巖溶區樁基礎施工技術
2.9.1 桂林巖溶區常用的樁基礎
由於地基中存在溶洞土洞以及塌陷,石灰巖地基表面以上普遍存在壹層軟流塑狀態的軟土,當經過地基持力層強度驗算,軟弱下臥層強度驗算,地基變形驗算,或者地基穩定性評價,至少有壹項不滿足要求時,且地基處理或許成本較高時,此時,樁基礎便是最佳的選擇。在桂林巖溶地區,主要采用灌註樁基礎,灌註樁是在現場的設計樁位上直接采用機械或人工成孔,根據采用的成孔方法和手段不同,又分別稱為鉆(沖)孔灌註樁、沈管灌註樁、人工挖孔灌註樁等,其他樁型在桂林巖溶區較少使用。
2.9.2 桂林巖溶區沈管灌註樁施工工藝
沈管灌註樁是指利用錘擊打樁法或振動打樁法,將帶有活瓣式樁靴或預制鋼筋砼樁尖的鋼管沈入土中,然後邊澆築砼,邊錘擊或振動拔管。
桂林巖溶地區的沈管灌註樁,絕大多數是漓江壹級階地的卵石層以及二級階地的含卵石粘土(混合土)作為樁端持力層,也有部分選用石灰巖作為樁端持力層。該基礎類型的優點是樁徑、樁長可以隨地質條件的變化,作適當調整,而且這類樁基施工進度較快,工期相對較短,單位造價較低。當選用石灰巖作為樁端持力層時,有如下缺點:①在基巖面起伏變化大的地段,易產生斜樁甚至滑樁;②當樁尖置於鷹嘴巖、石芽等不完整巖體時,無法保證其承載力;③若基巖上部有卵石分布時,基樁的施工較為困難。
2.9.2.1 施工準備
2.9.2.1.1 材料
主要包括水泥、砂、石、鋼筋等。
(1)水泥:采用矽酸鹽水泥,水泥進場時應有出廠合格證明書。施工單位應根據進場水泥品種、批號進行抽樣檢驗,合格後才能使用;
(2)中粗砂:采用級配良好、質地堅硬、顆粒潔凈的河砂,其含泥量不大於3%;
(3)石子:采用堅硬的碎石或卵石,最大粒徑不宜大於40 mm,且不宜大於鋼筋最小凈間距的1/3,含泥量不大於2%;
(4)鋼筋:鋼筋進場時應有出廠質量合格證明書,應檢查其品種規格是否符合要求及有無損傷、銹蝕、油汙,並應按規定抽樣,進行抗壓、抗彎、焊接試驗,經試驗合格後方能使用(進口鋼筋要進行化學成分檢驗和焊接試驗,符合有關規定後方可用於工程)。鋼筋籠的直徑除應符合設計要求外,還應比套管內徑小60~80 mm;
(5)樁尖:壹般采用鋼筋砼樁尖,其配筋構造和數量必須符合設計或施工規範的要求。
2.9.2.1.2 作業條件
(1)施工前應作場地查勘工作,如有架空電線、地下電線、給排水管道等設施,妨礙施工或對安全操作有影響的,應先作清除、移位或妥善處理後方能開工;
(2)施工前應做好場地平整工作。雨季施工時,要采取有效的排水措施;
(3)應具備施工區域內的工程地質資料、經會審確定的施工圖紙、施工組織設計(或方案)、各種原材料及預制樁尖等的出廠合格證及其抽檢試驗報告、砼配合比設計報告及其有關資料;
(4)樁機性能必須滿足成樁的設計的要求;
(5)最好能夠會同設計單位選定1~2根樁進行打樁工藝試驗(即試樁)以核對場地地質情況及樁基設備、施工工藝等是否符合設計圖紙要求。
2.9.2.2 操作工藝
(1)錘擊沈管灌註樁的施工方法壹般為“單打法”,但根據設計要求或土質情況等也可采用“復打法”;
(2)錘擊沈管灌註樁宜按流水順序,依次向後退打。對群樁基礎及中心距小於3.5倍樁徑的樁,應采用不影響鄰樁質量的技術措施;
(3)樁機就位時,樁管在垂直狀態下應對準並垂直套入已定位預埋的樁尖,樁架底座應呈水平狀態及穩固定位,樁架垂直度允許偏差不大於0.5%;
(4)樁尖埋設後應重新復核樁位軸線。樁尖頂面應清掃幹凈,樁管與樁尖肩部的接觸處應加墊草繩或麻袋;
(5)註意檢查並保證樁管垂直度無偏斜後才正式施打。施打開始時壹般先低錘慢擊,施打過程若發現樁管有偏斜時,應采取措施糾正。如偏斜過大無法糾正時,應及時會同施工負責人及技術、設計部門研究解決;
(6)沈管深度應以設計要求及經試樁確定的樁端持力層和最後三陣,每陣十錘的貫入度來控制,並以樁管入土深度作參考。在桂林巖溶地區,以卵石作為樁端持力層時,壹般最後三陣每陣十錘的貫入度不大於20 mm,且每陣十錘貫入度值不應遞增;
(7)拔管時采用倒打拔管的方法,用自由落錘小落距輕擊不少於40次/m in,拔管速度應均勻,對壹般土層以不大於1 m/min為宜;
(8)按設計要求進行局部復打或全復打施工,必須在第壹次灌註的樁身砼初凝之前進行。
2.9.2.3 施工註意事項
2.9.2.3.1 避免工程質量通病
(1)為防止出現縮頸、斷樁、砼拒落、鋼筋下沈、樁身夾泥等現象,應詳細研究工程地質報告,制訂切實有效的技術措施;
(2)灌註砼時,要準確測定壹根樁的砼總灌入量是否能滿足設計計算的灌入量,在拔管過程中,應嚴格控制拔管速度,發現縮頸及時采取措施處理;
(3)如采用跳打法施工,跳打時必須等相鄰成形的樁達到設計強度的60%以上方可進行;
(4)拔管時盡量避免翻插,以防止孔壁周圍的泥擠進樁身,造成樁身夾泥。
2.9.2.3.2 主要安全技術措施
(1)在施工方案中,認真制訂切實可行的安全技術措施;
(2)清除妨礙施工的高空和地下障礙物,平整打樁範圍內的場地和壓實打樁機行走的道路;
(3)對臨近原有建(構)築物,以及地下管線要認真查清情況,並研究采取有效的安全措施,以免震壞原有建築物而發生傷亡事故;
(4)打樁過程中,遇有施工地面隆起或下沈時,應隨時將樁機墊平,樁架要調直;
(5)打樁時,嚴禁用手去撥正樁頭墊料,同時嚴禁樁錘未打到樁頂即起錘或剎車,以免損壞打樁設備;
(6)嚴格執行《施工現場臨時用電安全技術規範》(JGJ 46—2005)的有關規定。
2.9.3 桂林巖溶區鉆(沖)孔嵌巖灌註樁施工
桂林巖溶區鉆(沖)孔嵌巖灌註樁,選用石灰巖作為樁端持力層。鉆(沖)孔嵌巖灌註樁不但能穿越局部密實卵石層,而且能穿越石灰巖石芽、厚度較小的溶洞頂板而到達有足夠持力層厚度的完整段的石灰巖;也解決了其他樁型因基巖面起伏而出現的滑樁、斜樁問題,能夠保證較高的承載力。該類樁基的單樁承載力高,可以壹柱壹樁,安全可靠,樁長樁徑設計靈活性大。施工噪音相對較小,但缺點是單位造價高,單樁施工時間較長,施工時泥漿、汙水易對周圍環境造成不良影響。
2.9.3.1 施工前準備工作
(1)場地平整,清除雜物,回填土夯打密實;
(2)挖泥漿池、沈澱池、儲水池,準備合格粘土;
(3)水、電源接通;
(4)平直機架,保證鉆孔過程中不能移位和不均勻沈陷;
(5)符合指標要求的泥漿,壹般采用粘性土。
2.9.3.2 鉆孔
(1)鉆具聯結要鉛直,初期鉆進速度不要太快,適當控制進尺,使初期成孔豎直、圓順,防止孔位偏心、孔口坍塌,鉆進速度和泥漿排量相適應。
(2)鉆進過程中,經常檢查泥漿指標變化情況,並註意調整鉆孔內泥漿高度。壹般選用膨潤土、CMC、PHP、純堿等配制優質泥漿。根據地層情況及時調整泥漿性能,泥漿性能指標參考如下:
泥漿相對密度:1.1~1.15;
黏度:壹般地層16~22 s,松散易坍地層19~28 s;
含砂率:新制泥漿不大於4%;
膠體率:不小於95%;
pH值:7~9。
(3)鉆進過程中及時濾渣,同時經常註意地層的變化,在地層的變化處均應撈取渣樣,判斷地層的類型,記入記錄表中,並與設計提供的地質剖面圖相對照,鉆渣樣應編號保存,以便分析備查。
(4)經常檢查機具動轉是否正常,發現異常應立即報告,需加潤滑油部分每班必須檢查壹次。
(5)終孔後按規範規定進行清孔,樁底沈渣壹般不超過10 cm。
2.9.3.3 鋼筋籠制作與安放
(1)鋼筋進場必須具有合格證,每批材料、每種規格均需抽樣檢查合格後方可使用;(2)鋼筋綁紮過程中應嚴格遵守規範;
(3)鋼筋吊裝中要防止變形,鋼筋籠入孔後應牢固定位,提升導管時必須防止鋼筋籠拔起;
(4)適當焊接加固鋼箍和吊掛筋,保證鋼筋籠安裝過程不變形。
2.9.3.4 砼灌註
(1)灌註混凝土前,在孔口安放護孔漏鬥,然後放置鋼筋籠,並再次測量孔內虛土厚度。擴底樁灌註混凝土時,第壹次應灌到擴底部位的頂面,隨即振搗密實;澆註樁頂以下5 m 範圍內混凝土時,應隨澆註隨振動,每次澆註高度不得大於1.5 m;
(2)施工中應保持場地清潔衛生,泥漿不得到處外溢,沈渣應及時清除;
(3)當施工完成後,應鑿除樁頭預加高度的砼。
2.9.3.5 鉆(沖)孔嵌巖灌註樁基礎施工註意事項:
(1)施工中必須保證樁端全斷面嵌入完整基巖中,最小嵌巖深度必須≥0.5 m,且須保證樁端下有足夠厚度的完整石灰巖;
(2)施工過程中在局部軟弱土段、松散卵石段、易產生縮徑、塌孔現象,在巖面陡峭、石芽等巖溶發育地段會產生斜孔、卡孔等現象,采用泥漿護壁時,會出現漏漿問題,這時必須采取有效措施加以防治;
(3)澆註混凝土前必須做好沈渣清理工作,沈渣厚度必須≤50 mm。當有地下水時,澆註時須采用水下澆註混凝土工藝施工;
(4)單樁承載力需經過靜載或高應變動測法確定。
2.9.4 桂林巖溶區人工挖孔灌註樁施工
人工挖孔樁,是利用人工挖孔、在孔內放置鋼筋籠、灌註混凝土的壹種樁型。常見的施工方法就是由人工向下挖掘土(巖)成圓孔,且每挖1 m 左右支模澆註壹圈混凝土護壁,如此不斷下挖,壹直到設計要求的深度,然後在孔內安放鋼筋籠,灌註樁身混凝土。人工挖孔樁主要適用於巖溶發育不強烈、上覆土層不厚及基巖可作為穩定樁端持力層的地質情況;對於持力層深度大、地下水豐富(如漓江壹級階地的砂、卵石地層)、有軟土存在或巖溶強烈發育的地方,如果強行開挖,往往因護壁困難或湧水量驟增造成施工困難甚至無法施工,且強排地下水將對周圍環境造成不良影響,此時應慎重使用或不使用。桂林巖溶區的人工挖孔樁的孔徑(不含護壁)壹般大於1.0 m,小於2.5 m;孔深壹般不超過20 m。
2.9.4.1 施工準備
(1)熟悉施工圖紙及場地的水文地質資料,編制切實可行的施工方案;
(2)全面開挖之前,有選擇地先挖兩個試驗樁孔,分析土質、水文等有關情況,以此修改原編施工方案;
(3)開挖前場地應完成三通壹平各項臨時設施,如照明、動力、安全設施準備就緒;
(4)按基礎平面圖,設置樁位軸線、定位點;
(5)人工挖孔灌註樁施工用的機具準備:如混凝土攪拌機、卷揚機、吊桶、護壁模板、揚程水泵、通風及供氧設備、鎬、鍬、土筐、防水照明燈(低壓36V、100W)、安全帽、安全帶等。
2.9.4.2 施工工藝
工藝流程:測量控制→鎖孔口→檢查樁位(中心)軸線→安裝施工機具→逐層往下循環作業→檢查驗收→吊放鋼筋籠→澆註樁身混凝土。
2.9.4.2.1 測量控制
樁位軸線采取在地面設十字控制網、基準點。
2.9.4.2.2 鎖孔口
(1)開挖第壹節樁孔土方:開挖樁孔應從上到下逐層進行,先挖中間部分的土方,然後擴及周邊,有效地控制開挖孔的截面尺寸;
(2)澆築第壹節護壁混凝土:樁孔挖完壹節後立即澆築護壁混凝土,人工澆築搗實。
2.9.4.2.3 檢查樁位(中心)軸線
每節樁孔護壁做好後,必須將樁位十字軸線和標高設在護壁的上口,然後用十字線對中,吊線墜向井底投設,以半徑尺桿檢查孔壁的垂直平整度,隨之進行修整。井深必須以基準點為依據,逐根引測,保證樁孔軸線位置、標高、截面尺寸滿足設計要求。
2.9.4.2.4 安裝施工機具
(1)架設垂直運輸架:要求搭設穩定、牢固;
(2)在垂直運輸架上安裝電動葫蘆或卷揚機;
(3)安裝吊桶、活動蓋板、照明、水泵和通風機等。
2.9.4.2.5 逐層往下循環作業
將樁孔挖至設計深度,清除虛土或虛渣,樁底應支承在設計所規定的持力層上。
2.9.4.2.6 檢查驗收
成孔以後必須對樁身直徑、孔底標高、樁位中線、井壁垂直、虛土厚度進行全面測定,做好施工記錄。
2.9.4.2.7 吊放鋼筋籠
吊放鋼筋籠時,要對準孔位,直吊扶穩,緩慢下沈,避免碰撞孔壁。鋼筋籠放到設計位置時,應立即固定。
2.9.4.2.8 澆註樁身混凝土
按規範規定向樁孔內澆註混凝土。
2.9.4.3 樁孔質量要求保證
(1)對樁的垂直度和孔徑,每段檢查,發現偏差,隨時糾正,保證位置正確;
(2)樁底持力層應滿足設計承載力要求;
(3)澆築混凝土後的樁頂標高及浮漿的處理,必須符合設計要求和施工規範的規定。
2.9.4.4 挖孔安全保證經驗措施
(1)挖孔時井外作業人員作為該孔安全員,時刻監控井周與井下人員安全;
(2)認真研究鉆探資料,分析地質情況,對可能出現流砂、管湧、湧水以及有害氣體等情況制定針對性的安全措施;
(3)挖出的土方必須及時運走,井孔口周邊1 m 範圍內,禁止堆放土石方,且堆土高度不應大於0.8 m,未澆註的樁3 m 範圍內嚴禁過重車;
(4)挖孔作業人員、監護人員,必須戴安全帽,嚴禁穿拖鞋、赤腳、酒後上崗作業;
(5)井內人員必須乘專用吊籠上下,不乘坐吊桶或腳踩護壁上下井孔。井孔內必須設置應急時使用的安全繩和軟爬梯;
(6)當孔深較大時,應向孔下通風,加強空氣對流,必要時輸送氧氣,防止有毒氣體危害。操作時上下人員輪換作業,樁孔上人員密切註意觀察樁孔下人員情況,預防安全事故發生;
(7)當地下水量不大時,隨挖隨將泥水用吊桶運出,地下滲水量較大時,吊桶滿足不了排水,先在樁孔底挖集水坑,用高揚程水泵抽水。作業人員必須離開井孔,嚴禁人機同坑作業。要隨時觀察井壁變化;
(8)嚴格按照有關規定安裝現場電源線路及電氣設備,由持證電工負責安裝維護,經驗收合格後,方準投入使用;施工現場的壹切電源、電路的安裝和拆除必須遵守現行行業標準《施工現場臨時用電安全技術規範》(JGJ 46—2005)的規定。
(9)當相鄰孔樁在澆灌樁心砼時,原則上要停止掘進,以防豎井在較大側壓力下土體失去穩定而坍塌;
(10)樁孔必須每挖壹定深度進行護壁,嚴禁只挖不護壁;大雨天氣,不得進入孔下作業。
2.9.5 人工挖孔灌註樁的孔壁穩定性[35]
人工挖孔灌註樁是在設計樁位采用人工挖掘方法成孔,然後安放鋼筋籠,灌註混凝土而成樁的壹種樁基礎。它具有許多優點:可直接觀察地層情況,孔底易清除幹凈,設備簡單,噪聲小,場區各樁可同時施工,樁徑大,另外還較經濟。因此,在場地條件許可的情況下(如地下水量不大),很受歡迎。但它在沒有混凝土護壁的情況下,很容易塌孔,而對施工安全造成隱患。目前,有些生產單位及設計者出於工程經濟考慮,在不采用混凝土護壁筒的情況下,挖孔施工能順利進行,但有時也會出現挖孔孔壁垮塌而無法施工,甚至出現不安全的情況,因此,不采用護壁挖孔施工應當慎重。當前許多設計及施工人員還只是憑經驗確定挖孔樁的孔壁穩定,並無確切的理論依據。本文試圖利用彈性理論,研究和探討人工挖孔灌註樁孔壁穩定性(無護壁情況下)的定量計算分析方法。
2.9.5.1 挖孔樁孔壁周圍土體的應力狀態
地基在人工開挖前,在地面以下h處所受的應力狀態為:豎直壓力為γh,水平壓力為K0 ·γh(K0 為土的靜止側壓力系數,γ為土的重度)。設地基土層是均質各向同性的彈性體,在地面以下深度為h處同壹水平面上各點的應力狀態相同。地基在人工開挖以後,根據彈性理論,挖孔樁周圍土體的應力狀態發生改變,將會產生應力集中現象。
圖2.8 人工挖孔樁周圍土體的應力Fig.2.8 Stress in the periphery soil of hand—excavated hole piles
現取地基下深度為h的地基水平面,來分析挖孔樁孔壁周圍土體的應力狀態,設人工挖孔灌註樁的半徑為a,在挖孔的很遠處地基所受的水平應力為K 0 ·γh。為此,可把挖孔樁周圍土體應力分布問題,視作壹個雙向受壓無限板孔的應力分布問題(圖2.8),采用極坐標來求解土洞周圍土體應力。此問題在彈性理論中得到的平面問題解答,其求解應力的公式為:
桂林巖溶區巖土工程理論與實踐
式中:σr——挖孔周圍土體中的徑向應力;
σθ——挖孔周圍土體中的切向應力;
τrθ——挖孔周圍土體中的剪切應力;
p——作用在土體上的水平應力;p=K0 ·γh
θ——與水平軸的夾角。
在挖孔樁孔壁周圍土體產生的應力,即在r=a處,根據式(2.27),可得:
桂林巖溶區巖土工程理論與實踐
由式(2.28)可知,在孔壁周邊處,切向應力σθ最大,徑向應力σr=0,剪應力τrθ=0。σθ、σr為大、小主應力。
2.9.5.2 挖孔樁孔壁周圍土體穩定性判別
地基土層中的壹點是否破壞,可利用莫爾—庫倫極限平衡準則進行判別。根據極限應力圓與抗剪強度包線相切的幾何關系(圖2.9),可建立以σ1、σ3 表示的土中壹點的剪切破壞條件,即土的極限平衡條件。
圖2.9 土的極限平衡條件Fig.2.9 The limit equilibrium condition of soil
由圖2.9中的幾何關系得:
R O = c × cotφ
桂林巖溶區巖土工程理論與實踐
化簡式(2.29),可得極限平衡條件為:
桂林巖溶區巖土工程理論與實踐
或
桂林巖溶區巖土工程理論與實踐
在土洞周邊處,由於τrθ=0,所以σθ、σr為大、小主應力,σ1=σθ,σ3=σr=0,得到土的極限平衡條件式如下:
桂林巖溶區巖土工程理論與實踐
由式(2.28)可知,σθ、σr分別為孔壁周邊土體中的大、小主應力,將σθ=2K0 · γh,σr=0代入式(2.32)進行穩定性判別。
若要判別孔壁以外(r>a)處任壹點是否破壞,可按式(2.27)求出該點處的應力σr,σθ,τrθ(此時σr,τrθ不為0),然後將求得的σr,σθ,τrθ代入式(2.30)或式(2.31),可得到該點處的大、小主應力σ1、σ3:
桂林巖溶區巖土工程理論與實踐
最後,將所求得的大、小主應力σ1、σ3 用莫爾—庫倫準則即式(2.32),進行判別是否破壞。
2.9.5.3 應用舉例
某樁基擬采用Φ1200 mm的人工挖孔灌註樁基礎,場地內無地下水,以微風化石灰巖為樁端持力層。石灰巖面埋深10.6 m。擬不采用混凝土護壁,地層情況見圖2.10。
圖2.10 地基土層示意圖Fig.2.10 Diagram for foundation soil
為了判別在不采用混凝土護壁的情況下,施工是否可行,首先,可根據式(2.28)計算出挖孔在不同深度處孔壁土體的應力σr、σθ、τrθ(其中σr=0,τrθ=0),然後用式(2.30)計算其達到極限平衡時所需的大主應力σ1值,最後用式(2.32)進行安全穩定性判別:計算及判別結果見表2.21。
由表2.21的計算結果可知,該人工挖孔樁在6.3~7.8 m 及8.8~10.6 m範圍段內的孔壁土體將產生破壞坍塌,需采取有關措施(如混凝土護壁)。
2.9.5.4 結論
人工挖孔灌註樁以其優點多而深受歡迎,但在無護壁情況下,其孔壁穩定性是施工成敗的關鍵。對其穩定性的評價,可利用彈性理論在文中推導的有關公式,先計算任壹深度孔壁土體的應力狀態,再根據莫爾—庫倫極限平衡條件進行孔壁土體穩定性計算判別,如孔壁土體有不穩定的情形,可采取有關措施(混凝土護壁),以確保人工挖孔樁施工的順利進行。
表2.21 人工挖孔樁孔壁土體應力及穩定性判別Table 2.21 Soil stress of hole-wall and stability judgementfor hand-excavated hole piles
2.9.6 桂林巖溶區樁基礎施工常見事故與處理
桂林巖溶地區樁基礎施工常見事故,主要是鉆(沖)孔灌註樁基礎發生較多,因為其施工工藝較沈管灌註樁和人工挖孔灌註樁相對復雜,下面主要分析總結鉆(沖)孔灌註樁基礎常見事故原因以及其處理方法。
打樁成孔過程中在溶洞區段常出現樁孔傾斜、卡錘、錘頭掉落樁孔中,澆註混凝土時出現混凝土流失等現象。
2.9.6.1 樁孔傾斜、彎孔
樁孔傾斜、彎孔的主要原因可能是基巖中石芽、溶溝、溶槽、溶洞等巖溶形態發育或巖面坡度較大。在施工沖擊成孔時,施工沖擊速度過快,致使沖擊錘向巖土中軟弱方向滑移,形成斜孔。若在遇豎向型不規則洞隙的位置沖擊時,易沿洞隙發育位置形成彎孔,有時還產生卡錘事故。
在桂林巖溶地區若采用鉆(沖)孔灌註樁基礎,壹般都是大直徑灌註樁,即其直徑壹般大於800 mm,桂林巖溶區巖土工程勘察,均是按照《巖土工程勘察規範》( GB 50021—2001)第5.1.6條的要求,即要求勘探點逐樁布置,勘探深度應不小於底面以下樁徑的3倍並不小於5 m,當相鄰樁底的基巖面起伏較大時應適當加深。這樣可以充分查明地下的溶洞分布情況,並采取合理的措施,當沖擊鉆進至溶洞頂部位置附近時即采用低錘輕擊;對單個石芽或孤石,用高低沖程交替沖擊,將石芽或孤石擊碎或擠入孔壁;對溶溝、溶槽、溶洞,向樁孔內拋填塊石、片石,填入的塊石、片石應高於傾斜面數十厘米以上,邊回填邊低錘輕敲,沖擊錘全斷面進入巖體後,再進行正常沖擊。
如果在樁基礎施工的成孔過程中出現樁孔傾斜,說明溶洞區段可能有斜坡巖或沖孔過程中由於填充物不實,造成樁底巖石已經出現傾斜而無法沖進的情況;當遇到這種情況時,可暫停打樁沖進,把錘頭提出樁孔,然後向樁孔內澆築混凝土(混凝土中可摻入速凝劑),當混凝土凝固後,再繼續施工,如此反復幾次便可以將樁孔傾斜的問題通過修補解決。
上述處理辦法同樣適合鉆孔樁基礎的施工。
2.9.6.2 沖孔樁的卡錘、掉錘
沖擊錘進入巖溶洞隙中,特別是豎向型巖溶洞隙中,洞隙較大,沖擊錘傾倒,上部巖溶發育地段受沖擊振動掉塊或掉入異物卡住沖擊錘;或由於泥漿濃度高,沖擊過程中產生梅花孔造成卡錘事故等,致使沖擊錘不能上提。掉錘是指沖擊錘的鋼絲繩陳舊、連接處松弛,轉向環、轉向套等焊接處斷裂,造成沖擊錘掉入樁孔內。
為預防施工過程中發生卡錘和掉錘事故的發生,施工時應采取以下預防措施:
(1)在進入巖溶洞隙後,投入塊石、碎石、粘土,然後密集沖擊,使洞隙填滿,可以采用低標號混凝土灌填,待混凝土達到壹定強度後,再進行沖擊成孔。
(2)在溶洞內沖擊鉆進時,壹是保持鋼絲繩穩定、擺動量小,二是註意溶洞高度與沖程關系,壹般溶洞較高時,可采用比溶洞高度小的沖程沖擊。
(3)溶溝、溶槽巖面不規則,傾斜角度較大,且已下護筒時,易發生護筒底部卡鉆現象,在回填小塊石後,采用“重錘輕打”法鉆進,並適當減緩鉆進速度。
(4)為防止出現卡錘和錘頭掉落在樁孔內現象,首先應該有預防措施,在錘頭尾部拴系壹根附加的預防掉落的鋼絲繩,並在溶洞頂部和溶洞中打樁沖進過程中,采用輕錘低擊和重錘低擊的方法,不可提錘太高。
2.9.6.3 塌孔、漏漿
塌孔是指成孔過程中或成孔後,孔壁不同程度塌落,嚴重者還引起地表塌陷。成孔中排出的泥漿不斷出現氣泡,有時護筒內的水位突然下降,均為塌孔的兆頭。漏漿是指成孔過程中護壁泥漿突然沿著地下空隙通道流失的導致孔內泥漿面突然下降的現象。在巖溶地區的沖孔樁施工過程中,漏漿和塌孔事故常常是***生的,壹般漏漿嚴重的孔樁極易出現塌孔事故。
巖溶地區的塌孔的防治措施主要有:
(1)埋設好孔口護筒,始終保持孔內有較高密度和黏度的泥漿以及合理的水頭高度,以增加液柱壓力。
(2)對於串聯相通的溶洞,先施工溶洞較小或孤立不連的樁孔,待成樁後堵塞地下水活動通道,再施工溶洞、溶槽走向下端的樁孔,避免泥漿嚴重流失,引起孔壁不穩。
(3)沖擊時應隨時測定和控制泥漿性能參數。在沖擊鉆進過程中,泥漿的作用是穩定孔壁和攜帶鉆渣。
(4)沖穿溶洞頂板不能太快,采用“重錘輕打”方法,壹是保證漏漿不至於太快,能夠及時補充泥漿,二是保證樁孔圓順,沖擊鉆頭能自如地通過溶洞頂板,避免卡鉆。
(5)塌孔時及時補充泥漿保持孔內水頭高度,同時投入漏漿體積1.2~1.5倍的粘土、片石,小沖程沖孔固壁,防止塌孔擴大。
(6)在巖溶地區成樁,為確保樁身的完整性和混凝土流失等現象的發生,還可以采取增加鋼護筒的施工方法。將預先加工好的鋼護筒(分節焊接)吊進孔內,吊進過程中必須保證樁中心的垂直度。例如,在2005年,橫跨漓江的桂林南洲大橋的樁基礎施工,即是采用鋼管護筒防治水泥混凝土流失,樁基施工順利。