岩溶发育条件下提高钻孔灌注桩施工工效的方法与流程

本发明涉及钻孔灌注桩施工领域，特别涉及岩溶发育条件下提高钻孔灌注桩施工工效的方法。

背景技术：

岩溶地质情况复杂，桩基钻孔易遇到溶洞，此时会出现急剧漏浆；且溶洞顶板以上存在厚度为7-22m的粉砂层及圆砾层，该地层粘结性差、透水性强、易流动，遇溶洞漏浆时，在地下水压力作用下易形成流沙而塌孔，引发地面塌陷，致使桩基无法继续施工，降低了钻孔灌注桩施工工效。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种施工方法简单，在钻孔灌注桩施工过程中解决因溶洞漏浆塌孔问题，提高钻孔灌注桩施工工效的方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

岩溶发育条件下提高钻孔灌注桩施工工效的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)超前钻孔处理：

桩基施工前，首先采用gps-rtk对桩位进行测量放样，然后取芯钻机就位，对桩位处的地质情况进行超前钻孔，通过芯样的土质参数和完整度判断溶洞所在的标高及深度，并初步判断溶洞的漏浆大小；当桩基钻孔至设计标高后，在孔内进行补钻取芯，观察芯样的土质参数及完整度，确保桩端持力层完整岩层厚度在2.5倍桩径以上；

(2)粉砂层、圆砾层防塌孔处理：

当冲击钻钻孔遇溶洞漏浆时，在水头压力差的作用下粉砂层和圆砾层易流动塌孔；此时采用下设单层钢护筒支护桩周土体以保持稳定，且钢护筒穿透粉砂层、圆砾层进入粉质黏土层至少2m；

(3)溶洞漏浆回填料处理：

钢护筒下设完成后，冲击钻正常钻进，若遇到溶洞漏浆，应立即按照1:1至1:3比例回填片石、黄土，投放时先填片石、再填黄土、最后再填片石；当钻孔内泥浆液面不再下降或补浆后液面出现回升时即可停止回填。

在本发明的一个实施例中，超前钻孔处理可以为一桩一探，也可以为一桩多探。

在本发明的一个实施例中，单层钢护筒在桩基施工前加工，单层钢护筒的壁厚16mm，单层钢护筒直径比桩径大10-20cm。

在本发明的一个实施例中，单层钢护筒节段的长度为6m，通过焊接节段可以提升单层钢护筒的长度至预设长度。

在本发明的一个实施例中，片石、黄土按1:2或1:3回填。

在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，若同一标高出现反复漏浆，则需回填部分袋装c25普通硅酸盐水泥。

在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，若钻孔达到设计标高，但桩端持力层厚度不足，则需继续钻进直至满足要求。

在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，回填时以挖机铲斗为计量单位，即1斗片石、1至3斗黄土。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过超前钻孔处理确定溶洞位置、大小、溶洞裂隙的分布情况以及漏浆程度；并通过下设单层钢护筒护壁来阻止粉砂层及圆砾层塌孔，以及通过投放填料进行回填溶洞裂隙的方式，解决了钻孔灌注桩施工时粉砂层及圆砾层塌孔等问题，从而提高了岩溶发育条件下钻孔灌注桩施工工效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明单层钢护筒下放至粉质黏土层2m处的安装示意图；

图2为本发明遇溶洞按1:1回填片石、黄土示意图；

10、钢护筒20、圆砾层30、粉砂层40、粉质黏土层50、溶洞60、片石70、黄土。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明岩溶发育条件下提高钻孔灌注桩施工工效的方法需在钻孔灌注桩施工过程中进行，解决钻孔灌注桩施工时粉砂层及圆砾层塌孔以及溶洞漏浆等问题，从而提高了岩溶发育条件下钻孔灌注桩施工工效。

实施例1

参见图1和图2所示，本发明公开了岩溶发育条件下提高钻孔灌注桩施工工效的方法，方法包括如下步骤：

(1)超前钻孔处理：

桩基施工前，首先采用gps-rtk对桩位进行测量放样，然后取芯钻机就位，对桩位处的地质情况进行超前钻孔，通过芯样的土质参数和完整度判断溶洞所在的标高及深度，并初步判断溶洞的漏浆大小(上述判断的标准此处不加赘述，可根据现有技术中已经存在的判断标准进行判断)；工程区位溶洞发育，桩基设计时按端承桩考虑，所以需要保证桩端持力层厚度在2.5倍桩径以上，当冲击钻钻进至设计标高后(桩基设计标高由设计单位给出，因地质情况不一，每根桩的设计标高均不相同，此处不加赘述)，在孔内进行补钻取芯，观察芯样的土质参数及完整度，确保桩端持力层完整岩层厚度在2.5倍桩径以上；若钻孔达到设计标高，但桩端持力层厚度不足，则需继续钻进直至满足要求。

上述超前钻孔可以为一桩一探，也可以为一桩多探，一桩多探可以提高对溶洞位置、大小、溶洞裂隙分布情况、溶洞漏浆程度判断的准确性，具体是采用一桩一探，还是一桩多探，可以根据地质的实际情况确定，此处不加赘述。

(2)粉砂层、圆砾层防塌孔处理：

采用局部下设单层钢护筒方案：

当桩基钻孔遇溶洞漏浆时，在水头压力差的作用下粉砂层30和圆砾层20易流动塌孔；此时采用下设单层钢护筒10支护桩周土体以保持稳定，且钢护筒穿透粉砂层、圆砾层进入粉质黏土层40至少2m，此时需要保证钢护筒自身稳定；单层钢护筒在桩基施工前加工，单层钢护筒的壁厚16mm，单层钢护筒直径比桩径大10-20cm，该设计既保证了钻机钻头能够顺利下放，又可以降低桩心偏位；单层钢护筒节段的长度为6m，通过焊接节段可以提升单层钢护筒的长度至预设长度，预设长度根据实际需要设定，此处不加赘述。

(3)溶洞漏浆回填料处理：

钢护筒10下设完成后，钻机即可进行正常钻进，若遇到溶洞50漏浆，应立即按照1:1比例回填片石60、黄土70，投放时先填片石、再填黄土、最后再填片石，回填时以挖机铲斗为计量单位，即1斗片石、1斗黄土；当钻孔内泥浆液面不再下降或补浆后液面出现回升时即可停止回填；若同一标高出现反复漏浆，则需回填部分袋装c25普通硅酸盐水泥。

实施例2

本发明公开了岩溶发育条件下提高钻孔灌注桩施工工效的方法，方法包括如下步骤：

(1)超前钻孔处理：

桩基施工前，首先采用gps-rtk对桩位进行测量放样，然后取芯钻机就位，对桩位处的地质情况进行超前钻孔，通过观察芯样的土质参数和完整度判断溶洞所在的标高及深度，并初步判断溶洞的漏浆大小(上述判断的标准此处不加赘述，可根据现有技术中已经存在的判断标准进行判断)；工程区位溶洞发育，桩基设计时按端承桩考虑，所以需要保证桩端持力层厚度在2.5倍桩径以上，当冲击钻钻进至设计标高后(桩基设计标高由设计单位给出，因地质情况不一，每根桩的设计标高均不相同，此处不加赘述)，在孔内进行补钻取芯，观察芯样的土质参数及完整度，确保桩端持力层完整岩层厚度在2.5倍桩径以上；若钻孔达到设计标高，但桩端持力层厚度不足，则需继续钻进直至满足要求。

上述超前钻孔可以为一桩一探，也可以为一桩多探，一桩多探可以提高对溶洞位置、大小、溶洞裂隙分布情况、溶洞漏浆程度判断的准确性，具体是采用一桩一探，还是一桩多探，可以根据地质的实际情况确定，此处不加赘述。

(2)粉砂层、圆砾层防塌孔处理：

采用局部下设单层钢护筒方案：

当桩基钻孔遇溶洞漏浆时，在水头压力差的作用下粉砂层和圆砾层易流动塌孔；此时采用下设单层钢护筒支护桩周土体以保持稳定，且钢护筒穿透粉砂层、圆砾层进入粉质黏土层至少2m；单层钢护筒在桩基施工前加工，单层钢护筒的壁厚16mm，单层钢护筒直径比桩径大10-20cm，该设计既保证了钻机钻头能够顺利下放，又可以降低桩心偏位；单层钢护筒节段的长度为6m，通过焊接节段可以提升单层钢护筒的长度至预设长度，预设长度根据实际需要设定，此处不加赘述。

(3)溶洞漏浆回填料处理：

钢护筒下设完成后，钻机即可进行正常钻进，若遇到溶洞漏浆，应立即按照1:2比例回填片石、黄土，投放时先填片石、再填黄土、最后再填片石，回填时以挖机铲斗为计量单位，即1斗片石、2斗黄土；当钻孔内泥浆液面不再下降或补浆后液面出现回升时即可停止回填；若同一标高出现反复漏浆，则需回填部分袋装c25普通硅酸盐水泥。

实施例3

本发明公开了岩溶发育条件下提高钻孔灌注桩施工工效的方法，方法包括如下步骤：

(1)超前钻孔处理：

桩基施工前，首先采用gps-rtk对桩位进行测量放样，然后取芯钻机就位，对桩位处的地质情况进行超前钻孔，通过观察芯样的土质参数和完整度判断溶洞所在的标高及深度，并初步判断溶洞的漏浆大小(上述判断的标准此处不加赘述，可根据现有技术中已经存在的判断标准进行判断)；工程区位溶洞发育，桩基设计时按端承桩考虑，所以需要保证桩端持力层厚度在2.5倍桩径以上，当冲击钻钻进至设计标高后(桩基设计标高由设计单位给出，因地质情况不一，每根桩的设计标高均不相同，此处不加赘述)，在孔内进行补钻取芯，观察芯样的土质参数及完整度，确保桩端持力层完整岩层厚度在2.5倍桩径以上；若钻孔达到设计标高，但桩端持力层厚度不足，则需继续钻进直至满足要求。

上述超前钻孔可以为一桩一探，也可以为一桩多探，一桩多探可以提高溶洞位置、大小、溶洞裂隙的分布情况体积溶洞漏浆程度的准确性，具体是采用一桩一探，还是一桩多探，可以根据地质的实际情况确定，此处不加赘述。

(2)粉砂层、圆砾层防塌孔处理：

采用局部下设单层钢护筒方案：

当钻机钻孔遇溶洞漏浆时，在水头压力差的作用下粉砂层和圆砾层易流动塌孔；此时采用下设单层钢护筒支护桩周土体以保持稳定，且钢护筒穿透粉砂层、圆砾层进入粉质黏土层至少2m；单层钢护筒在桩基施工前加工，单层钢护筒的壁厚16mm，单层钢护筒直径比桩径大10-20cm，该设计既保证了钻机钻头能够顺利下放，又可以降低桩心偏位；单层钢护筒节段的长度为6m，通过焊接节段可以提升单层钢护筒的长度至预设长度，预设长度根据实际需要设定，此处不加赘述。

(3)溶洞漏浆回填料处理：

钢护筒下设完成后，钻机即可进行正常钻进，若遇到溶洞漏浆，应立即按照1:3比例回填片石、黄土，投放时先填片石、再填黄土、最后再填片石，回填时以挖机铲斗为计量单位，即1斗片石、3斗黄土；当钻孔内泥浆液面不再下降或补浆后液面出现回升时即可停止回填；若同一标高出现反复漏浆，则需回填部分袋装c25普通硅酸盐水泥。

上述(2)粉砂层、圆砾层防塌孔处理：还可采用地层高压旋喷桩加固方案、土层注浆加固方案；

地层高压旋喷桩加固方案：原理是采用旋喷桩对桩周粉砂圆砾层进行加固，旋喷桩直径600mm，搭接长度200mm，加固深度为粉砂及圆砾层以下2m；采用双重管法，水灰比为1.0，气压不小于0.7mpa，气体流量3.2m³/min，水泥浆压力25-30mpa，提升速度15-20cm/min，水泥用量为200kg/m(p.o42.5普通硅酸盐水泥)。

土层注浆加固方案：原理是采用土层注浆对桩周粉砂及圆砾层进行加固，注浆孔距1000mm，排距1000mm，加固范围为桩基外侧不小于3m，加固深度为粉砂圆砾层以下2m，水灰比为0.9，加工袖阀管并三次注浆，水泥用量95kg/m，注浆压力按0.5mpa-2.0mpa控制。

粉砂层及圆砾层防塌孔处理3种方案的技术对比如下表1：

表1

上述3种方案的对称分析评价表如下表2：

注：◎表示5分〇表示3分△表示1分

表2

通过3个方案并逐个对比分析，从有效性、可实施性、经济性、可靠性、时间性五个方面综合考虑，最终选定局部下设单层钢护筒的技术方案作为粉砂及圆砾层防塌孔处理方案。

溶洞漏浆回填料处理选用比例为1:1、1:2、1:3种方案的片石、黄土进行回填，并对溶洞重复漏浆情况及回填后钻进情况进行记录；

方案一：片石、黄土1:1回填

表3方案一溶洞处理情况

方案二：片石、黄土1:2回填

表4方案二溶洞处理情况

方案三：片石、黄土1:3回填

表5方案三溶洞处理情况

注：◎表示5分〇表示3分△表示1分

表6方案一、二、三对策分析评价表

通过表3、4、5、6可知，本发明从有效性、可实施性、经济性、可靠性及时间性五个方面综合考虑，一致认为钻孔遇溶洞漏浆时，采取片石、黄土按1:2、1:3比例回填比采取片石、黄土按1:1比例回填能提高钻进效率，保证堵塞效果，避免重复回填；必要时掺入c25普通硅酸盐袋装水泥；结果表明，每根桩溶洞处理时间平均节省约4-5天，其过程控制参数如下：

(1)黄土控制标准：塑性指数>25，粒径<0.074mm黏粒含量>50％；

(2)片石控制标准：粒径>50cm，强度>30mpa；

(3)袋装水泥控制标准：c25普通硅酸盐水泥；

(4)正常钻进，泥浆比重1.3左右；

(5)遇溶洞后，泥浆比重1.5以上；

(6)成孔二清，泥浆比重1.10-1.15，黏度18-20pa.s，含砂率<2％。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。