一种岩溶地质旋挖灌注桩成孔工艺

摘要

本发明公开了一种岩溶地质旋挖灌注桩成孔工艺，包括以下步骤：(1)场地平整；(2)桩基放线；(3)旋挖钻机就位；(4)埋设护筒；(5)泥浆稳定液制备及护筒内补充泥浆稳定液；(6)旋挖钻进成孔(遇到溶洞或半边岩时要放慢钻进速度，没有遇到溶洞或半边岩时钻至设计标高)；(7)一次清孔、检查孔深；(8)安装钢筋笼和导管；(9)气举反循环二次清孔；(10)浇筑水下混凝土(考虑溶洞的存在，需多准备30～40立方混凝土，防止溶洞击穿、混凝土急剧下降导致废桩)；(11)成桩、拔出护筒。

说明书

技术领域

本发明涉及一种桩基施工工艺，具体地说，涉及一种岩溶地质旋挖灌注桩成 孔工艺。

背景技术

旋挖钻孔灌注桩施工工艺是近年来兴起的桩基施工工艺。目前，现有的旋挖 钻孔灌注桩施工工艺是：平整场地→桩位放线→旋挖钻机就位→埋设护筒→护筒 内补充稳定液→旋挖成孔→清孔、检查孔深→安装钢筋笼和导管→二次清孔→浇 筑水下混凝土→成桩、拔出护筒。现有的施工工艺质量控制标准和施工工艺技术 标准还没有具体的国家工法标准。现有的施工工艺是针对一般的地质情况的，如 果在地质情况较为复杂的岩溶地区照搬一般地质的旋挖钻孔灌注桩施工工艺将 会出现不同的问题，最主要的问题有钻孔偏斜、卡钻、钻头掉落、清孔不彻底和 出现断桩和废桩现象等。由于钻机安装就位稳定性差、作业时钻机安装不稳或钻 杆弯曲、地面软弱或软硬不均匀等原因导致钻孔偏斜；由于溶洞和半边岩的存在， 若旋挖钻进时不注意，就会导致卡钻或钻头掉落等问题；岩溶区旋挖成孔过程中 产生的岩石碎片比一般地质中要多，用一般的清孔方式将会出现清孔不彻底现 象，从而会导致桩底沉渣较多，严重影响桩基的质量；由于溶洞的存在，在浇筑 混凝土时可能会出现溶洞被击穿，导致混凝土急剧下降，从而出现断桩和废桩现 象。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种岩溶地质旋挖灌注桩成 孔工艺。其技术方案如下：

一种岩溶地质旋挖灌注桩成孔工艺，包括以下步骤：

1)场地平整。施工前清除障碍、换除软土、碾压密实。规划行车路线，使 道路与钻孔位置保持一定的距离(避免影响孔壁稳定性，同时还应考虑旋挖钻孔 施工中清运土方的方便)；

2)桩基放线、旋挖钻机就位。采用全站仪进行定位放线，放线误差控制小 于1cm。桩机定位要准确，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、桩基中心线应保持 在同一直线；

3)埋设护筒。根据桩基定位点拉十字线放四个控制桩，以四个控制桩为基 准埋设钢护套筒，筒高一般不小于2m，为保护孔壁，露出地面高度一般不小于 0.3m；

4)泥浆稳定液制备及护筒内补充泥浆稳定液。岩溶区旋挖钻孔过程中，钻 渣较多，所以控制泥浆稳定液的比重很关键，控制泥浆比重不小于1.1，粘度20s 左右，含砂率小于4％；

5)旋挖钻进成孔。遇到溶洞或半边岩时要放慢钻进速度(可控制在10～ 20mm/min)，没有遇到溶洞或半边岩时钻至设计标高；

6)一次清孔、检查孔深。先将钻头提高至距孔底80～100mm，输入比重为 1.05～1.08的新泥浆稳定液进行循环，用压风机进行清孔；

7)安装钢筋笼和导管；

8)气举反循环二次清孔。反循环二次清孔使钻渣清理较为彻底，桩底沉渣 少，桩身质量明显提高，而且大大缩短了清孔时间、提高了成孔效率；

9)浇筑水下混凝土。导管必须严密，保证导管底端距离孔底30～50cm；混 凝土拌和必须均匀，坍落度控制在18～22cm，且要保证一定量的混凝土初灌量， 保证封底成功；混凝土浇筑必须连续作业；浇筑过程中应有专人负责记录，避免 导管提升过快或导管埋入过深，控制导管下口埋入混凝土深度2～6m，防止断桩； 灌注桩的顶面标高应比设计值高不小于60cm，以确保桩顶混凝土的质量；

10)成桩、拔出护筒。

在岩溶地质使用旋挖灌注桩施工工艺较一般地质情况下使用可做以下优化： (1)在岩溶地质旋挖钻进过程中，进入不均匀地层、斜状岩层或碰到溶洞或半 边岩时，要放慢钻进速度(可控制在10～20mm/min)，保持主动钻杆的垂直度， 避免卡钻或钻头掉落。当钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次。若土层 中夹有大的孤石或溶洞呈斜状分布，则灌注C15混凝土至偏孔处0.5m以上，到 混凝土终凝后重新钻进；(2)在岩溶地质成孔后浇筑成桩过程中，应根据地质报 告选出地质情况较为复杂的(即很可能存在溶洞的)两根桩进行混凝土灌注成桩， 当溶洞在高压力作用下可能会被击穿，从而出现混凝土急剧下降现象，导致此桩 成为废桩，根据大量现场施工经验可提前多准备30～40立方混凝土，(根据大量 现场施工经验可知，如果在灌注混凝土的时候孔口没有泥浆返出，就说明有溶洞 的存在)，出现此现象时可以及时补充混凝土，需特别注意的是，此时一定不能 急于拔导管，避免导管拔出后才开始出现混凝土急剧下降，此时便会出现导管处 于混凝土的上面，从而导致废桩。

本发明的有益效果为：

本发明对现有旋挖钻孔灌注桩施工工艺进行了改进，改进后更适用于地质情 况较为复杂的岩溶地区，可以提高岩溶地区旋挖灌注桩的成桩效率。改进的技术 可以有效地避免钻孔偏斜及出现钻杆偏斜时及时的解决偏斜问题；可以有效地避 免旋挖钻进过程中出现的卡钻和钻头掉落问题；可以有效地避免因清孔不彻底导 致沉渣过厚而影响桩基承载力；可以有效地避免因溶洞存在导致混凝土急剧下降 而使桩基成为废桩。

附图说明

图1是本发明岩溶地质旋挖灌注桩成孔工艺流程；

图2是水下混凝土浇筑方式；

图3是料斗开关；

图4是混凝土初灌示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：岩溶区改进的旋挖 成孔灌注桩的施工工艺流程为:平整场地→桩位放线→旋挖钻机就位→埋设护筒 →护筒内补充稳定液→旋挖成孔(遇到溶洞时要放慢钻进速度，没有遇到溶洞时 钻至设计标高)→清孔、检查孔深→安装钢筋笼和导管→气举反循环二次清孔→ 浇筑水下混凝土(考虑溶洞的存在，需多准备30～40立方混凝土，防止溶洞击 穿、混凝土急剧下降导致废桩)→成桩、拔出护筒。

为了避免钻进过程中钻孔偏斜，安装钻机时要求旋挖机转盘中心与钻架上起 吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm，进入不均匀地层、斜状岩层或 碰到半边岩时，要放慢钻进速度。当钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几 次。若土层中夹有大的孤石或溶洞呈斜状分布，则灌注C15混凝土至偏孔处0.5m 以上，到混凝土终凝后重新钻进。

在地质情况较为复杂的岩溶地区采用旋挖灌注桩成孔施工工艺时需要考虑 到溶洞的存在问题，在旋挖成孔过程中，当旋挖钻头遇到溶洞或者半边岩时，一 定要放慢钻进速度，保持主动钻杆的垂直度，避免卡钻或钻头掉落。

成孔后的清孔工作非常关键，旋挖钻孔灌注桩因孔底沉渣过厚往往会导致承 载力折减，严重影响桩基的质量，岩溶区旋挖成孔过程中产生的岩石碎片比一般 地质中要多，用一般的清孔方式将很难清孔彻底，从而会导致桩底沉渣较多，因 此岩溶区的旋挖灌注桩在放入钢筋笼后及时采用“气举反循环”进行二次清孔， 清孔后及时进行混凝土浇筑将会很好地解决桩底沉渣过多问题。

首次浇筑水下混凝土时，确保导管有1m以上的埋深，混凝土初灌量计算示 意图如图4所示，初灌量参考计算公式如下：

$V\ge \frac{\pi D^2(H_1+H_2)}{4}+\frac{\pi d^2{h}_1}{4}$

式中：V-混凝土初灌量(m³)；

D-桩孔直径(m)；

H₁-导管底端到桩孔底部的距离(m),一般为0.4～0.5m；

H₂-初次浇灌混凝土后导管埋入混凝土的深度(m),一般为 1m以上；

h₁-桩孔内混凝土达到H₂时，导管内混凝土柱平衡导管外泥 浆压力所需的高度(m)；

为了确保首次浇筑水下混凝土时导管有1m以上的埋深，水下混凝土浇筑采 用如图2所示装置进行浇筑，浇筑时用吊车通过吊索将混凝土料斗吊起，导管与 料斗连接好，浇筑前用料斗开关(如图3所示)将料斗关闭，待混凝土装满料斗 (一般料斗为3m³左右，桩径大于2.7m时用两个叠放的料斗)后再将料斗开关 打开，混凝土在重力的作用下，沿着导管冲下去即可完成初灌封底。图3中料斗 开关是由一个钢圆盘和三角支撑组成，料斗装混凝土之前放下料斗开关，三角支 撑套在导管口上起一个固定作用，钢圆盘中间用吊索连接，待混凝土装满料斗时 用吊机将钢圆盘吊起，混凝土即可沿着导管冲下去即可完成初灌封底。

在灌注成桩施工过程中，应根据地质报告选出很可能存在溶洞的两根桩进行 混凝土灌注成桩，当溶洞在高压力作用下可能会被击穿，从而出现混凝土急剧下 降现象，导致此桩成为废桩，根据大量现场施工经验可提前多准备30～40立方 混凝土，(根据大量现场施工经验可知，如果在灌注混凝土的时候孔口没有泥浆 返出，就说明有溶洞的存在)，出现此现象时可以及时补充混凝土，需特别注意 的是，此时一定不能急于拔导管，避免导管拔出后才开始出现混凝土急剧下降， 此时便会出现导管处于混凝土的上面，从而导致废桩，采取此措施可以一定程度 上提高岩溶区旋挖灌注桩施工效益。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技 术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。