浅谈石灰岩地区冲孔桩基础施工的质量控制要点

2012-09-07陈柏海

中国新技术新产品 2012年11期

王松陈柏海

（广东省地质工程公司，广东广州 510425）

1 概述

石灰岩（Limestone）简称灰岩，以方解石为主要成分的碳酸盐岩。石灰岩的主要化学成分是CaCO3易溶蚀，故在石灰岩地区多形成溶洞。

广州金沙洲地区下伏基岩主要以石灰岩为主，近年来广州市大力发展金沙洲地区，各种住宅楼、商业楼林立而起。作者从2007年开始在金沙洲地区参与桩基础施工至今，已完成数个楼盘、公用设施的桩基础施工项目。以冲孔桩施工为例，在岩溶地区进行冲孔桩施工主要会遇到以下问题：（1）漏浆、塌孔导致无法继续冲孔。（2）混凝土灌注量超过理论量平均约2.0 倍以上。（3）因桩身不规则导致低应变检测信号异常。（4）易出现桩身混凝土蜂窝现象。（5）易出现孔底沉渣较厚现象。（6）易存在桩底持力层溶蚀现象。

2 基础类型选择

目前在珠三角石灰岩地区，桩基础选型主要有预应力管桩、CFG 桩、冲孔桩及专家学者新研究的其它桩基础类型。现就上述三种基础类型进行经济和质量对比如表1。

根据上表分析，三种基础类型各有优缺点，基础选型时须根据地下室开挖深度、溶（土）洞发育情况合理选择基础类型。

以冲孔桩基础为例，在岩溶地区常用的溶洞处理方式主要有：预注浆处理、钢护筒护壁、抛填粘土片石等方式，其中较为经济易节省工期的方式为抛填粘土片石的方式。抛填粘土片石的方式，是属于过程处理方式，即在冲孔过程中，遇到溶洞时，即可向孔内抛填粘土片石，直至将溶洞口堵死，泥浆液面不再下降为止，然后继续冲孔，若出现漏浆，应继续抛填复冲，直至保证在不漏浆的情况下冲孔至设计桩底位置。下面，就以抛填粘土片石的方式，详解冲孔桩施工及检测全过程质量控制要点。

3 施工准备要点

3.1 超前钻孔

为保证每条基础桩有良好完整的持力，桩基础施工前应对每根桩进行超前钻孔勘察，确定桩底标高和桩身长度。超前钻孔勘察必须钻至桩底下不小于3 倍的桩径，以满足持力层厚度要求。

3.2 储备泥浆

由于冲孔桩施工过程中遇到溶洞时，泥浆流入洞内，孔内泥浆的流失，破坏了泥浆对孔壁的压力，极易造成孔壁坍塌。故在冲孔桩施工前，必须做好泥浆储备，且泥浆储备量不小于正常需求量的3倍。

3.3 备用材料

采用抛填粘土片石的方式，须在现场配备足量的粘土、片石。粘土要选择塑性较高、含砂较少的粘性土。片石易选择粒径20-40cm的低强度片石。粘土片石的备用量按立方比例应以3:1为宜。

4 施工过程中质量控制要点

4.1 冲孔

桩位测定后，即开始冲孔，下护筒、继续冲孔，直至遇到溶洞。冲孔前应对应桩的超前钻报告，在即将遇到溶洞时，应减小冲锤落距，采用轻锤慢冲的方式冲破溶洞顶板。此时应将备用的粘土和片石运输至孔边，一旦进入溶洞，泥浆流失严重，即刻向孔内抛填粘土和片石，直至泥浆不再流失，然后继续采用轻锤慢打的方式向下锤击，如此反复，直至冲孔至设计孔深。

4.2 泥浆

冲孔桩一般采用泥浆正循环的方式排渣，在岩溶地区。应根据地层情况特别配置泥浆，其经验泥浆参数如表2所示。

选择合理的泥浆参数，才能保证护壁、排渣的效果。

4.3 桩位复核

岩溶地区冲孔桩施工，采用抛填粘土片石复冲孔的方式进行溶洞处理，多次的反复冲孔，极易造成施工管理人员的思想疲惫。作为施工管理人员，应以质量为重，不烦不燥，每次复冲孔前都应进行桩位复测，并在冲孔过程中动态监测桩位偏差并及时纠偏。

4.4 混凝土灌注

抛填粘土片石的方式，并不能完全填满溶洞，而是在桩孔与溶洞的部位形成一个临时的锥形的临时孔壁。而这层临时孔壁仅能保证在泥浆不流失的情况下顺利冲孔至设计孔底深度。随着水下混凝土灌注时的冲击力，临时孔壁被冲散，混凝土随之流入溶洞内，从而体现出较高的混凝土超灌系数。故在水下混凝土灌注时，应按经验预备足量的混凝土，以免因混凝土流失较多而后补混凝土无法及时供应导致断桩情况出现。同时，水下混凝土的坍落度应较正常水下混凝土取小值（正常水下混凝土坍落度约为180-220mm）。

5 施工后的质量控制

5.1 桩基检测

按照相关规范规定，基础检测主要有静载检测、超声波检测、低应变检测、抽芯检测等类型。因已施工完成的冲孔桩桩身异形（随溶洞形态而不同），超声波和低应变检测较难断定桩身完整性。故应以静载检测作为承载力检测的主要检测方式，以抽芯检测作为桩身完整性、桩身强度及桩底持力层完整性的主要检测方式，低应变和超声波仅作为预判断的辅助方式。

5.2 质量问题处理措施

5.2.1 桩身强度不足。桩身强度不足，主要可能是混凝土灌注时因溶洞内填充物反涌与桩身混凝土混合，导致混凝土强度降低。若出现桩身强度不足，应由设计复核承载力是否满足要求。若不能满足要求，必须重新补桩。

5.2.2 桩身蜂窝现象。桩身蜂窝现在主要可能是因为因溶洞超灌难以确定导管埋深，起拔导管不均匀导致，亦有可能是因为石灰岩裂隙导致混凝土水泥浆流失，骨料难以胶合所致。蜂窝现象若严重影响承载力，则需进行补桩处理。若蜂窝不影响承载力，则需进行结构补强，较为合理的结构补强方式是采用桩身高压旋喷水泥浆，使水泥浆填满蜂窝空隙，达到结构补强目的。

5.2.3 沉渣较厚现象。因频繁抛填粘土片石复冲孔，导致孔内泥浆比重发生变化，施工过程中若没有动态调整泥浆比重，则会出现片石碎屑无法排出，最终导致孔底沉渣较厚。另外，由于粘土片石形成的临时孔壁受到混凝土灌注的冲击，临时孔壁的坍塌极易堆积在孔底，亦是造成孔底沉渣较厚的因素。孔底沉渣超过规范要求值（5cm），对桩基础的沉降控制极为不利，可采取桩底后压浆的方式进行沉渣固化处理，并在承台底板结构处加强构造，尽量增强承台与底板的连接性能及刚度，从而减小桩基础的承受荷载。

5.2.4 桩底持力层溶蚀现象。超前钻孔勘察的孔径远远小于桩基础的直径，石灰岩的溶蚀和裂隙随机性较大。故超前钻孔勘察判定的合格持力层，在抽芯检测时有可能会发现持力层有溶蚀或半边溶蚀现象。这严重影响桩基础的稳定性。此类问题的处理方式宜采用在持力层内进行高压旋喷注浆处理，使水泥浆将桩底持力层受力范围的溶洞裂隙填充并达到一定强度，以满足桩基承载力要求。