同时要防止压力过 高使浆液四处流失，注浆压力控制在０．２—０．４Ｍｐａ。 ②注浆量：以达到注浆孔不吃浆或孔位周边回填上冒浆为止。 ①停止灌浆进行封堵： ②减小压力，加浓水泥浆或采用间隙灌浆； ③灌浆中断时间太长应即时冲冼泵和管路： （３）水泥浆与水玻璃实行交替注浆，提管后及时清沈管路。 （４）为防止管道交替注浆时堵塞，交替注浆前需泵送清水清洗管路。 （５）安全措施 ①坚持“安全第一，预防为主”的原则，开工前进行安全生产及文明施工 教育。 ②严格遵守安全操作规程，不得违章作业。 ③孔口密封装置必须可靠安全，拆卸注浆管前，必须等压力释放完毕后 才能进行。 ④采用的管路及接头必须满足压力要求，开泵时管路沿线不得站人，注 浆泵、钻机的传动部位需有防护罩。开钻试喷时，喷嘴区应对着无人区域，以 免浆液冲击伤人。 ３．４应用效果 该工程合同工期９０天（含试桩施工、检测），质量要求达市优良工程。由 于采取了上述技术预先进行岩溶处理同时与桩基旋工实行流水作业的措 施，桩基施工正常顺利，节省了时间，保证了工期。施工中没有发生任何安 全、质量事故，桩基经检测：承载力满足设计要求，Ｉ类桩达到９５％，无ＩＩＩ类 以下的桩，质量满足合同要求。 ４、结语 ①“预钻孔＋孔内注浆’堤在岩溶地区桩基施工时采取的一种事前处理 方法。岩溶地区钻孔灌注桩施工难度大、事故多，施工应克服侥幸心理，预先 处理应是保证工程质量安全，工期的有效措施之一。 ②在岩溶地区进行桩基施工，建设、设计、监理、施工单位等要高度重 视，目标一致，方能取得预期的效果。■ 参考文献 ［１］颜建平，岩溶地区桩基施工浅析［Ｊ］，《岩土工程界》第ｌ３６期 【２《中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（ＧＢ５ＯＯ７．２００２）￣，中 ２１图一、“预钻孔＋孔内注浆”处理方法施工流程图 国建筑工业出版社，２００２年２月 ３．３施工要求 （１）钻孔作业 ［３］熊绍所，成润军．岩溶地区钻（冲）孔灌注桩施工的难点及其技术对策【Ｊ】ｌ 探矿工程（岩土钻掘工程）．２００９（０８） 上接第３Ｏ３页） （５）、根据施工项目进度计划，当需要进行透水框架抛投作业时，可将组 件１陆运至码头装船后转运至抛投现场，随时准备抛投作业。 （６）、在抛投定位船上，将组件ｌ以杆件１为轴旋转成６０。角，在将杆件２的 钢筋分别穿入杆件３、杆件４的钢管中，最后用长约Ｉｍ的钢管作为扳手，将穿 入钢管的钢筋头部适度扳弯而防止滑出，形成的四面六边透水框架可直接 进行定位抛投。 ４、结语 以上可以看出，组件ｌ可以在透水框架预制场完成预制、组对、油漆、堆 放等工序，能提高焊接、油漆等质量的稳定性；因组件１在抛投前是平面结 构，便于陆上运输、装船、船上堆放及水上运输，且运输量大，能提高运输效 率；抛投时，只需将组件ｌ以杆件１为轴旋转成６０。角，再将杆件２与其连接就 可以抛投。对比前述的两种施工工艺，本文新述的施工工艺中大部分工序都 在预制场完成，将有安全隐患小、质量稳定高、施工效率高、进度影响小等优 点，具有较高的实用价值。● 参考文献 ［１］徐国宾、张耀哲，混凝土四面六边透水框架群技术在河道整治、护岸及抢 险中的应用［Ｊ］＿天津大学学报，２００６，１２（３９）：１４６５—１４６９ ［２］刘莉莉、刘洪言，一种新型护岸构件：透水框架在长江干堤护岸的应用【 Ｊ１＇湖南水利水电，２Ｏ０Ｏ（６）：３２。 罄 ０ ３０６
