溶洞地区冲孔灌注桩质量控制要点

1、溶洞地区冲孔灌注桩质量控制要点摘要 :通过在武广客专新赤壁站桩基施工中遇见溶洞及串珠状溶洞等复杂地质,介绍了在岩溶地区冲孔桩施工过程采取的 技术措施和施工中应注意的事项,有效解决了冲孔桩施工中遇到的困难 。关键词 :溶洞,漏浆,桩基础,超前钻1、工程概况武广客专新赤壁站位于赤壁市北侧,站房总建筑面积 6230平方米。建筑层数为一层(局部夹层 ,建 筑高度为 14.65米。站棚部分覆盖面积为 10578平方米,建筑高度为 8.77米,均采用桩基础。其中站房站 房 213根,站棚 167根 , 设计桩径为 700mm 。湖北省中南勘察基础工程有限公司 2008年 6月完成的 武广客专新赤壁站岩土工

2、程勘察报告 (详勘 资料显示,局部建筑场区下伏基岩石灰岩中存在岩溶现象,受岩溶现象的影响,岩面埋深变化较大,且岩 体内无规律的发育有溶洞。基岩面上覆盖层以人工填土、粉质粘土、粘土为主。2、冲孔前的准备工作2.1 超前钻站房区间地质复杂,溶洞发育毫无规律,之前的地质勘察报告由于桩基形式未定,地质勘探钻孔数 量少,又不是在设计桩位勘探的,只能大致反映该区域的地质情况,为设计提供一个参考。每个桩位的地 质情况都有所不同,有的桩位实际地质情况跟勘探情况相差很大,冲桩过程中容易造成偏孔、漏浆、甚至 塌孔。因此中铁十一局建安公司在试桩及工程桩施工前进行超前钻,采用一桩一孔查明桩端下石灰岩的溶 洞发育及分布

3、情况;掌握溶洞所在大概位置,并根据相邻超前钻资料推断其范围大小。所有钻孔孔位及高 程均由项目部专业测量工程师按照设计图纸测量定位。钻孔深为桩端下 5米,若有溶洞则穿过溶洞,达到 溶洞底完整岩层 6米。桩端进入溶洞底持力层不小于 1米。超前钻资料显示,本施工区间内溶洞发育,约有百分之三十的桩底存在溶洞,多数桩底溶洞深度超过 2米,最大达到 19米,个别甚至出现串珠状溶洞。2.2技术交底依据超前钻资料,确定每根桩的桩身长度,入岩深度,绘制每个孔位的地质柱状图,以书面交底的方 式将地质柱状图发放到现场管理人员、钻机机长、具体操作人员,并组织相关人员进行学习。在每根桩冲 孔之前由现场技术人员向具体操作

4、人员口头再次强调,使现场施工人员了解溶洞所在位置、范围大小、充 填情况,了解溶洞冲孔过程中可能出现的危险,制定抢险应急方案,优先确保人员安全。依据超前钻资料推断桩身溶洞大小,桩与桩之间可能存在溶洞贯通情况,施工前编制桩基冲孔计划, 避免同一溶洞上同时冲击两根桩,避免相邻桩成孔、灌注时的相互干扰。2.3 材料机械在冲孔之前,备足成孔用水、粘土、片石、泥浆、水泥等必备材料,确保溶洞击穿时迅速补水、补 浆,预防塌孔,并及时抛填粘土、片石,以恢复正常冲孔作业。粘土、片石等必备材料必须堆放在桩孔附 近,冲孔遇到溶洞时能及时的回填。用于抛填填充物的机具在施工过程中应随时待命,如挖掘机、铲车、吊车等,以免发

5、生险情无法及 时实行溶洞处理措施,造成不必要的人员伤亡及财产损失。2.4 现场场地施工现场已经由线下施工单位平整完毕,根据地形情况进行合理安排,包括:桩机分布,泥浆池留 设,泥浆沟走向,便道,水、电、材料运输堆放,钢筋棚制作加工场地等工作都要全面考虑,综合布置安 排,必须满足施工的需要。3、施工过程的质量控制与预防应急措施3.1、成孔3. 1.1 成孔过程中的施工防护冲孔过程中,桩孔附近只能堆放用于填充溶洞的粘土及片石。粘土含砂率要低,保证粘土的质量才能 制造优质泥浆。片石粒径大约是 20 cm20 cm方便填充。桩孔设立安全防护范围,避免车辆在防护范围内 通过,减少对正在施工的桩孔泥浆护壁的

6、侧压力和扰动。3.1.2 成孔过程中质量控制与应急措施1制定桩基成孔事故应急预案,并组织现场管理人员与技术人员、机长、操作人员集中学习,使每 个相关人员都了解桩基成孔过程中可能出现的所有事故和危害,并清楚出现事故和危害时应采取何种措 施,避免在事故危害发生时,造成人员伤亡和财产损失。2成孔过程中,现场管理人员与技术人员应跟班作业,密切观察泥浆液面变化.如出现泥浆面骤然 下降时,施工人员应马上将桩锤提起,同时向桩孔补充泥浆,抛填片石和粘土并及时通知现场管理人员和 项目负责人,组织应急小组进行抢险,直至泥浆面稳定。然后根据实际情况重新制定防范和处理措施,恢 复施工生产。3如果在成孔过程中突然出现塌

7、孔,所有操作人员应立即撤离工作面,并及时通知现场主管,组织 抢险小组撤离施工设备,然后按照应急预案进行处理,重新组织施工。4如果在成孔过程中出现人员伤害,现场管理人员应立即组织救援,尽力控制事故蔓延,疏散人群, 并立即向项目负责人汇报,依据人员伤害应急预案,一边向公司相关部门汇报,协助救援,一边向当地医 院申报求援。事故得到控制之后,立刻成立事故调查小组,调查事故发生原因和研究制定防范措施;成立 抢修小组,研究制定抢修方案并立即组织抢修,尽快恢复生产。5确定全断面入岩。尽管已经有了超前钻以及勘察设计人员根据超前钻确定的桩底标高,但毕竟超 前钻的钻孔很小,反映的情况有限,可能超前钻的钻孔处入了岩

8、,而旁边的地方却没有入岩。因此,当冲 孔桩施工冲至岩层面时,要用线锤沿桩孔的四周吊吊看是否都是同样的岩石,即全面入岩。这主要是根据 吊锤时的手感和声音来判断。如果不是全断面入岩,那么就要冲至全断面入岩的位置,以此作为入岩的初 始点,在这个位置再按设计要求的入岩深度冲下去,直到达到设计要求的入岩深度为止。3.2. 清孔为满足混凝土灌注的需要与满足规范要求的沉渣厚度,成孔之后,需要将底部沉渣清出,并降低泥浆 比重,达到规范要求的沉渣厚度和泥浆比重。因为安放钢筋笼所需时间较长,原来悬浮在泥浆中的石渣会 再次沉到桩底,所以在钢筋笼安装后,应再次测定沉渣厚度与泥浆比重,如不符合规定要求,应进行二次 清孔

9、。在清孔过程中,由于泥浆比重降低,孔壁压力减小,存在不安全因素,这时就应确保泥浆质量,提高 胶体率,保持粘性和密切注视泥浆面高度和桩孔周围情况,一旦出现塌孔事故,立刻撤出人员,按照应急预案进行抢险,恢复生产。3.3 钢筋笼安放本工程桩基直径为 700MM ,钢筋笼主筋为 HRB335, 12热轧带肋钢筋,在钢筋笼吊装过程中,吊车司机 应与吊车指挥密切合作,避免在吊装过程中钢筋笼出现扭曲,弯折等情况,分段吊装时,应确保端头焊接 质量,避免在吊装过程中因焊接质量差出现的断裂,导致第一段钢筋笼沉入泥浆中。钢筋笼放下之后,做好固定措施,不但要配制吊筋防止钢筋笼下坠,还要采取措施防止钢筋笼上浮。 在钢筋

10、笼旁边应焊接耳筋,保证钢筋笼不偏离桩中心。在钢筋笼安装的过程中,塌孔的风险依然存在,除安排人员检测桩孔情况外,在吊装过程中,吊装机 械应尽量远离桩孔,并加快吊装速度。3.4 混凝土灌注3.4.1 确定混凝土灌注方式。由于在冲击成孔过程中,桩孔周围经过泥浆浸泡,侵蚀,有些地方土质 较软,这时应避免直接使用混凝土运输车灌注,采用混凝土泵车在安全地带灌注混凝土。3.4.2 确定混凝土配合比。本工程桩基直径较小,导管直径为 25cm, 故在混凝土配合比选择时,需要 控制骨料最大粒径,避免因骨料太大所造成的堵管现象。混凝土坍落度宜控制在 180-220.3.4.3 确保混凝土供应及时。超前钻资料只能推断

11、底部溶洞大小,填充物情况,在冲孔过程中,可能 溶洞内填充物未被破坏,但在灌注过程中,填充物受挤压之后,可能被破坏随着泥浆一起排出,造成混凝 土面下降。比如站房 46号桩,在冲孔过程中,顺利的通过溶洞,并无异常,但在实际灌注过程中,却出现 了混凝土面越灌注越下降的情况,这时混凝土的供应就要及时,项目部立即安排专人赶到混凝土拌合站, 跟灌注现场保持联系,保证混凝土及时送到现场,计划浇筑 8m 3的 46号桩,最终浇筑了 99m 3. 若是混凝土供 应不及时,混凝土面下降到导管埋深以下,就只有将钢筋笼拔出,回填之后重新冲孔。另外,由于混凝土 本身的坍落度损失,停滞时间过长,坍落度随之减小,极易造成堵

12、管。3.4.4 确保首灌量。混凝土的首灌是保证桩质量的至关重要的环节,如果首灌控制不好,就会导致桩 身混凝土中夹泥的情况, 以及沉渣厚度达不到要求, 使得桩不合格。 要控制好首灌, 首先是要计算首灌量。 首灌量计算的原则是保证第一斗混凝土倒下去后能够淹没导管 100深,计算方法是:首灌量 = 桩的截面 积 H +V , H = 导管离孔底的高度(一般为 25-40+100, V 是导管中高出 H 部分的混凝土量,它是 用来抵消泥浆反压力的。然后是首灌方法。首灌方法就是要使首灌量的混凝土一下子冲到孔底,利用其冲击力将泥浆和孔底沉 渣冲挤上来,而混凝土则整体性一下子占据孔底位置,类似弹性碰撞。通常

13、的首灌方法是用铁丝绑住一个 管塞,塞在装料斗的管口处,装好料后,将铁丝剪断,混凝土和管塞一起冲到孔底。3.4.5 导管拆除。倒了一定量的混凝土下去后,就需要拆导管了,否则导管埋入太深容易堵管。拆导 管前一定要用线锤吊下去探一探看混凝土面的深度,由此判定是否应拆导管以及拆导管的长度。3.4.6 严格控制混凝土质量,每车混凝土都应测定其和易性,坍落度不符合要求,骨料粒径过大,离 析严重的混凝土不得灌注,必须保证混凝土质量,避免堵管造成不合格桩。3.4.7 灌注完毕之后, 不能立刻撤走人员机械, 应静置至少两个小时, 若无异常, 则可撤走人员设备。 站房 174号桩灌注完毕时,已到凌晨 5点,疲惫不

14、堪的操作人员随即离开现场。半小时后,现场技术人员再 次测量混凝土面,并无异常。 7点左右,质检工程师复核桩顶标高时,发现 174号桩下降了 7米,只得安排重新冲孔。针对此情况,项目部制定相应措施,要求在混凝土灌注完毕二小时内,所有人员机械不得离开 现场,随时复核桩顶标高,一有异常立刻向项目总工程师汇报,根据实际情况制定相应措施。3.4.7 不安全因素全过程存在,在混凝土灌注过程中,依然会出现塌孔、混凝土下沉等事故,现场管 理人员应密切泥浆面和桩孔周围情况。在混凝土灌注过程中,如果出现泥浆面快速下沉,应立刻将导管放 至最低,并加快混凝土灌注速度,等到泥浆面稳定后,立刻用线锤测定混凝土面高度,确定

15、埋管深度,若 无埋管深度,则应拔出钢筋笼,重新回填再次处理。如果出现坍塌,立即停止灌注混凝土,撤离人员至安 全地带,拔出钢筋笼,重新回填再次处理。4、溶洞冲孔桩施工要点4.1采取各种技术手段, 尽量详细掌握桩底溶洞位置、 大小、 填充物情况。 现场管理人员、 技术人员、 操作人员都应对桩体地质情况十分了解,对他们应进行尽可能详尽的技术交底。制定有效的技术手段,例 如采用钢护筒穿过溶洞或是采取抛填片石、粘土回填溶洞。4.2制定完整的事故应急预案,组织现场管理人员与操作人员学习,使他们熟悉事故出现后,应如何 应对,事故出现之后,不能存在侥幸心理,必须严格按照应急预案执行,避免出现人员伤亡与财产损失。 4.3每节护筒振打完毕之后,测量工程师都应检测护筒的垂直度及护筒中心与桩位中心的偏差,护筒 四周的高差应控制在 2 cm以内,护筒中心偏差不能大于 5 cm。避免出现偏孔与偏位。4.4在成孔过程中,应经常检查桩孔的垂直度,溶洞位置容易偏孔。穿过溶洞时应控制冲程,避免卡 锤。出现漏浆情况,应立即将锤拉起,防止塌孔造成