泥浆护壁冲孔灌注桩现阶段施工工艺比较成熟, 但复杂地质条件下施工工艺和桩身质量控制仍是施工控制难点^[1,2,3,4]。尤其在岩溶发育地区, 因溶洞发育的不确定性, 冲孔施工中常遇到各种问题, 如塌孔、卡锤、灌注中漏浆及浮笼等质量问题, 探讨岩溶发育地区冲孔灌注桩施工工艺, 分析存在的质量控制问题, 提出合适解决办法, 以供其他相似项目参考。

施工前场地应有详细的勘察资料, 一般在岩溶发育地区应慎重使用灌注桩^[5,6]。如采用时, 应适当加密勘察钻孔, 探明场内溶洞分布及桩位溶洞大小。仔细研究施工勘察与详细勘察资料, 对照各钻孔地质资料, 根据溶洞区域分布情况, 布孔时先易后难, 先深后浅, 从周边向中心施工, 使周边桩位灌注后封闭溶洞区域, 形成帷幕降低中间桩位冲孔施工难度。另外, 岩溶发育地区冲孔时频繁出现漏浆情况, 建议冲孔前场地回填土层厚小于2m, 如条件限制回填土层厚大于3m时, 如漏浆塌孔严重, 可采用长护筒或全护筒。

泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺如图1所示。

某工程项目为32层高层建筑工程, 建筑面积约12万m², 其中地下1层, 地上20层。建筑为钢筋混凝土剪力墙结构, 建筑主楼桩基为冲孔灌注桩, 共有384根, 桩长25～50m, 桩径为800mm或1 000mm, 超前钻资料显示, 桩端持力层为中风化白云岩, 其竖向承载力为3 800～5 800kN, 工程地下水为潜水型, 无明显侵蚀性。场地下伏基岩面起伏不平, 岩溶裂隙较发育, 且有软弱夹层现象, 软弱夹层厚薄不均。中风化白云岩天然单轴抗压强度在14.5～100.7MPa, 在桩施工过程中应穿过夹层或溶洞。

在溶洞范围内施工时, 应绷紧钢丝绳, 采用小冲程进行低打紧击。在冲孔至离溶洞顶板1m左右时, 应加大泥浆相对密度, 用小冲程进尺, 逐渐将溶洞顶板击穿。施工中频繁漏浆处理措施:提钻并紧急回填黏土、片石、水泥或素混凝土填塞溶洞。经调研发现, 串珠状溶洞采用回填黏土、水泥或加入少量混凝土处理较为经济, 采用水泥或混凝土填充需静置6h以上, 使填塞区域有初步强度。

因溶洞深度较小、含水量大、流塑状淤泥填充, 当冲孔钻孔时因周边岩层及土层挤压, 流塑状填充区域孔径减小, 出现缩颈, 导致锤无法拔出或无法下钢筋笼。卡锤是岩溶发育区域冲孔施工中经常出现的情况, 冲孔经过岩溶发育区岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头行程导致卡钻。

处理措施:由于“探头石”引起的卡钻现象, 可适当下放钻头, 而后强力快速往上提, 使“探头石”受瞬间冲击缩回, 从而顺利提起钻头。穿过岩层突变处导致的卡钻, 优先采用水下爆破的方法进行处理, 如有砂土地层不宜采取此方法处理。若遇溶洞区域较小引起的缩颈, 采用优质泥浆, 降低失水量;流塑状溶洞区域较大, 施工至该区域时采用较大片石充填桩身周边流塑状区域, 并适当加大孔径, 用上下反复扫孔的办法扩大孔径挤密桩身区域。

岩溶发育区域, 岩层发育复杂, 当冲孔区域存在岩层呈斜状分布或土层中夹有大孤石或其他硬物等情形时易出现偏孔。处理办法:当冲孔倾斜时, 可往复扫孔修正, 若纠正无效, 应在孔内填抛石块、黏土至偏孔处上部0.5m, 再重新钻进。

溶洞桩清孔时应防止出现清孔坍塌情况, 二次清孔后尽快浇筑。灌注中出现钢筋笼上浮时应采取的处理措施:譹) 控制混凝土和易性即坍落度, 保证混凝土流动性较好;譺) 控制导管埋深, 保证埋深2～4m, 浇灌时应注意观察, 出现上浮时应立即提高料斗;譻) 严控混凝土灌注速度, 控制混凝土上返速度, 减小对钢筋笼的携带能力;譼) 控制泥浆相对密度, 防止较厚浮浆裹挟钢筋笼上浮;譽) 现场施工时加强混凝土浇筑旁站, 并及时采取相应措施保证浇筑质量。

浇筑过程中因混凝土重量较大, 桩底或桩身溶洞区域被贯穿, 出现灌注时泥浆液面骤降。处理措施:检查封底情况, 严控导管埋深, 连续浇筑防止导管悬空断桩。溶洞桩冲孔施工中相邻桩位间距应大于5m, 防止相互扰动。冲孔或灌注混凝土时, 如遇相邻桩位溶洞串联, 同步漏浆或混凝土翻出, 应紧急回填相邻桩孔并压实。

岩溶发育区域冲孔灌注桩施工应注意施工顺序, 先易后难, 先周边后中心区域。冲孔漏浆时及时回填黏土、水泥、片石或素混凝土, 施工中应对存在质量问题的原因进行详细分析, 并制定对应处理措施。