巖溶地區(qū)樁基施工技術(shù)探討
2016-10-21
巖溶地區(qū)普遍存在地質(zhì)情況復(fù)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(nèi)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(dá),因此巖溶地區(qū)樁基施工條件非常復(fù)雜,施工中經(jīng)常會(huì)造成卡鉆、漏漿、鉆孔偏斜、塌孔等重大事故,嚴(yán)重時(shí)還可能形成鉆機(jī)傾覆、鉆孔報(bào)廢等惡性事故。
鑒于巖溶地區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工中的樁基不可察覺的因素過多,在前期勘測(cè)中要準(zhǔn)確掌握溶洞等地質(zhì)情況,根據(jù)不同的溶洞發(fā)育情況,選擇不同的鉆機(jī)和施工方案,對(duì)可能發(fā)生的問題進(jìn)行合理預(yù)測(cè)和有效控制可以將損失降到最小,安排富有經(jīng)驗(yàn)、熟練的操作人員以及進(jìn)行嚴(yán)密的施工組織與管理也是施工成敗的關(guān)鍵。
1 巖溶地區(qū)地質(zhì)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(xué)和物理的作用產(chǎn)生的結(jié)果。同時(shí)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(dòng)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(zhì)量好且?guī)r層厚實(shí)的巖層的巖溶發(fā)育的強(qiáng)烈,其形態(tài)發(fā)育齊全良好,規(guī)模很大;但是含有泥質(zhì)物質(zhì)的還有其他雜志的巖溶發(fā)育較慢。顆粒結(jié)晶較大的巖石,其巖溶較為發(fā)育齊全,而顆粒結(jié)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(nèi)我們可以認(rèn)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(zhuǎn)鉆機(jī)成孔,沖擊鉆進(jìn)成孔,沖抓鉆進(jìn)成孔。人工挖孔,無需鉆孔設(shè)備,造價(jià)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(qiáng)度較弱的情況下采用;旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)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(shí)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(jìn)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(chǎng)的地址和水文條件,進(jìn)而全方面的解析對(duì)工程施工中帶來的各種復(fù)雜的地質(zhì)的影響,可以合理的選擇其施工的措施和基礎(chǔ)的形式,從各方面基礎(chǔ)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(jīng)濟(jì)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(duì)巖溶地區(qū)主要樁基選型進(jìn)行簡(jiǎn)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(jìn)行持力層鑒別和孔底沉渣控制,樁底易做擴(kuò)大頭以增加單樁承載力,施工現(xiàn)場(chǎng)無噪聲干擾,孔徑不受施工機(jī)具的限制可隨需要控制,成孔質(zhì)量可直接觀測(cè),混凝土灌注質(zhì)量容易保證,施工工期短,造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
人工挖孔樁在巖溶地區(qū)施工需采取以下措施:(1)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)和水文勘察,充分了解施工范圍內(nèi)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?yàn)樵诘叵滤S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(zhì)勘查報(bào)告顯示地層中有明顯流砂、涌水、有機(jī)腐殖質(zhì)時(shí)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(zhì)情況,它可沖穿上層溶洞頂板而到達(dá)下層溶洞頂板。施工人員可憑經(jīng)驗(yàn)從沖擊聲中判斷頂板厚度,以及是否已到達(dá)持力層。為穩(wěn)妥起見,施工時(shí)可在樁位處進(jìn)行超前鉆,查清洞穴情況后再將沖擊鉆沖至設(shè)計(jì)要求的巖層深處。但當(dāng)?shù)叵麓嬖谳^大溶洞時(shí),則不宜采用該樁型,以免澆灌混凝土?xí)r難以控制混凝土的流失。由于沖孔是靠鉆頭的自由落體運(yùn)動(dòng)形成的沖力成孔,故它還適用于開口裂隙較多的地質(zhì)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?yàn)槭┕ぶ腥菀自斐煽ㄣ@、鉆桿沿溶巖斜壁偏斜造成鉆孔偏斜等質(zhì)量事故。
2.4 預(yù)應(yīng)力管樁
預(yù)制預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)屬于打入樁,其特點(diǎn)是樁身混凝土強(qiáng)度較高,因而可得到較高的承載力并進(jìn)入較厚的土層。預(yù)應(yīng)力管樁通常采用工廠化生產(chǎn),其質(zhì)量易于控制。與其它打入樁一樣,管樁基礎(chǔ)在土層較厚、持力層為強(qiáng)風(fēng)化層的條件下最為適用,當(dāng)基巖埋深較淺、有孤石等情況時(shí)不宜采用管樁或需增加其它措施,否則易導(dǎo)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(yīng)用管樁基礎(chǔ),應(yīng)加強(qiáng)勘察,根據(jù)具體地質(zhì)情況結(jié)合管樁的特點(diǎn)合理選擇構(gòu)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(zhì)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(jìn)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(shí),向孔內(nèi)拋填粘土,同時(shí)調(diào)高泥漿比重;當(dāng)鉆進(jìn)至較大溶洞頂部時(shí),改用小沖程沖砸;準(zhǔn)備鋼軌焊制的小鉆頭,在出現(xiàn)卡鉆時(shí),用小鉆頭沖擊,砸碎卡鉆物體。
