喀斯特地貌的旋挖桩施工

喀斯特地貌的旋挖桩施工

杨其连

杨其连

广西建工集团第五建筑工程有限责任公司广西柳州545001

摘要：我国幅员辽阔，拥有多种多样的地貌特征，其中喀斯特地貌广泛分布于我国的渝北、贵州及广西等地。在喀斯特地貌进行的各类施工都难以取得理想的效果，这是由于喀斯特地貌中常常伴有强度极高的强溶蚀带岩溶问题，而岩溶导致的柱基岩面高差可达5m以上，因此目前在喀斯特地貌工程施工时常常使用旋挖桩技术来保证施工质量，但地下的淤泥软土、孤石等会干扰旋挖施工的进行。近年来施工人员优化了喀斯特地貌旋挖施工技术并取得了较好的效果。

关键词：喀斯特地貌；旋挖桩施工；成孔

引言：

随着工程施工技术的不断升级，越来越多的新型技术被应用到实际施工之中，其中旋挖桩施工近年来因其良好的施工质量得到了广泛的应用，但是在喀斯特地貌使用旋挖桩技术进行施工时受限于地质结构特点施工质量并不理想，研究人员也结合喀斯特地貌结构特征及旋挖桩施工技术实际优化了实际施工过程，本文也将对此进行分析并探讨施工改进措施。

一、喀斯特地貌及旋挖桩施工简析

喀斯特地貌主要分布于我国的西南地区，在广西也广有分布。喀斯特地貌中岩石硬度通常较高且容易破碎，与此同时常常伴有溶洞结构导致下方土层中含水量较高且易于流动，这也为施工过程带来了极大的难度。喀斯特地貌处的岩体结构大多是由水溶性物质组成的，因此在水体长时间的侵蚀作用下其地表才呈现出独特的喀斯特地貌特征，同时具有溶蚀性能的水体对岩体结构的侵蚀并非仅仅发生在表层，岩体下部也会由于侵蚀作用出现溶洞，同时喀斯特地貌下层土体大多含水量较高且具有淤泥软土层，其自身流动性较强，这也会为后续的施工带来不利的影响[1]。除了主要的侵蚀作用外，喀斯特地貌地区的岩体还会受到流水的冲蚀，同时会在外界作用下发生塌陷，最终喀斯特地貌的地质特征是多种外部作用的综合结果，这也为施工过程带来了难题。

旋挖桩施工技术是目前常见的施工方法，其是通过旋挖桩的灌注来提升施工位置地层的强度及支护能力，可以有效改善施工环境并提升施工过程的安全性。旋挖桩施工中施工人员首先需要对施工位置的地质结构进行勘测并选用适宜的钻孔机进行钻孔，成孔结束后则可以在开孔位置安装定位钢护筒来保障孔结构的稳定，当钢护筒定位结束后便可以钻探到设计深度并清渣，最终放入钢筋笼利用导管注浆便可以完成旋挖桩施工过程。当在喀斯特地貌地区使用旋挖桩施工技术进行施工时，首先由于喀斯特地貌的特点其承载能力较弱，部分位置难以满足旋挖钻机施工的支撑要求，这也限制了旋挖桩的布置区域，同时在后续钢护筒定位及钻探施工中，由于喀斯特地貌下方的溶洞结构其过程并不稳定，容易出现塌陷等问题从而干扰旋挖桩的浇筑施工[2]。另外在喀斯特地貌处进行建筑工程施工时，由于其自身的地质条件极不利于施工进行，在使用旋挖桩技术进行前期地质改良时的工作量较之于其他地形也要大很多，旋挖桩基础更深其桩径也更大，这也使得旋挖桩施工整体过程难度更高，因此目前旋挖桩施工技术在喀斯特地貌地区的实际效果并不理想。

二、喀斯特地貌旋挖桩施工措施分析

在喀斯特地貌使用旋挖桩施工技术时，施工人员首先需要做好前期的准备工作，在施工前工程设计人员需要对施工位置周边的地质及水文条件进行全面的勘察，了解施工位置的地层分布及地下水状态，从而准确掌握当地的喀斯特地貌特征，并根据勘察结果合理优化旋挖桩施工设计。同时施工设计人员还需要对工程周边已有的建筑及地下管线分布状态进行调查，在喀斯特地貌地区进行施工时由于喀斯特地貌地质条件一般较差，因此施工中带来的地质波动极易对周边造成干扰，施工设计人员也需要充分考虑这一问题，当发现现有建筑结构自身存在裂缝、塌陷等质量问题时要预先做好加固等工作，避免由于暗挖桩施工导致其出现结构的损坏。

在勘察结束之后，施工人员需要结合初期的桩基布置对施工位置进行测量，由于喀斯特地貌自身结构较为复杂且极易受到外界因素的影响，因此在测量过程也需要进行优化。首先随着信息化技术的不断升级，在施工测量时可以利用计算机系统建立完善的测量数据库，其可以根据原始平面设计图合理设置轴线、定位点，同时还可以录入各定位点的高程数据。而且使用数据库后还可以同时分析之前的地质勘察信息，这样不仅可以通过三维模型的建立模拟施工位置状态也可以结合测量数据的变化分析施工过程对地质状态的干扰，便于工程设计人员及时调整施工安排[3]。随着人们对于施工测量工作要求的日益严苛，在测量时测量人员需要全面地检查测量仪器的工作状态，同时严格按照相关规定的要求完成测量操作，避免人为因素对测量结果精度的干扰。另外在施工开始后测量人员也需要对施工过程进行校准，例如在开孔作业时需要利用桩心位置数据对模板进行校正，在后续的施工中也可以结合十字控制网利用桩孔中心线控制施工过程精度。

在测量结束之后，便可以进行旋挖桩施工了。首先需要进行成孔作业，目前常用的成孔方法有人工开挖成孔及爆破成孔两种模式，由于喀斯特地貌自身结构较为脆弱,因此现阶段的施工以人工开挖成孔为主，当遇到孤石及基岩等结构时可以辅以局部爆破进行第一节的开孔施工。在人工开挖成孔施工过程中，施工人员需要严格控制开孔截面面积，该面积为旋挖桩直径与后续护壁厚度之和，在施工中该截面尺寸误差应控制在5cm之内。人工挖掘的土方需要被及时清理，当前在施工中通常于孔边搭立支架并借助自动提升装置运输土方，由于喀斯特地貌极易因外部干扰而出现结构变化，因此为了保障成孔施工的精度土方需要被及时运离，同时当机动车经过及大型施工设备作业时应停止成孔施工并做好保护措施，避免孔结构受到影响而变形。在第一节成孔施工结束后应立即进行护壁施工，当前在喀斯特地貌旋挖桩施工中使用的混凝土护壁大多使用钢板利用U型螺栓进行连接，当上层护壁施工结束后立即拆除安装于下方，这样循环利用可以大大节约施工成本并提升施工效率。第一节护壁施工时其高度应至少超过地表30cm，当其拆除时施工人员则应立即在孔壁内部设置轴线作为桩深及桩顶标高的参考[4]。而由于喀斯特地貌地层组成较为复杂，施工人员需要结合地层实际状态合理调节每一节护壁的高度。例如当成孔过程中遇到溶洞结构及富水砂层时，护壁高度应调节为50cm，同时为了保障每节护壁结构的强度，单节护壁施工应连续完成。

在初期的成孔作业完毕之后，当下旋挖桩施工中开孔及钻孔大多使用选钻机完成，大大简化了施工过程，同时选钻机目前已经实现了智能化控制，利用车载电脑施工人员可以准确控制选钻机的钻孔作业状态，有效保障选钻机钻孔作业的深度及垂直度。但是由于选钻机自身质量通常较大，喀斯特地貌自身的支撑能力难以满足其施工需要，施工人员需要在选钻机施工前测试施工位置地表的支撑能力，并结合需要进行地质改良作业，同时也可以在选钻机下方加入钢板以提升其与地面的接触面积从而降低压强，保证作业的安全。使用选钻机作业时首先需要调整钻机的位置，并利用钻杆上的传感器获取钻杆的X轴、Y轴位置状态，操作人员则需要通过电动手柄调节钻杆的垂直度，其夹角误差应小于5°以确保钻机钻进成孔顺利完成。

使用选钻机进行后续的钻孔作业时，首先需要将钻头置于作业面并清零以记录初始位置，随后操作人员便可以利用智能化操作系统准确掌握钻头的钻孔位置并加以调节，与此同时施工人员可以通过动力头压力、主卷压力及加压压力全面掌握选钻机的钻孔状态。通过对选钻机钻孔状态的监控与分析操作人员可以第一时间了解喀斯特地貌下方地层的状态变化并及时调节选钻机工作模式。例如当遇到易缩径地层时，为了保障孔径符合设计要求应适当提升扫孔次数，而当遇到塑性较好的地层时则可以提升钻孔速率。除了以上的常见地层外，由于水体的侵蚀及冲蚀在喀斯特地貌地区地下常常存在卵石层，卵石层会严重影响钻孔施工的进行，施工人员需要勘察卵石层卵石粒径并根据粒径大小合理选用适宜的钻头以保障钻孔施工的顺利进行。在施工中选钻机操作人员需要对钻孔作业过程加以记录并将各地层条件录入工程地质信息数据库之中，工程设计人员也可以结合钻孔位置的地质条件进行旋挖桩设计的调节。

在钻孔施工结束后,施工人员需要进行严格的终孔质量验收以确保其满足旋挖桩浇筑需要，检查人员首先需要结合设计方案检查终孔的深度及尺寸，随后应对孔底岩体的承载能力进行测试，在其承载能力符合浇筑施工要求后再进行钎探，保证其岩体结构稳定后方可进行桩基扩大头施工，施工完毕验收后立即使用C20混凝土封底保持孔底结构的稳定。而在进行旋挖桩主体浇筑施工之前，施工人员还需要进行清渣并测试终孔的渗水性能，在喀斯特地貌旋挖桩施工中水面上升速度小于6mm/min可使用正常浇筑技术进行施工，当超过这一数值时则需要使用水下浇筑方法进行旋挖桩浇筑。

而旋挖桩内部的钢筋结构是预先进行安装并焊接成型后通过吊装放入成孔，在前期的钢筋结构焊接成型时要控制钢筋笼结构与设计间的误差，同时要保障其箍筋的圆顺程度，便于后续的吊装施工。在钢筋吊装之前需要结合桩长及吊装能力来确定每一节钢筋笼的长度，同时为了便于控制钢筋笼的状态在钢筋结构内还设置了混凝土垫块[5]。钢筋笼被吊装进入孔内后，施工人员应及时调节钢筋状态并进行焊接，保障钢筋结构的性能及整体性。在钢筋吊装完毕后可以进行混凝土的浇筑，浇筑时应合理控制速度避免钢筋笼出现上浮，施工中应采用分层振捣模式确保旋挖桩结构的均匀性。

三、结束语

在喀斯特地貌进行旋挖桩施工时，施工人员需要做好前期的准备工作，全面勘察当地地质水文条件并掌握周边已有建筑状态，合理设计施工方案，在施工中则应结合地质状态实际优化成孔、钻孔施工过程，并优化护壁施工及后续的钢筋笼吊装施工，保障最终旋挖桩浇筑质量，真正改善喀斯特地貌工程施工状态。

参考文献：

[1]曹丽君.旋挖灌注桩施工工艺在喀斯特地貌区域的应用[J].房地产导刊,2015(21).

[2]韩鹏.喀斯特地貌强溶蚀带超深人工挖孔桩施工技术[J].企业科技与发展,2014(10):84-87.

[3]丰素香.分析喀斯特地貌强溶蚀带超深人工挖孔桩施工技术[J].建筑工程技术与设计,2015(15).

[4]穆晓飞.高铁特大桥斜岩多层岩溶桩基施工技术探微[J].工程技术:全文版,2017(2):00234-00234.

[5]荆安钊.喀斯特地貌人工挖孔桩施工技术要点[J].建材发展导向,2017,15(1):6-7.

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