旋挖桩在岩溶地区应用浅析.pdf

产城产城 2023年6月(上)2381引言岩溶广泛分布于广西、贵州、云南等地，场地地质情况复杂，有溶沟、溶槽等多种岩面形式及土洞、溶洞存在，结合具体工程根据场地情况及上部建筑物特点,选用合适的桩基础处理方式，显得十分重要。旋挖钻孔灌注桩现已广泛应用于岩溶地区的桩基础施工，但是针对穿越岩溶等不良地质，仍容易出现各类施工质量问题，通过实际案例分析旋挖桩在岩溶地层从勘察设计到施工全过程的各类问题，总结不同问题的解决方法，以求为同行在之后的类似工程项目提供参考。2工程概况2.1项目概况广西桂林市某高校创新创业中心项目地块总用地面积为 6400 m2（约 9.6 亩），总建筑面积约 18000m2，拟建项目为一栋 5 层创新创业中心大楼，不设地下室。场地现状整平标高 149.60m150.14m，设计地面标高 150.30m。结构类型为采用全框架结构。2.2水文情况项目所在雁山区境内河流纵横，地表水系较发育。境内河流较多，持续强降雨或暴雨天气，部分河流流域有洪涝灾害发生。拟建场地周边区域主要河流为相思江，位于场地的东侧，距离场地约 500m，流向由北往南，相思江于场地东侧段流域处历史最高洪水水位为 151m，常年相思江的水位 142.00m（珠江高程）。2.3岩土工程地质特征根据岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009 版）、广西壮族自治区岩土工程勘察规范（DBJ/T45-066-2018）等，勘察单位采用以钻探为主，并同时结合标准贯入试验、轻型动力触探、现场波速测试、取土（岩）、水样及室内试验等方法进行勘察，对拟建场地工程地质条件进行综合分析评价。拟建场地位于广西山字型构造前弧东翼内缘，桂林弧形褶皱带西端，雁山背斜东翼，无区域性大断裂及地裂通过，新构造运动以间歇性升降运动伴随断块差异运动为主要特点，其特征为断层带岩石破碎，常见硅化和角砾岩化。场地属于浅覆盖型岩溶地基，岩溶弱发育，为二级场地（中等复杂场地），地基岩土种类较多，从上而下为素填土、淤泥质土、次生红黏土，土层分布不均匀，溶洞均被软塑黏土充填，溶洞顶板多为中厚层状较完整石灰岩。不良地质主要为岩溶、塌陷，基岩面埋深 4.5014.80m，岩面起伏较大，场地属浅覆盖型岩溶，结合场地土类、特性及岩土实验报告，最终确定较完整石灰岩可视为良好的持力层使用（见表 1）。3地基基础类型的选取分析大学生创新创业中心地上层数为 5 层，地面整平标高为 150.30m，主要不利地质条件为岩溶弱发育及软弱摘 要：基于桂林市某高校大学生创新创业中心旋挖桩全过程管理经验，分析了岩溶地区采用旋挖桩全过程中各类问题，提出了相应的处理措施，对处理效果进行相应分析，其经验可以作为同行在类似地层进行施工管理的参考。关键词：岩溶地区；旋挖桩；施工过程旋挖桩在岩溶地区应用浅析文/李思表 1 岩石试样饱和单轴抗压强度试验成果统计表岩石名称统计样数范围值平均值 标准差变异系数建 议 值修 正系数折 减系数计算承载力特征值frm frk s r faMPa MPa MPa kPa破碎石灰岩 1 6 16.33-23.80 20.92 3.249 0.155 12.0 0.872 0.1 1200較完整石灰岩 2 6 46.74-64.70 53.74 6.218 0.116 35.0 0.904 0.18 6300June 2023 Industry City239调查研究下卧层。若将基础放置在素填土、硬塑次生红黏土层，属不均匀地基，若采用桩基础，桩端放置在较完整石灰岩层，则属于均匀地基。建筑高度为 24.0m，属高层建筑。如果考虑采用天然地基筏式基础，基底荷载在 200kPa 以上，从桂林地区已有的高层建筑施工经验来看，场地素填土、硬塑次生红黏土达不到要求，如果以岩石作天然地基持力层，基坑开挖深度为 4.508.30m，引起的渣土外运、基坑支护等费用、工期延长等影响，也不适用（见表 2）。若建筑物采用浅基础，场地素填土、淤泥质土所处的区域，以及地基软弱下卧层承载力或沉降均不满足要求时，这时需进行地基处理，采用独立基础或筏板基础，使用水泥土深层搅拌桩、高压旋喷桩进行地基加固处理，以处理后经验测合格的复合地基作为地上建筑地基持力层，此方法因场地存在岩溶弱发育也不适用。最终选择旋挖桩，主要是因为其具有可克服场地地质条件复杂，能穿越各类土层，根据建筑物荷载、结构要求选择不同的桩径、桩长及桩端持力层，设备简单，操作方便，钻进参数容易掌握，设备移动方便，机械故障少，不易受地下水限制，施工周期短等优点。4旋挖桩常见问题技术措施旋挖施工过程中，根据岩溶的发育情况，旋转挖掘机因为遭遇大小溶洞、倾斜岩石等不同地质的缘故,成孔困难，为了顺利成孔，根据其具体情况，需要采用例如黏土填充、灌注混凝土、埋设钢护筒等方法：4.1处理无填充小溶洞现场遇到无填充体小溶洞，极易出现孔壁塌陷、漏浆情况，处理方案有两种：通过旋挖钻机钻进进行无填充成孔,然后将提前备好的黏土直接倒入，用旋挖机压入，挤压成孔壁，形成完整的孔壁，再进行混凝土灌注；将水泥袋装进洞里,然后用钻头将水泥压入洞底,每次处理深度大约 1m，接着通过钻头把水泥进行均匀搅拌后进行反转挤压，重复多次,孔洞有明显凝固不漏浆后，进行桩基施工。4.2处理黏土填充型溶洞对于场地内的洞顶底落差较小的中小岩洞及黏土填充型溶洞如采用黏土填充法，效果并不好，很难成孔，这时可采用处理方案：先将旋挖钻钻进,然后把旋挖钻提起,然后将添加了加速凝剂 C15 混凝土灌挤入溶洞，让灌注后的混凝土面一定要高于洞口高度，经观察看到混凝土强度提高到 70%时,混凝土已经初凝，然后继续二次钻孔灌注。4.3处理大型溶洞或者溶洞群遇到大型溶洞或者溶洞群时，上面两种处理方法效果都不太好，此时就需要考虑采用钢护筒护壁的处理方案：首先需要使用旋挖钻机钻出一个钻洞，然后再通过人工的辅助配合，利用旋挖机上的钻斗设备，将已经准备好的钢护筒压入到事先指定的位置，埋设好的护筒一定要保证高出施工地面至少 30cm 的距离。5检测技术及成果分析 根 据 建 筑 基 桩 检 测 技 术 规 范（JGJ 106-2014）及设计图纸要求，通过低应变、钻芯、声波投射和静载方式对桩进行检测。5.1低应变法测试分析采用低应变主要是对桩身完整性进行判定的检测，岩土勘察报告揭示场地内东面有溶洞及土洞，从中选取有代表性的 50#和 52#桩进行分析，直径均为 800mm，桩长分别为 7.6m 和 5.86m,根据检测技术规范中混凝土桩的桩身完整性检测数量的要求，本项目桩总数226根，低应变抽检 131 根，最终评定均为一类桩，占抽检总数的 100%，但是考虑到低应变法只判定桩身位置的缺陷严重程度，而对于缺陷类型（如离析、缩颈、夹泥、断裂等）一般不做判定，遇到较深部位的缺陷及桩身纵向裂缝也不能给出其方位，所以一般我们还需要采取其他方式一表 2 土工试验确定地基土承载力特征值计算表土层名称及层号统计样本数含水比/天然含水量/压缩模量标准值查表承载力特征值naw/(%)/Es1-2(MPa)fakkPa素填土264.82（Es1-2(MPa)）106.4淤泥质土651.50（(%)）53.5硬塑次生红黏土 1280.62（aw）174.0可塑次生红黏土 280.74（aw）138.0软塑次生红黏土 330.90（aw）100.0产城产城 2023年6月(上)240起检测。5.2钻芯法测试分析钻芯主要是检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，判定桩身完整性类别。根据基桩检测技术规范，现场由参建各方根据施工记录情况，选取 80 根桩进行检测，我们继续选取场地东侧的桩进行检测，这次选取了 51#桩，芯样结果分析：5.03m5.23m 有混凝土夹泥，其余部位混凝土芯样连续、完整、胶结好，芯样侧表现光滑，骨料分布均匀，芯样成长柱状，断口吻合，桩底无沉渣，该桩被判定为 IV 类桩，属于桩身存在严重缺陷。该桩在后续经参建各方专题会议讨论确定，最终采取了原位复打的方式处理，处理完后的桩。5.3声波投射测试分析因为出现了上述桩身夹泥的情况，对复打的 51#桩采用了声波投射进行检测，声波投射检测曲线如图1 所示。结果分析：接收波形正常，声测线参数无异常。本项目在取芯中发现的 7 根有质量问题的桩，最终都采用了重新成桩的方式处理，也都采用了声波投射法进行桩身完整性进行验证。5.4静载试验测试分析静压法主要检测单桩竖向抗压承载力，根据基桩检测技术规范，静载测试了 3 根工程桩，发生最大沉降为14.04mm，单桩竖向抗压极限承载力为 6000KN,单桩竖向抗压特征值为 3000KN,均满足设计要求。结束语面对复杂多变的岩溶地基，项目施工过程记录及检测结果显示，旋挖桩在施工过程中其钻土和钻岩表现良好，适用于岩溶发育区，通过事前和事中控制，旋挖桩成桩质量较好，各项检测指标均满足设计和施工要求，其施工效率高，减少了施工工期，取得了良好的综合效益。参考文献：1JGJ 1062014.建筑基桩检测技术规范S.北京:中国建筑工业出版社,2014.2JGJ 792012.建筑地基处理技术规范S.北京:中国建筑工业出版社,2012.3任旭.岩溶发育地区的地基处理与基础选型J.建筑结构,2006(36):34-36.4刘信芳.喀斯特地区旋挖钻孔桩施工技术与质量控制J.中国水能及电气化,2022(7):34-38.作者简介：李思（1982）性别：男，学历：本科，学位：管理学学士学位，职称：工程师，研究方向：高校基建管理。（作者单位：广西师范大学）图 151#桩声波投射检测曲线