摘 要:介紹喀斯特地質(zhì)條件下溶洞的處理方法,以及經(jīng)過樁基檢測(cè)出不合格樁的處理方法。
關(guān)鍵詞:喀斯特地質(zhì);溶洞處理;樁基處理
我國(guó)疆土幅員遼闊、地大物博,含有各種地基,廣東、廣西尤以喀斯特地基為主,地基中含有大量溶洞,樁基施工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象,樁基成樁后又經(jīng)常出現(xiàn)樁身中夾有泥塊、氣泡、蜂窩現(xiàn)象,更有甚者出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致樁基檢測(cè)不合格,本文簡(jiǎn)要介紹了溶洞的處理方法,以及樁基檢測(cè)不合格樁的處理方法,望可與同行工程技術(shù)人員共同探討。
我司施工的廣東云浮青洲水泥有限公司4500T/D熟料新型干法水泥生產(chǎn)線熟料庫位于廣東省云安縣六都鎮(zhèn)冬城,建筑物為圓筒筒倉(cāng),直徑60m,用地面積2826m2,地基中含有大量溶洞,為典型的喀斯特地基,基礎(chǔ)采用沖孔灌注混凝土樁基礎(chǔ),設(shè)計(jì)為145根,樁徑分別為1.3米和1.5米,非入巖樁身長(zhǎng)度,直徑1.3米樁有效樁長(zhǎng)≥51米,直徑1.5米樁有樁長(zhǎng)≥60米,入巖樁進(jìn)入中風(fēng)化巖石深度為1倍樁徑,單樁設(shè)計(jì)承載力分別為10165KN和14000KN。 下面結(jié)合該工程施工過程中出現(xiàn)的具體問題,來淺談下喀斯特地質(zhì)條件下溶洞及事故樁處理方法。
一、溶洞處理方法
(一)、溶洞處理分類
本場(chǎng)地基巖主要為頁巖及白云質(zhì)灰?guī)r,地質(zhì)條件較為復(fù)雜,深部巖石多呈層疊現(xiàn)象,且風(fēng)化程度不均,全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化地層中夾雜微風(fēng)化巖。中—微風(fēng)化巖中夾有強(qiáng)風(fēng)化巖等,巖性差別大,風(fēng)化裂隙正為發(fā)育,在地下水作用下,導(dǎo)致巖洞及土洞不良地質(zhì)較為發(fā)育,土、溶洞大小不一,分布無明顯規(guī)律,在樁基沖孔成樁施工中造成漏水、漏漿現(xiàn)象較嚴(yán)重。樁基礎(chǔ)在沖樁時(shí)需做好土、溶洞及風(fēng)化裂隙的注漿(或水泥)堵漏加固工作,不同溶洞處理方法不同,由易到難可分為如下四種:
1、當(dāng)沖孔作業(yè)時(shí)出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象,報(bào)監(jiān)理、業(yè)主代表現(xiàn)場(chǎng)確定,當(dāng)確認(rèn)為是溶洞時(shí),采用粘土法處理溶洞。
2、當(dāng)采取了以上黏土法填充溶洞無效時(shí),采用粘土、片石、水泥混合材料法處理溶洞。
3、當(dāng)采取了以上混合材料法處理溶洞無效時(shí),采用混凝土材料填充溶洞。
4、當(dāng)采取了以上3條措施填充溶洞仍然無效時(shí),采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法。
二、溶洞處理的具體做法
分別介紹以上四種具體做法如下:
(1)、紅粘土法
發(fā)生漏漿確定為溶洞時(shí),先用紅粘土填充,填充深度和次數(shù)視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定,以達(dá)到止住漏漿為止。
(2)、片石、粘土、水泥混合材料填充法
填充材料:片石、粘土、水泥。
體積配合比:片石:粘土:水泥=1:1:0.1。
材質(zhì)要求:片石尺寸不大于20cm×20cm;粘土選用為當(dāng)?shù)卣承暂^高的紅色粘土;選用42.5#普通水泥。
計(jì)量器具:鋼制無底方形漏斗,方形漏斗尺寸為:1000×1000×500。
工藝要求:當(dāng)出現(xiàn)溶洞時(shí),按配合比拌勻材料,填充一層,采用鉆頭沖擊一遍,盡量使片石和粘土保持密實(shí)。直至填充至溶洞頂部1~2m。溶洞填充完成后,向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿,使其自然浸入片石縫隙內(nèi),然后采用鉆頭沖擊,使片石和粘土擠入溶洞內(nèi),形成泥石護(hù)壁。在鉆頭沖擊過程中,若再次發(fā)生漏漿,可按上述方法再次填充。
(3)、 灌注低標(biāo)號(hào)混凝土法
對(duì)于較大的溶洞,尤其是半填充或無填充溶洞,在采用填粘土和片石的方法難以成孔時(shí),這時(shí)可用灌注低標(biāo)號(hào)混凝土(可用C20)的方法進(jìn)行處理。
施工準(zhǔn)備和開孔方法同填充粘土和片石方法,為節(jié)約混凝土灌注量,可先填充粘土和片石,反復(fù)沖擠,待溶洞填注基本飽滿時(shí),再灌低標(biāo)號(hào)混凝土至溶洞頂1m 以上,待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再繼續(xù)沖孔。
(4)、鋼護(hù)筒跟進(jìn)法
在溶洞較大,洞內(nèi)無填充或有流塑充填物,漏水嚴(yán)重或與暗河連通時(shí),采取上述方法無效時(shí),可采取鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工。就是一面沖孔、一面接高護(hù)筒,并將其振動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)或溶洞內(nèi),用以阻斷溶洞內(nèi)流塑充填物或水的流動(dòng),便于沖孔施工。其中內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑和長(zhǎng)度按一下方法確定:
a、內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑的確定。現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)樁孔穿過大溶洞的數(shù)量,確定內(nèi)護(hù)筒級(jí)數(shù),每增加一級(jí),內(nèi)護(hù)筒內(nèi)徑增加0.2m,最小一級(jí)內(nèi)護(hù)筒直徑大于樁徑0.2m。為保證內(nèi)護(hù)筒的剛度,防止受壓變形,鋼護(hù)筒采用10mm 鋼板卷制。下沉內(nèi)護(hù)筒時(shí),由大到小,分級(jí)逐次下沉進(jìn)行。先鉆大孔,下沉大護(hù)筒,再鉆小孔、下沉小護(hù)筒。
b、內(nèi)護(hù)筒長(zhǎng)度的確定。護(hù)筒長(zhǎng)度L=h+3(m)(h為地質(zhì)實(shí)際的溶洞高度),如果內(nèi)護(hù)筒太長(zhǎng)可分節(jié)下沉,在孔口焊接連接。
三、施工要求
1、在沖孔作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)漏漿現(xiàn)象,及時(shí)報(bào)告監(jiān)理和業(yè)主,在征得監(jiān)理和業(yè)主同意后可按以上要求處理。
2、在處理溶洞時(shí)須有施工員、質(zhì)檢員在現(xiàn)場(chǎng)指揮和指導(dǎo)工人作業(yè),同時(shí)做好處理溶洞的施工記錄,相關(guān)資料及時(shí)報(bào)送監(jiān)理、甲方進(jìn)行簽證。
3、安全方面,溶洞處理方法實(shí)施過程中,在工程人員查看樁孔溶洞或作業(yè)人員往樁孔內(nèi)投料前,必須將提起后的樁錘剎緊和鎖定。溶洞周圍用警戒線圍封,禁止無關(guān)人員出入。
(二)事故樁處理方法
施工完成熟料庫樁基后,業(yè)主委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)所有樁基做了靜載、高應(yīng)變、低應(yīng)變及聲測(cè)檢測(cè),并對(duì)有懷疑的樁身進(jìn)行了鉆芯取樣。由于地質(zhì)條件復(fù)雜及施工中多種不利因素影響,最后檢測(cè)結(jié)果判定有12根樁為Ⅲ類樁(事故樁),根據(jù)質(zhì)量缺陷出現(xiàn)在樁身的不同位置,可采用一下兩種方法處理:
一、質(zhì)量缺陷出現(xiàn)在樁身0~5m位置樁
其中5根樁在樁身0~5米以內(nèi)夾有氣孔、蜂窩、斷樁等現(xiàn)象。該種樁采用開挖、接樁處理方法:
1、用挖掘機(jī)將樁身周邊土方挖到需處理樁身部位,坡底工作面1.2-1.5米,滿足破樁、清渣施工要求。
2、用風(fēng)鎬將斷樁部位以上部位混凝土全部鑿去,直達(dá)斷樁部位,將斷樁部位樁頭清理干凈。
3、將鋼筋調(diào)直,重新綁扎,并支設(shè)加固模板。
4、用比原標(biāo)號(hào)提高一個(gè)等級(jí)砼澆筑,完成對(duì)事故樁的處理。
特點(diǎn):本辦法能滿足各類斷樁事故的處理,適應(yīng)面廣,成功率高,可靠性強(qiáng)。
二、質(zhì)量缺陷出現(xiàn)在樁身5m以下位置樁
另外7根樁在樁身5米以下有氣孔、蜂窩,斷樁現(xiàn)象,采取“壓漿置換法”進(jìn)行處理,具體做法如下:
1、在樁頂鉆孔、達(dá)到事故部位以下30-40cm,1.3m樁徑鉆孔4個(gè),1.5m樁徑鉆孔5個(gè),孔徑采用Φ110mm,三角形或十字對(duì)角形分布。
2、在樁頂鉆孔完成后,在孔內(nèi)放置一根DN25PVC管,長(zhǎng)度與孔身相同,在斷樁部位及上下1米范圍內(nèi)沿管身周邊分3個(gè)方向鉆直徑5mm排水孔,縱向間距150mm,交錯(cuò)布置。用于PVC管內(nèi)清水在高壓作用下,呈噴射狀沖刷孔內(nèi)樁身浮漿。再將一根長(zhǎng)度2米DN25PVC管放在孔的上部,作為排水管用。
3、用高標(biāo)號(hào)水泥漿將洞口封閉,并在PVC管上安裝控制閥。一個(gè)單向閥,一個(gè)放空閥。單向閥用于注漿使用,放空閥用于清孔置換排漿。
4、作業(yè)孔完成后分別在每個(gè)孔內(nèi)用高壓水(壓力3MPa)沖洗斷樁部位,如條件準(zhǔn)許,可將壓力加大以達(dá)到將斷樁部位低膠結(jié),低強(qiáng)度凝固物排離樁位,分別分孔注水、分孔排渣,待返出水中無沙粒,進(jìn)水與出水清度基本相同時(shí),停止注水。
5、沖洗完后須安裝控制閥,待壓力2-5MPa,從一孔單向閥注漿,其它孔放空閥打開,等那個(gè)放空閥開始出漿便關(guān)閉那個(gè)放空閥,直至所有放空閥全部關(guān)閉,壓力達(dá)到2MPa以上時(shí)注漿視為結(jié)束,注漿水灰比為1:1。注漿水泥漿凝固強(qiáng)度大于混凝土強(qiáng)度一個(gè)等級(jí)。
特點(diǎn):該方案處理技術(shù)復(fù)雜,工藝要求高,在工藝技術(shù)達(dá)不到時(shí)不宜采用此方法。
事故樁經(jīng)以上方法處理后,經(jīng)檢測(cè)合格。但是,預(yù)防質(zhì)量問題的出現(xiàn)才是我們保證工程質(zhì)量的首選方案。事故處理、事故修補(bǔ)只是不得已的方案,確保工程質(zhì)量,防止工程質(zhì)量事故的發(fā)生是每個(gè)工作人員的職責(zé)。