技术领域
[0001] 本
发明涉及工程桩
基础施工技术领域，具体涉及一种在夹有溶洞的节理带地层中的钻孔灌注桩施工方法。
背景技术
[0002] 钻孔灌注桩目前普遍采用的成孔方法为旋挖钻进成孔，旋挖成孔灌注桩宜用于黏性土、粉土、
砂土、填土、碎石土及
风化岩层，应用效果显著，工法已比较成熟。
[0003] 在既有节理带发育区，又有溶土洞的复杂地质条件下，进行钻孔灌注桩施工时，节理带
水系贯通，容易出现裂隙水贯通，
地下水流失的情况，导致对灌注桩的成孔
质量带来较大的影响，且孔底的冒水会影响钻孔过程中泥浆护壁的质量，涌水量较大时，直接影响水下
混凝土的浇筑，对成桩的混凝土质量产生严重的质量
缺陷。
[0004] 因此，如何处理节理带的水系贯通，确保该桩位上的灌注桩成孔质量显得较为重要。从施工技术方面考虑，现有混凝土灌注桩施工方法难以适用，探索一种在夹有溶洞的节理带地层中的钻孔灌注桩施工方法显得迫在眉睫。
发明内容
[0005] 本发明为了解决上述技术问题，提供了一种夹有溶洞的节理带地层中的钻孔灌注桩施工方法，能够适用于夹有溶洞的节理带地层中的钻孔灌注桩施工，可有效地全面封堵基岩裂隙通道，减少地下水流失，改善钻孔和水下混凝土浇筑环境。
[0006] 为了实现本发明的目的，所采用的技术方案为提供了一种夹有溶洞的节理带地层中的钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：
[0007] (1)场地平整：机械及人工平整作业面场地，完成现场施工准备；
[0008] (2)对节理带及溶土洞进行二次探孔：在基坑内独立桩基周边按梅花形布孔进行二次探孔，确定桩钻孔和终孔的指标参数；
[0009] (3)节理带处理：在明挖车站的两侧节理带范围及处于节理带上的合建桩上进行钻孔，然后在基坑两侧进行注浆，其中，首先采用
水泥浆进行注浆，然后，根据基坑内合建桩注浆孔的冒浆量采取双液浆注浆以在基坑两侧的节理带进行水系截断，形成基坑内水系封闭，最后，采用袖
阀管在基坑内进行注浆处理；
[0010] (4)溶土洞处理：对于未填充的溶(土)洞，采用水泥
砂浆或水泥浆进行注浆充填；对于填充溶(土)洞，填充物采用标贯进行检验，标贯击数大于10击时不处理，小于或等于10击时，溶(土)洞外围采用双液浆注浆封闭，内部采用水泥浆注浆；
[0011] (5)修筑灌注桩钻孔作业设备行驶承载层：将地层表面软土地层通过填筑物进行换填，填筑物为承载
力较好的材料；
[0012] (6)测量放样出桩位中心点，并埋设超长护筒：确定灌注桩
位置，根据护筒的直径，以灌注桩位置的中
心轴为交叉点，向四周
辐射引出十字线至超长护筒的外径位置，根据该外径位置进行超长护筒的埋设，超长护筒的埋设须穿透淤泥层及砂层；
[0013] (7)旋挖钻机就位，开始钻孔作业：旋挖钻机行驶至确定的灌注桩位置并开始钻孔；
[0014] (8)首次清孔：当孔深达到设计要求时，停止钻进，将钻斗留在原处并机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入钻斗内，然后进行起钻，起钻时应防止
钻头刮到孔壁，并向孔内补入泥浆，稳定孔内
水头高度，起钻后仍需对孔底虚土进行清理；
[0015] (9)
钢筋笼制作与吊装：对
钢筋笼进行分节制作，钢筋笼接长采用机械连接，钢筋笼吊装采用二点起吊的方法下放至孔位中，下放时严禁摆动碰撞孔壁；
[0016] (10)
导管安装：钢筋笼吊装完成后，通过吊机进行用于混凝土浇注的导管安装，导管间用丝扣联结牢固，并加设
密封圈；导管安装时要调整吊机吊钩位置，使导管尽量置于孔位的中间，缓慢下放导管，避免碰撞钢筋笼；
[0017] (11)二次清孔：导管安装完毕后，立即进行二次清孔，清孔采用反循环方式进行，清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔；
[0018] (12)灌注水下混凝土：在二次清孔合格后30分钟内进行灌注水下混凝土，混凝土灌注应保持连续进行，直至完成混凝土灌注。
[0019] 作为本发明的进一步改进，在步骤(2)中，在基坑内独立桩基周边2m范围内按不大于2m间距梅花形布孔进行二次探孔，其中，如果在稳定隔水层或完整的岩体中，钻孔深度应钻至桩基底以下3m终孔；如果遇溶洞，需钻穿溶洞，直到钻至有完整岩体且厚度不小于2m终孔；如果遇溶蚀凹槽、
破碎带一类的特殊地质，应根据其埋深、地下水性质综合判断后确定终孔条件。
[0020] 作为本发明的进一步改进，在步骤(3)中，相关参数如下：
[0021] 一、注浆初压力为0.2～0.3MPa，注浆终压力为0.8～1MPa；
[0022] 二、注浆材料采用42.5级普
硅水泥浆，水灰比W:MC＝(0.6～0.8):1；
[0023] 三、注浆管应做好止水和注浆后的封堵；
[0024] 四、袖阀管为A48袖阀管。
[0025] 作为本发明的进一步改进，在步骤(4)中，注浆时，注浆管进入溶(土)洞底部以下不小于0.5m处；注浆参数如下：
[0026] 一、注浆压力为0～1.0MPa；注浆压力逐步提高，达到注浆终压并继续注浆10min以上；
[0027] 二、水泥采用42.5级普通
硅酸盐水泥；水灰比＝1.0～1.5；
[0028] 三、注浆速度：30～70L/min；
[0029] 四、充填注浆需边注浆边摸查溶(土)洞的规模及处理后的状态；根据注浆量及注浆孔所检测到的溶(土)洞洞径、初步估算溶(土)洞的规模后再向周边布设检查孔。检查孔需注意检查溶洞的延展状况外、尚需检查注浆充填状况，发现注浆不饱满的需利用检查孔继续注浆。
[0030] 作为本发明的进一步改进，在步骤(5)中，换填厚度为1～1.5m，填筑物为砖渣或者混凝土渣，同时准备至少3mm厚的钢板，以备在钻孔作业过程，设备行走应急时使用。
[0031] 作为本发明的进一步改进，在步骤(7)中，当在软弱土层进行钻孔作业时，钻具采用单边进土斗齿捞沙钻头进行钻孔；当在夹岩地层中进行钻孔作业时，钻具采用双边进土截齿硬岩捞沙钻头，通过轻压慢钻，确保成孔的垂直度；当在硬岩地层中进行钻孔作业时，钻具先采用短螺旋钻头对硬岩进行破碎，再采用筒式钻头进行切修孔壁，最后采用捞沙钻头将剩余的岩屑取出；当在天然状态
岩石单轴抗压强度平均值为64.3MPa的硅化节理带进行钻孔作业时，钻具采用
牙轮取芯筒钻。
[0032] 作为本发明的进一步改进，在步骤(10)中，导管安装前应作水密封试验，试验压力不得低于0.3Mpa；导管管口的位置与孔底保持30～50cm间距。
[0033] 作为本发明的进一步改进，在步骤(12)中，浇注过程中应勤量测，勤拆管，始终保持导管埋深在2.0～6.0m左右，同时根据测量结果判断孔内有无异常情况，严禁将导管提出混凝土面，形成断桩。
[0034] 作为本发明的进一步改进，还包括步骤(13)钢筋笼吊筋的
回收利用：混凝土灌注完成后，在拔出护筒之前，通过吊筋的可拆卸装置对灌注桩混凝土超灌以上空桩部分的吊筋进行回收利用。
[0035] 作为本发明的进一步改进，所述可拆卸装置包括钢筋笼、吊筋、导向环、活动绳、
拉拔环、弹性防脱落卡扣和
滑轮。钢筋笼上
焊接有吊环，吊筋的顶端设有吊筋吊环，末端设有用于与钢筋笼吊环连接的半开口设置的吊钩，弹性防脱落卡扣的铰接端弹性铰接在吊钩上，活动端顶压在吊钩的钩头处以活动式封闭吊钩的半开口，吊钩在相对于半开口的另一侧设置滑轮，导向环按一定的距离沿着吊筋的长度方向均匀布置，拉拔5设置在活动绳的顶端，活动绳的尾端依次穿过导向环，且绕穿过滑轮后与弹性防脱落卡扣的活动端连接，活动绳呈绷紧状态，通过拉动活动绳能够使弹性防脱落卡扣往吊钩内侧转动以打开吊钩的半开口。
[0036] 本发明的有益效果为：
[0037] 一、专用功能
[0038] 本发明通过超前对基坑内独立桩基进行节理带及溶土洞二次探孔及进行节理带、溶(土)洞处理，可有效地全面封堵基岩裂隙通道，减少地下水流失，改善钻孔和水下混凝土浇筑环境。
[0039] 二、高效
[0040] 使用本发明施工，有效隔绝基岩裂隙来水，防止了桩基孔底涌水情况的发生，减少了由于孔底大量涌水对泥浆护壁产生不良影响导致塌孔掉渣清理、甚至是严重的塌孔需重新开孔的劳动成本，实现了平稳钻进，为承台的桩基础施工节约了大量工期。
[0041] 三、保障施工质量
[0042] 采用本发明施工，在桩基成孔作业前采取措施防止裂隙水贯通，充分发挥了
浆液填充裂隙通道的止水作用，减少了地下水的贯通，有效保障了钻孔作业和水下混凝土浇筑环境质量。超长护筒在杂填土和淤泥层中作业的工艺，有效的防止了由于受机械作业及泥浆护壁质量的影响发生塌孔，也有效地防止双桩承台条件下作业，相邻两根灌注桩上部空桩回填部分产生窜孔的情况，有效地确保了灌注桩的成孔质量。
[0043] 四、经济
[0044] 超长护筒确保了成孔质量，避免了由于地质影响造成局部塌孔，影响整根桩基的成孔时间耽误过长，导致有效桩孔部分也产生扩孔、塌孔，导致混凝土的超方；节理带和溶土洞的超前处理及裂隙水的封堵，也有效地加快了灌注桩的成孔速度，避免了许多突发情况在成孔的过程中处理而增加相对应的工程成本；同时也保证了水下混凝土浇筑的质量，避免了受地下水的影响，桩身混凝土产生质量缺陷。节约了大量劳动成本和工期成本。
附图说明
[0046] 图2为本发明所述可拆卸装置结构示意图；
[0047] 标记说明：1-钢筋笼、11-吊环、2-吊筋、21-吊钩、3-导向环、4-活动绳、5-拉拔环、6-弹性防脱落卡扣、7-滑轮。
具体实施方式
[0048] 下面结合具体
实施例及附图对本发明作进一步说明。
[0049] 广东省广州市某轨道交通工程项目进行地
铁车站与某高架桥合建部分的桩基础施工，项目该车站结构为地下两层
现浇混凝土结构，且放射线高架桥墩通过该地铁车站柱子场地到底部承台桩基，车站主体范围内共32个桥墩需由车站柱子预留衔接条件并承担
桥梁荷载；设计承台桩基共60根，设计桩长15～51.5m之间，设计孔深35.16～72.04m，桩基直径大(1.8m)，孔深(最深达72.04m)，水下混凝土方量大(单根桩最大方量133.53m3)，双桩承台桩间距离较短(1.8m)，易造成淤泥层空桩部分塌孔及窜孔，桩端持力层主要为微风化粉
砂岩，有深厚软土较发育和局部存在较厚的杂填土层，软弱地层为<2-1A>淤泥层软流塑状态，标贯值最小为N＝1～3击，节理带呈条带状横跨车站基坑，局部发育构造节理带，且裂隙水发育丰富，水系贯通；小部分弱发育岩溶现象，下覆中微风化碎屑岩，软硬不均的夹层，岩面埋深不均；个别合建桩桩位下穿溶土洞及节理带，从成孔设备选型、成孔钻进控制，孔底清渣控制等方面展开技术等诸多挑战，成桩施工难度大。为了顺利完成桩基础施工，该项目采用了本发明所述的一种在夹有溶洞的节理带地层中的钻孔灌注桩施工方法。
[0050] 如图1所示，一种在夹有溶洞的节理带地层中的钻孔灌注桩施工方法包括以下步骤：
[0051] (1)场地平整：机械及人工平整作业面场地，做好现场施工用水用电准备，确保在灌注桩施工之前，满足处理节理带的地下水系贯通及溶土洞的注浆作业所需要的要求。
[0052] (2)对节理带及溶土洞进行二次探孔：在桩基钻孔施工前，根据现有的设计详细和补充岩土工程勘察报告，在基坑内独立桩基周边2m范围内按不大于2m间距梅花形布孔进行二次探孔，确定桩钻孔和终孔的指标参数；其中，如果在稳定隔水层或完整的岩体中，钻孔深度应钻至桩基底以下3m终孔；如果遇溶洞，需钻穿溶洞，直到钻至有完整岩体且厚度不小于2m终孔；如果遇溶蚀凹槽、破碎带一类的特殊地质，应根据其埋深、地下水性质综合判断后确定终孔条件。
[0053] (3)节理带处理，防止裂隙水系贯通而影响成孔及混凝土灌注的质量：在预注浆处理基坑内节理带之前，先在明挖车站的两侧节理带范围及处于节理带上的合建桩上进行钻孔，然后采用多台双液注浆机在基坑两侧进行注浆，其中，首先采用水泥浆进行注浆，然后，根据基坑内合建桩注浆孔的冒浆量采取双液浆注浆以在基坑两侧的节理带进行水系截断，形成基坑内水系封闭，最后，采用袖阀管在基坑内进行注浆处理，相关参数如下：
[0054] 一、注浆初压力为0.2～0.3MPa，注浆终压力为0.8～1MPa；
[0055] 二、注浆材料采用42.5级普硅水泥浆，水灰比W:MC＝(0.6～0.8):1；
[0056] 三、注浆管应做好止水和注浆后的封堵；
[0057] 四、袖阀管为A48袖阀管。
[0058] (4)溶土洞处理，防止成孔过程中产生埋钻、漏浆等事故而影响成孔速度和质量：对于未填充的溶(土)洞，采用水泥砂浆或水泥浆进行注浆充填，较大溶(土)洞可先用水泥砂浆填充；对于填充溶(土)洞，填充物采用标贯进行检验，标贯击数大于10击时不处理，小于或等于10击时，溶(土)洞外围采用双液浆注浆封闭，内部采用水泥浆注浆。注浆时，注浆管进入溶(土)洞底部以下不小于0.5m处。注浆参数如下：
[0059] 一、注浆压力为0～1.0MPa；注浆压力逐步提高，达到注浆终压并继续注浆10min以上；
[0060] 二、水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥；水灰比＝1.0～1.5；
[0061] 三、注浆速度：30～70L/min；
[0062] 四、充填注浆需边注浆边摸查溶(土)洞的规模及处理后的状态；根据注浆量及注浆孔所检测到的溶(土)洞洞径、初步估算溶(土)洞的规模后再向周边布设检查孔。检查孔需注意检查溶洞的延展状况外、尚需检查注浆充填状况，发现注浆不饱满的需利用检查孔继续注浆。
[0063] (5)修筑灌注桩钻孔作业设备行驶承载层：在钻机就位前，将地层表面杂填土及垃圾土等软土地层通过填筑物进行换填，换填厚度为1～1.5m，填筑物为砖渣或者混凝土渣等承载力较好的材料，同时准备至少3mm厚的钢板，以备在钻孔作业过程，设备行走应急时使用。
[0064] (6)根据设计图纸，测量放样出桩位中心点，并埋设超长护筒：确定灌注桩位置，根据护筒的直径，以灌注桩位置的中心轴为交叉点，向四周辐射引出十字线至超长护筒的外径位置，根据该外径位置进行超长护筒的埋设，埋设完成后复核灌注桩的位置与设计图纸上的位置是否一致；超长护筒的埋设须穿透淤泥层及砂层，才能有效避免钻孔过程中发生塌孔及双桩承台相邻施工完成后回填的空桩部分与另一根正在钻进的桩孔产生窜孔现象。
[0065] (7)旋挖钻机就位，开始钻孔作业：旋挖钻机行驶至确定的灌注桩位置并开始钻孔。当在人工填土层、海陆交互相层、洪积、冲积土层、残积土层等软弱土层进行钻孔作业时，钻具采用单边进土斗齿捞沙钻头进行钻孔，正常作业直至中风化或者微风化等硬岩层时停止钻进；当在夹岩地层中进行钻孔作业时，钻具采用双边进土截齿硬岩捞沙钻头，通过轻压慢钻，确保成孔的垂直度；当在硬岩地层中进行钻孔作业时，钻具先采用短螺旋钻头对硬岩进行破碎，再采用筒式钻头进行切修孔壁，最后采用捞沙钻头将剩余的岩屑取出；当在天然状态岩石单轴抗压强度平均值为64.3MPa的硅化节理带进行钻孔作业时，钻具采用牙轮取芯筒钻。
[0066] (8)首次清孔：当孔深达到设计要求时，停止钻进，将钻斗留在原处并机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入钻斗内，然后进行起钻，起钻时应小心操作，防止钻头刮到孔壁，并向孔内补入泥浆，稳定孔内水头高度。起钻后仍需对孔底虚土进行清理，一般使用清孔钻具将钻孔底部的沉渣清除干净。
[0067] (9)钢筋笼制作与吊装：为了便于钢筋笼的转动和避免钢筋笼在吊装过程中产生
变形，对钢筋笼进行分节制作，钢筋笼接长采用机械连接，钢筋笼吊装采用二点起吊的方法下放至孔位中，下放时严禁摆动碰撞孔壁；
[0068] (10)导管安装：钢筋笼吊装完成后，通过吊机进行用于混凝土浇注的导管安装，采用Ф250导管，导管间用丝扣联结牢固，并加设密封圈；导管安装前应作水密封试验，试验压力不得低于0.3Mpa；导管安装时要调整吊机吊钩位置，使导管尽量置于孔位的中间，缓慢下放导管，避免碰撞钢筋笼，严禁猛起猛落；导管管口的位置与孔底保持30～50cm间距，确保管内混凝土畅通。
[0069] (11)二次清孔：导管安装完毕后，立即进行二次清孔，清孔采用反循环方式进行，清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔；
[0070] (12)灌注水下混凝土：在二次清孔合格后30分钟内进行灌注水下混凝土，混凝土灌注应保持连续进行，直至完成混凝土灌注。浇注过程中应勤量测，勤拆管，始终保持导管埋深在2.0～6.0m左右，同时根据测量结果判断孔内有无异常情况，严禁将导管提出混凝土面，形成断桩。
[0071] (13)钢筋笼吊筋的回收利用，减少经济成本：混凝土灌注完成后，在拔出护筒之前，通过吊筋的可拆卸装置对灌注桩混凝土超灌以上空桩部分的吊筋进行回收利用，为工程节约了大量的材料成本和经济成本。
[0072] 如图2所示，步骤(13)中的可拆卸装置包括钢筋笼1、吊筋2、导向环3、活动绳4、拉拔环5、弹性防脱落卡扣6和滑轮7。钢筋笼1上焊接有吊环11，吊筋2的顶端设有吊筋吊环，末端设有用于与钢筋笼1吊环11连接的半开口设置的吊钩21，弹性防脱落卡扣6的铰接端弹性铰接在吊钩21上，活动端顶压在吊钩21的钩头处以活动式封闭吊钩21的半开口，吊钩21在相对于半开口的另一侧设置滑轮7，导向环3按一定的距离沿着吊筋2的长度方向均匀布置，拉拔环5设置在活动绳4的顶端，活动绳4的尾端依次穿过导向环3，且绕穿过滑轮7后与弹性防脱落卡扣6的活动端连接，活动绳4呈绷紧状态，通过拉动活动绳4能够使弹性防脱落卡扣6往吊钩21内侧转动以打开吊钩21的半开口。滑轮7和导向环3均对活动绳4的活动方向起限位作用，以保证弹性防脱落卡扣6的活动方向和操作流畅性，而拉拔环5可便于对活动绳4进行操作。
[0073] 可拆卸装置包括以下使用流程：
[0074] (1)吊装：先将钢筋笼1通过二点起吊的吊装方法下放钢筋笼1，待钢筋笼1下放到端部时，先在灌注桩的孔口顶部先用
支撑轴将钢筋笼1平稳，然后通过预先制作好的吊筋2，将其下部的吊钩21与钢筋笼1端部上的吊环11进行连接，吊机将吊筋2上部顶端的吊环吊着拉直，然后将钢筋笼1下放到设计标高；
[0075] (2)拆卸回收利用：在桩基混凝土施工完成后，通过吊筋2顶部上的附属拉拔环5对吊筋2下部吊钩21的弹性防脱落卡扣6进行拉拔，使得吊钩21处于开口状态，然后将吊筋2下压，使得吊钩21与钢筋笼1端部的吊环11处于脱钩状态后，再旋转吊钩21方向，防止吊钩21与吊环11重复牵扯，最后往地面提起后回收利用。需注意吊筋2提取的时间，过早会导致钢筋笼1下沉。
[0076] 综上所述，本发明已如
说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃毋庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
