巖溶地區(qū)樁基施工技術探討
2016-10-21
巖溶地區(qū)普遍存在地質情況復雜,地下水豐富,基巖上部覆蓋土層因地下水沖刷易形成土洞,基巖表面溶溝溶槽發(fā)育,起伏變化大,基巖內部巖溶發(fā)育,溶洞大小不一,深淺不一,溶洞見洞率較高,有的現(xiàn)多層串珠狀溶洞,局部巖溶頂板較薄、破碎或開口,基巖裂隙水發(fā)育,地下水與周邊水系的連通一般較發(fā)達,因此巖溶地區(qū)樁基施工條件非常復雜,施工中經常會造成卡鉆、漏漿、鉆孔偏斜、塌孔等重大事故,嚴重時還可能形成鉆機傾覆、鉆孔報廢等惡性事故。
鑒于巖溶地區(qū)地質條件的復雜性和施工中的樁基不可察覺的因素過多,在前期勘測中要準確掌握溶洞等地質情況,根據不同的溶洞發(fā)育情況,選擇不同的鉆機和施工方案,對可能發(fā)生的問題進行合理預測和有效控制可以將損失降到最小,安排富有經驗、熟練的操作人員以及進行嚴密的施工組織與管理也是施工成敗的關鍵。
1 巖溶地區(qū)地質情況分析
溶洞、榮操、漏斗、暗河、裂隙以及鐘乳石等等都是巖溶的主要形態(tài),是通過化學和物理的作用產生的結果。同時具有可溶性巖層、流量足夠的水、具溶蝕的能力以及地下水流動和下身的途徑稱之為巖溶發(fā)育的基本條件。一般來說,就現(xiàn)在發(fā)展速度較快的是硫酸鹽巖層和鹵素類巖層,而發(fā)展速度較慢的是碳酸鹽類巖層。質量好且?guī)r層厚實的巖層的巖溶發(fā)育的強烈,其形態(tài)發(fā)育齊全良好,規(guī)模很大;但是含有泥質物質的還有其他雜志的巖溶發(fā)育較慢。顆粒結晶較大的巖石,其巖溶較為發(fā)育齊全,而顆粒結晶小的一般巖溶發(fā)育非常的弱。以為我們所知道的巖溶是發(fā)育緩慢的,所以說在建筑使用年限內我們可以認為是不變的。
2 巖溶地區(qū)樁基選型分析
樁基成孔目前常用方法有人工挖孔,旋轉鉆機成孔,沖擊鉆進成孔,沖抓鉆進成孔。人工挖孔,無需鉆孔設備,造價低,靈活方便,但局限性大,只適合于無水或地下水量不大,孔深較淺,巖溶發(fā)育強度較弱的情況下采用;旋轉鉆機成孔適用于粘性土、砂類土、含少量砂礫石的土(砂礫石含量少于20%,粒徑小于鉆桿直徑的2/3),孔徑為80cm～250cm,孔深30m～100m;沖擊鉆成孔適用于粘性土、砂類土、礫石、卵石、漂石、較軟巖石,孔徑80cm～200cm,孔深小于50m;沖抓鉆適用于淤泥、腐殖土、密實粘性土、砂類土、砂礫石,孔徑100cm～200cm,孔深適宜20m以下。
而在巖溶地區(qū)進行施工和方案的選型是存在著很大的困難的,而我們必須要了解現(xiàn)場的地址和水文條件,進而全方面的解析對工程施工中帶來的各種復雜的地質的影響,可以合理的選擇其施工的措施和基礎的形式,從各方面基礎形式來看,比較安全的是端承樁;在降水的成功下比較快速且經濟的是人工挖孔樁。
若降水不成功,則鉆(沖)孔樁施工是比較合理可行的選擇。以下分別對巖溶地區(qū)主要樁基選型進行簡要分析。
2.1 人工挖孔樁
人工挖孔樁是采用人工直接挖孔成孔的一種施工方法,人工挖孔樁具有易于進行持力層鑒別和孔底沉渣控制,樁底易做擴大頭以增加單樁承載力,施工現(xiàn)場無噪聲干擾,孔徑不受施工機具的限制可隨需要控制,成孔質量可直接觀測,混凝土灌注質量容易保證,施工工期短,造價低等優(yōu)點。
人工挖孔樁在巖溶地區(qū)施工需采取以下措施:(1)進行詳細的地質和水文勘察,充分了解施工范圍內巖溶分布情況及地下水的分布情況如流向、流量、水位等。(2)采取有效的降水措施。降水成功與否是巖溶地區(qū)能否采用人工挖孔樁的先決條件,因為在地下水豐富的巖溶地區(qū),降水非常困難,不宜采用人工挖孔樁。(3)地質勘查報告顯示地層中有明顯流砂、涌水、有機腐殖質時也不得采用人工挖孔樁,以免造成重大損失。
2.2 沖孔灌注樁
該樁型適用于地下巖溶發(fā)育,存在多層溶洞但洞穴較小、上部洞穴頂板較薄的地質情況,它可沖穿上層溶洞頂板而到達下層溶洞頂板。施工人員可憑經驗從沖擊聲中判斷頂板厚度,以及是否已到達持力層。為穩(wěn)妥起見,施工時可在樁位處進行超前鉆,查清洞穴情況后再將沖擊鉆沖至設計要求的巖層深處。但當?shù)叵麓嬖谳^大溶洞時,則不宜采用該樁型,以免澆灌混凝土時難以控制混凝土的流失。由于沖孔是靠鉆頭的自由落體運動形成的沖力成孔,故它還適用于開口裂隙較多的地質情況,且樁孔垂直度較好。
2.3 鉆孔灌注樁
該樁型成孔直徑大,施工方便,適用于單樁荷載大、地下有孤石或夾層分布、巖溶表面起伏大等情況,用這種樁能鉆穿孤石和夾層,將樁端可靠地支承在持力層上,樁端的嵌巖情況也好。但鉆孔樁不宜用在溶巖裂隙多、溶溝多的基巖中,因為施工中容易造成卡鉆、鉆桿沿溶巖斜壁偏斜造成鉆孔偏斜等質量事故。
2.4 預應力管樁
預制預應力管樁基礎屬于打入樁,其特點是樁身混凝土強度較高,因而可得到較高的承載力并進入較厚的土層。預應力管樁通常采用工廠化生產,其質量易于控制。與其它打入樁一樣,管樁基礎在土層較厚、持力層為強風化層的條件下最為適用,當基巖埋深較淺、有孤石等情況時不宜采用管樁或需增加其它措施,否則易導致樁身傾斜、樁體折斷、樁端或樁頭破損等問題。在巖溶地區(qū)應用管樁基礎,應加強勘察,根據具體地質情況結合管樁的特點合理選擇構造形式,并注意分析可能的不利因素。
3 巖溶地區(qū)樁基施工常見質量事故及處理措施
3.1 卡鉆
卡鉆事故發(fā)生的主要原因是碎石層中或溶洞填充物中碎石下落;鉆頭擊穿溶洞頂板過猛;出現(xiàn)探頭石、梅花孔、溶洞、溶槽等;鉆頭突然進入溶洞,造成孔形不圓順或掉入大空洞中而卡鉆。
處理措施:為防止碎石下落造成卡鉆,在穿越碎石層、溶洞時,向孔內拋填粘土,同時調高泥漿比重;當鉆進至較大溶洞頂部時,改用小沖程沖砸;準備鋼軌焊制的小鉆頭,在出現(xiàn)卡鉆時,用小鉆頭沖擊,砸碎卡鉆物體。
