溶洞地基钻孔灌注桩基础施工方法及其质量控制措施应用

李瑞文

南京南大岩土工程技术有限公司 江苏 南京 211800

引言

在建筑工程作业期间，钻孔灌注桩基础施工属于非常基础的组成内容，同时也是隐蔽工程中的重要组成部分，其施工质量也将直接影响到后续施工活动的进行。溶洞地基作为钻孔灌注桩基础施工难点，通过整理该区域施工时需要注意的相关内容，可以提高对技术施工时的技术监督，减少施工问题的发生概率，而且对于加快工程作业进度有着积极的意义。

1 溶洞地基的特点

在对溶洞地基特点进行分析时，可以从以下几方面展开：①地下水补给区的溶洞地基，由于降水和地表水的向下运动，使得地表形态发生溶蚀，出现喀斯特形态，呈现出埋藏较浅、规模较小的特点，常见类型包括土层覆盖的溶沟、落水洞、岩溶洞等。②地下水径流区的溶洞地基，该地区的水流量较大、水流量丰富，通常以水平径流为主，在此类水体的侵蚀作用下，在水平方向上形成较大溶洞，从而威胁到桩基础施工活动的进行。③地下水排泄区的溶洞地区，该地区作为地下水的主要排泄点，会在水流侵蚀下形成溶洞、暗河、溶蚀盆地，溶洞环境较大，稳定性较低，在施工时存在着较大的施工风险。

2 溶洞地基钻孔灌注桩基础施工方法

2.1 施工准备工作

在开展溶洞地基钻孔灌注桩基础施工前，需做好基础准备工作。做好基础资料整理，利用综合物探技术，对于地基覆土层、溶洞大小、溶洞规模等内容进行整理，根据地上建筑规范，对于所需钻孔灌注桩数量、桩直径、桩深度等内容进行计算，提高计算结果的精准度。做好施工人员、施工设备、施工材料进场协调工作，减少进场冲突问题，以确保钻孔灌注桩施工活动的有序进行。在正式施工前也需要做好现场清理工作，将枯叶、碎石、垃圾清理出作业区域，并且做好现场平整工作，这也为后续桩放样活动的推进奠定基础。

2.2 桩位放线处理

进入桩位放线作业环节后，深入研究已经完成的设计图纸，对于图纸中标记的内容进行整理，确定桩位放线的起始位置后，依次进行桩位放线处理。在具体的桩位放线中，也会使用到RTK-GPS、全站仪、水平仪等设施，按要求做好设施调试工作，等待其满足要求后再进行应用。并且每一个放样点都会使用短钢筋（钢筋露出地面高度不少于30cm）进行标记，搭配着红油漆提高桩点醒目性。所有已经完成放样的桩位点，也需要按要求对其进行复核，及时补充遗漏、错误的内容，确保桩位放线结果的准确性。

2.3 护筒结构预埋

护筒结构预埋处理环节时，要根据整理后得到的相关资料，对于需要埋设的钢护筒深度、钢护筒内径等参数进行整理，其间也会使用到计算机技术来校核设置参数的合理性。其间也需要考虑埋深和地下水之间的冲突性，提前做好溶洞内降水或堵水处理，防止涌水问题的发生概率。在钢护筒的埋设中，会使用到“机械+人工”的方式进行处理，埋设后护筒顶部的高度需要超过地面30cm，而护筒中的埋设深度不低于150cm，以提高护筒结构埋设结果的稳固性。

2.4 进行钻孔施工

进入钻孔施工环节的工作：第一，基于钻具安装要求进行钻具安装，其中钻具的中轴线、桩位点、钻头中心轴需要保持一致，偏差范围应控制在1mm以内，确保钻具安装结果的可靠性。第二，正式钻孔时，初始状态下的钻进速度不超过300r/min，待其钻进状态稳定后，钻进速度可以调整到500～800r/min，确保钻进活动的有序进行。第三，钻孔穿过溶洞进入到稳定层之后，会进入到清孔作业环节，此过程可充分发挥掏渣筒的作用，待清理干净后可进入到下一作业环节[1]。

2.5 钢筋工程作业

进入钢筋工程作业活动的工作：第一，按要求展开钢筋笼制作，钢筋笼的所有材料都需符合作业规范。而且在钢筋笼的安装中，也需要遵循“主筋→箍筋→加固筋→定位筋”的顺序进行加固。在加固处理中，会以1.5～2.0m为间隔进行以此加固，以提升整个结构的稳固性。第二，在钢筋工程接头位置，会利用焊接、螺栓固定等方法进行处理，所使用到的接头数量不超过总数的50%，相邻焊接接头高差需要超过50cm。第三，在起始和终止端安装定位筋，借助起重机分段放入钢筋笼，过程保持平缓，减少碰撞问题导致的结构形变，确保安装结果的稳固性。

2.6 混凝土浇筑作业

在混凝土浇筑时应提前在既定位置埋入注浆导管，导管初始位置距离钻孔底部50cm，而且在初期验证其密封性、稳固性之后，也会将端口塞住，等待正式浇筑时再打开注浆管道。拌和好的混凝土会采用泵送的方式直接注入钻孔当中，在灌注前期需维持低速灌注状态，并且以9m³为节点，每浇筑9m³混凝土需要暂停继续浇筑15～20min，以此来确保钻孔内混凝土可以自然沉降，提升混凝土浇筑质量。浇筑过程中也需要做好振捣工作，振捣深度维持在混凝土液面下1.0m，并随着浇筑高度的提升缓慢提高，直到完成所有的灌注作业[2]。

3 溶洞地基钻孔灌注桩基础质量控制措施

3.1 桩身垂直度控制

考虑到溶洞地区的岩层硬度不均匀，有时会呈现波浪状的分布状态，因此在钻孔过程中，受到不同岩层性质、石芽、溶沟、漏斗等内容影响，很容易导致钻杆倾斜的问题，影响到成孔的倾斜度。基于此，在质量控制中应控制好钻具的钻进速度，尤其是在溶洞、倾斜岩面位置，需要根据综合物探技术来调整钻进速率，使其可以沿着垂直方向稳定推进。如果钻头出现了倾斜问题，也需要及时对其进行修正，同时也需要适当加宽机械基座，提高结构基础稳固性。而且也需要做好钢丝绳受力分析，借此来客观判断结构是否存在偏孔问题，提高钻孔钻进结果的垂直度。

3.2 持力层施工质量控制

在溶洞地基钻孔灌注桩基础施工过程中，也需要做好持力层施工质量控制，基于以往施工经验，在具体实践中应注意以下几点：①基于超前钻探技术得到的整理资料，得到相应的柱状图，参考岩面标高内容，在施工进尺达到0.5m后，对于钻渣的岩层性状进行整理，以此来优化后续的施工参数。②在进入到持力层之后，也需要加强施工进尺速度进行监督，确保其在合理范围内，确保最终作业质量的合理性。③如果获取到的超前钻孔资料不准确，那么大此时可以将钻探机直接置于桩孔位置，然后直接钻探桩底地质情况，看是否有足够的持力层。

3.3 桩底持力层质量控制

溶洞地基的持力层主要以基岩为主，并且在岩溶作用下，基岩也会出现石芽、漏斗、沟槽等不良岩层状态。如果桩基础坐落在不良地貌上，那么其基础承载力很难达到既定要求，从而引起工程事故。为了确保桩底持力层质量，也需注意以下内容：①在施工前需要提前做好勘察工作，通常情况下会借助超前钻来完成溶洞孔位地质参数的检查工作，过程持续多次，以确定最终的成孔深度。②待终孔工作结束后，也需要对钻孔得到的钻渣进行细致分析，讨论评测结果和资料的契合度，满足要求后可继续下阶段作业。

3.4 清孔质量控制

等待成孔工作结束后，及时展开清孔工作，其作用是快速清理孔底的沉渣，同时也可以对泥浆比重进行重新把握。在具体实践中需借助专业清孔设备，将孔洞杂质清理干净。并且在清孔过程中，也需要对泥浆性能进行实时监测，以得到准确的监测结果。

4 溶洞地基桩基础施工常遇事故及处理措施

4.1 漏浆、塌孔问题

导致此类问题出现的原因如下：溶洞内未充分填充密实，使得孔内泥浆快速流失，从而造成漏浆问题，严重时会影响到孔内泥浆比重，造成塌孔问题。在具体处理中，也需注意以下内容：对于容易出现坍塌的地层，需提前预备好可以加长处理的钢护筒，必要时可使用双套筒来维持发育状态稳定性，避免孔壁坍塌问题。提前准备好片石、黏土、水源，对于已经出现的漏浆问题及时进行处理，降低漏浆问题带来的负面影响。对于塌孔问题也会在施工前在冲孔钻机底部铺上钢板，以此来增加底部承载面积，在出现塌孔问题时可以及时转移钻机，确保现场作业人员和机械的安全性[3]。

4.2 偏孔性问题

导致该类问题出现的原因主要是没有合理处理岩面倾斜、起伏较大等问题，从而造成偏孔问题。针对此类问题，技术人员需要充分整理钻探资料，确定区域内可能出现偏孔的位置，如果出现偏孔问题也需要及时对其进行修正，以提高钻孔结果的可靠性。在施工到溶洞顶部时，多使用小冲程开始钻进，其间也需要加强进尺速度的监测工作，确保钻进过程的合理性。如果溶洞处于“半岩半空”的状态，也需要在正式施工前完成相应的注浆处理，对于严重偏孔问题，可以使用浇筑混凝土的方式进行处理，等待混凝土强度达到既定要求后再继续后续作业环节。

4.3 卡钻、掉钻、埋钻问题

导致此类问题出现的原因有：一是钻头主绳出现断裂或松开的情况，造成钻头脱落到钻孔中；二是钻孔时速度过快、钻孔内片石未及时处理，从而引起卡钻问题；三是钻头落入孔内未及时处理，从而引起埋钻问题。针对此类问题，先要及时做好老化、破损主绳的更换，下钻前也需做好质量检查，满足要求后再进行使用，并注意用小冲击力钻进，将片石挤密稳固后方可正常钻进，防止钻头进尺过多而被片石掩埋。

4.4 混凝土流失问题

导致此类问题出现的原因如下：混凝土注入钻孔中之后，其侧向压力超出泥浆侧向压力，这也使得泥浆混凝土挤入到溶洞当中，进而产生混凝土流失问题，严重时还会出现断桩问题。针对此类问题，在具体处理中，确保混凝土供给过程的连续性，使灌注桩可以一次成型。在灌注过程中也需要适当增加导管深度，通常情况下，其埋深不低于3m，做好灌注桩混凝土面标高测量，降低混凝土流失问题发生概率[4]。完成混凝土浇筑工作后，也需要在1～3小时中重复测量桩顶标高，如果液面下沉量过高，则及时补浇混凝土，提高成桩结果的可靠性。

4.5 钢筋笼问题

导致此类问题出现的原因如下：钢筋笼下放过程中，没有考虑溶洞环境，从而引起钢筋笼卡住的问题。针对此类问题，在具体处理中，需结合溶洞环境缓慢放入钢筋笼，如果出现了卡住问题，可通过反复提起缓慢下放的方式下沉钢筋笼，避免钢筋笼卡死问题。如果仍然无法下放，也需要将其缓慢提起，确定被卡位置的具体情况，采取措施进行处理，随后再缓慢下放钢筋笼，提高钢筋笼放置结果的可靠性。

5 结束语

溶洞地基作为一类较难处理的施工基础，开展钻孔灌注桩基础施工时，需加强各环节质量控制管理，确定各环节需注意的施工内容，不仅可以加快钻孔灌注桩施工速度，而且对于提升基础综合强度，为后续作业活动的有序进行奠定基础。