摘要：大連開發(fā)區(qū)南部濱海巖溶地區(qū)地質環(huán)境復雜，受到上部回填層和下覆震旦系甘井子組石灰?guī)r巖溶發(fā)育的影響，給水下灌注和機械成孔灌注樁的成樁造成了一定的難度。淺析大連開發(fā)區(qū)濱海南部巖溶地區(qū)沖擊成孔灌注樁的施工措施和重點難點的控制。

關鍵詞：巖溶;機械成孔;水下灌注;勘察方法

Impact"of"karst"area"of"Dalian"Binhai"Development"Zone"South"of"bored"pile"construction

Abstract：the"geological"environment"in"karst"area"of"coastal"southern"Dalian"Development"Zone"complex，is"affected"by"the"overlying"upper"backfill"layer"and"the"Sinian"Ganjingzi"group"limestone"karst，underwater"perfusion"and"mechanical"bored"pile"caused"certain"difficulty.Control"impact"of"karst"area"of"Dalian"Development"Zone"coastal"southern"construction"measures"and"key"techniquenbsp;difficulties"of"pile.

Keywords""Yan"Rong"machinery"into"the"perfusion"hole"underwater"survey"method

大連開發(fā)區(qū)南部濱海新區(qū)為新近回填海域形成的陸域。根據勘察資料可知，上部回填層為含碎石粘性土，下覆震旦系甘井子組石灰?guī)r，巖溶裂隙發(fā)育。復雜的地質條件，給機械成孔灌注樁造成了很大的困難。通過對華潤海中國一期、二期、三期、四期和五期以及對鄰近海灣城以及黃金海岸等項目的機械成孔灌注樁施工經驗的總結，淺析大連開發(fā)區(qū)南部濱海新區(qū)巖溶地區(qū)機械成孔灌注樁的施工措施和重點難點工藝的控制與選擇。

1、地質條件的復雜性

針對這一地區(qū)，特殊而又復雜的地質條件。綜合各個項目的施工經驗。首先提出本地區(qū)機械成孔灌注樁的難點和重點。地質環(huán)境的復雜性主要有兩個方面，一個是緊鄰黃海的回填層，主要成分為含碎石和粘性土，特點是松散且鄰近大海，和大海連通，地下水位很淺，大約為2-3m，隨之潮汐變化而變化;另一個是發(fā)育的巖溶，下覆石灰?guī)r中有大量的溶洞，并且相互貫通，期中充填物少，導通性強。

2、復雜地質環(huán)境下的施工難點和重點

2.1施工難點

上述復雜的地質條件給機械成孔灌注樁帶來的施工難點有以下幾個方面：

1、回填層與海水連通，地下水位隨著海水潮汐的變化而變化，機械成孔使利用泥漿護壁，極其容易由于變化的地下水位，以及潮起潮落的動水位變化，破壞泥皮，造成回填層的坍塌。

2、巖溶發(fā)育，石灰?guī)r中有大量的溶洞。這一特點，給機械成孔灌注樁帶來了很多而又嚴重的困難，主要有下列幾個問題：

（1）如何準確的判斷全斷面入巖，確保3倍樁徑且大于5m范圍內是完整的石灰?guī)r。

（2）由于巖溶地區(qū)存在溶溝、溶槽等不良地質現(xiàn)象，這將造成卡鉆埋鉆、孔位偏斜等問題。

（3）當成孔鉆進到溶洞時，因為溶洞引起的泥漿流失，而造成的塌孔現(xiàn)象。

（4）在混凝土灌注過程中，混凝土液面突然下降，或者與附近正在施工的鉆孔連通，而混凝土無法灌滿的情況。

2.2施工難點施工措施

針對上述施工的難點，綜合本地區(qū)的施工經驗和施工中所發(fā)現(xiàn)的問題。采取了以下施工措施。

1、回填層防止塌孔的處理措施：強夯加固處理和下鋼護筒。

（1）回填層強夯加固處理：由于回填層厚度為6-8m，首先利用強夯加固的地基處理措施對回填土層進行加固。具體措施是將樓座及周邊3m范圍內的回填土進行加固處理。采用夯擊能為1000KN的點夯，然后再進行一遍滿夯，最后整平場地。利用強夯加固處理回填層的好處是對松散的回填層進行加固，用以防止回填層隨著海水潮汐的變化而引起的塌孔。這一措施也有利于機械設備在現(xiàn)場的通行，最關鍵的是防止混凝土攪拌車在施工現(xiàn)場因場地松軟而引起的側翻等安全事故。

（2）下鋼護筒：當回填層已經發(fā)生了塌孔事件后，采取的措施有立即回填塌陷的孔和下鋼護筒兩種手段。如果采用立即回填，等回填土沉降后再進行鉆孔施工，必將影響施工的進度。從工程管理角度，應該采取有效的方法，在合理的工期內利用最優(yōu)化的經濟效益完成工程項目。由于機械成孔灌注樁特殊的施工環(huán)境，如果一個孔擱置起來，必將影響后排樁的施工，出現(xiàn)其他配套機械設備的閑置和浪費，并且將會打亂合理的施工順序，從而影響工程工期，且會造成不合理的經濟損失。而下鋼護筒可以大大節(jié)省工期，并且能保證坍塌孔的繼續(xù)施工。所以對已出現(xiàn)的塌孔進行下鋼護筒的處理措施是合理而高效的。

2、巖溶中溶洞、溶溝、溶槽等引起的施工難點所采取的措施有：3點勘探法、回填大塊石小沖程糾偏法、回填紅粘土混碎石或用低標號混凝土堵溶洞法、振動錘處理卡鉆法和擴孔套取鉆頭法、立即回填法等。

（1）如何準確的判斷全斷面入巖，確保3倍樁徑且大于5m范圍內是完整的石灰?guī)r。采取3點勘探法。雖然灰?guī)r地區(qū)的樁基礎工程進行了一樁一勘的方法，但此法并不能確保全斷面入巖和3倍樁徑且大于5m范圍內是完整的石灰?guī)r。因為華潤海中國項目緊鄰海灣城，地質條件基本一樣。而海灣城的機械成孔灌注樁完全按照勘察報告中一樁一勘的深度控制成樁深度，結果在樁基靜載檢測試驗中，發(fā)現(xiàn)有部分樁不合格。并且在樁基施工單位在施工過程中發(fā)現(xiàn)，有大量的樁在成孔過程中，有超深現(xiàn)象。也就是說按照地質部門提供的勘察報告已經到了石灰?guī)r的見巖深度，而樁基施工單位發(fā)現(xiàn)到此深度成孔速度很快。最后與設計院、勘察單位、施工單位以及有關專家的專題會探討，發(fā)現(xiàn)此地區(qū)巖溶發(fā)育，存在大量的溶洞、溶溝和溶槽，一個樁位上布置一個勘探孔，難以準確的判斷出是否是全斷面入巖。最后討論的結果是采用3點勘探法。一個樁位，按照等邊三角形的布點法，在樁周進行三點鉆探，然后按此三點下最深一點為完整巖石面，并且此點下6m范圍內全是完整巖石，不存在溶洞。

（2）由于溶溝、小型溶洞和溶槽發(fā)育，在沖擊鉆進過程中容易出現(xiàn)鉆孔偏斜現(xiàn)象，采用回填大塊石小沖程糾偏法。

首先測量員每天利用全站儀從幾個不同的方位對沖擊鉆的鋼絲繩進行校正。如果發(fā)現(xiàn)鋼絲繩已經偏離中心點，證明孔位已經偏斜。然后讓鉆機手立即停止鉆進，上提鉆頭，測量人員校正在哪個深度出現(xiàn)偏孔了，即從這個深度回填大塊石。再利用小沖程，緩慢錘擊的方法進行糾偏。

（3）由于溶溝、小型溶洞和溶槽發(fā)育，在沖擊鉆進過程中容易出現(xiàn)卡鉆甚至埋鉆現(xiàn)象。采取的措施是振動錘處理卡鉆法和擴孔套取鉆頭法。當出現(xiàn)卡鉆和埋鉆后，不能猛拉硬拽，防止鋼絲繩斷裂或者造成鉆機傾倒傷人。當出現(xiàn)卡鉆后，由于鋼絲繩只能施加向上的拉力，而不能施加向下的壓力。如果鉆頭被一個小小的碎石頭卡住，也是難以拉上來的。只有產生向上和向下的力，讓鉆頭上下竄動，才能處理卡鉆的難題。采取再下一個比鉆孔直徑小的振動錘，錘擊卡住的鉆頭，施加一個向下的力，讓鉆頭在錘擊和鋼絲繩向上拉力的作用下，上下反復竄動，處理卡鉆事故。有些卡鉆事故處理不當，會發(fā)展成埋鉆，上部回填土坍塌，讓鉆頭埋在鉆孔之中。處理埋鉆的方法可以用擴孔器進行擴孔，讓埋在鉆孔中的鉆頭周邊松動，然后用鋼絲繩上拉，如果還是卡鉆，可以再利用振動錘進行錘擊處理。

（4）當沖擊鉆進到溶洞時，泥漿液面會突然下降，遇到大溶洞時，會出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。采取的措施是回填混碎石的紅粘土或低標號混凝土堵溶洞法。

鉆機手會隨時觀察鉆孔內泥漿液面的變化，如果進入基巖后有突然下降的現(xiàn)象，應立即向孔內填混碎石的紅粘土或低標號混凝土然后進行錘擊，使混碎石的紅粘土填滿溶洞。這種方法處理小型溶洞，效果明顯。但是遇到大溶洞，并且溶洞位置埋深較深的情況，效果并不明顯，在此地區(qū)有部分鉆孔深達50m以上。如果深孔出現(xiàn)因溶洞引起的漏漿跑漿，經過回填混碎石的紅粘土進行處理后，又出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，只能通過全跟進鋼護筒的方法進行處理。

（5）本地區(qū)溶洞發(fā)育，在混凝土灌注過程中，出現(xiàn)混凝土液面突然下降或者與附近正在施工的鉆孔連通，混凝土難以灌滿的情況。采取的措施立即回填法。首先是盡量滿足規(guī)范要求，相鄰樁鉆孔施工的距離大于3倍樁徑。如果出現(xiàn)兩孔連通的情況，立即回填未灌注混凝土的鉆孔。水下灌注混凝土，是機械成孔灌注樁的關鍵工序。如果控制不好，會出現(xiàn)斷樁、廢樁等工程質量問題。本地區(qū)特殊的地質環(huán)境，水下灌注混凝土是重要工序，也是重點環(huán)節(jié)，也是重點控制對象。但是在灌注過程中，發(fā)現(xiàn)了不少問題和難題。盡量滿足規(guī)范要求距離的基礎上，并未阻止相鄰樁串孔的事故發(fā)生。有兩個相距30m的鉆孔，當其中一個孔進行混凝土灌注時，另一個孔中的泥漿向外涌。而在兩個孔進行泥漿護壁鉆進過程中，并未發(fā)現(xiàn)相互連通的現(xiàn)象。為什么在成孔的過程，未發(fā)現(xiàn)溶洞或者是溶溝的連通呢？經過研究討論分析，得出的結論是，泥漿的比重遠遠小于混凝土的比重，在泥漿護壁的鉆孔過程中，泥漿填充了溶洞或溶溝，泥皮保護了孔壁，但是在混凝土的灌注過程中，混凝土的壓力隨之增加，壓裂了泥皮，將泥漿壓入溶洞或溶溝，并且使溶洞或溶溝連通的兩個鉆孔相連接，出現(xiàn)上述現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象，采取了立即回填另一個正在鉆進的鉆孔，然后確保水下灌注的導管埋在混凝土面以下，再進行水下灌注混凝土的工作。如果灌注導管已經在混凝土面的上面，則此孔必須重新進行鉆孔施工。

結合工程實例，總結了大連開發(fā)區(qū)南部濱海新區(qū)巖溶地區(qū)沖擊機械成孔灌注樁的施工難點和重點。針對本地區(qū)的施工難點和重點采取了一系列的施工措施，希望能給海濱城市基礎建設的地質工作者一點幫助和建議。