1.本发明涉及桩基施工技术领域，特别涉及一种复杂地质桩基成桩施工方法。
背景技术：
2.在岩溶、裂隙及串珠状溶洞规模较大、地下水极为丰富的地质环境条件下进行进行桩基施工作业，桩基成孔难度高、质量难以控制、工期安排等均为本工程的重难点。岩溶分布广泛，溶洞层数多，单层高度大，施工过程中存在如下可能情况：
3.钻孔击穿溶洞后，导致泥浆流失，泥浆面迅速下降，造成塌孔，还可能导致地表发生塌陷，这类问题在遇到大型溶洞且地表土质较差时容易发生；
4.钻孔击穿溶洞后，因操作不当造成钻头卡住或掉入溶洞内，这类问题在施工中也经常遇到；
5.斜岩层钻孔发生偏孔，如若误差不大，未采取措施，在成孔后下放钢筋笼时可能发生卡顿；
6.即使采取了可靠措施，防止了钻孔过程中的塌孔，但在水下混凝土灌注时，灌注到一定高度后，停灰面突然下降，导管底露出停灰面，导致断桩；
7.即使能成孔，在水下混凝土灌注时，到停灰面到达规模型溶洞后，混凝土大量流向溶洞内，停灰面长时间不能上升，时间长了后表层凝固，导致断桩；
8.其它遇到的问题：岩溶区钻孔桩一般入岩较深，施工周期长，机械设备磨损快，往往在钻孔中不注意检查发生钢丝绳断裂而造成钻头掉入孔内。
技术实现要素：
9.本发明所要解决的技术问题是，提供一种复杂地质桩基成桩施工方法，能够有效的提高桩基成桩的质量。
10.本发明解决技术问题所采用的解决方案是：
11.一种复杂地质桩基成桩施工方法，当溶洞和裂隙达到70％以上时，首先采用岩溶注浆将溶洞和裂隙注密实，然后进行桩基钻孔；当桩基的溶洞和裂隙达到30％以下时，采用跟进钢护筒进行桩基钻孔。
12.在一些可能的实施方式中，所述岩溶注浆具体包括以下步骤：
13.注浆孔定位；
14.注浆孔钻孔；所述注浆孔钻孔顺序为按每根桩基一孔布置，注浆孔穿过最底层溶洞不小于1m，钻孔施工按先外围后中间、先深后浅、先大后小的原则合理划分施工顺序；
15.浇筑孔口管；
16.制浆、封孔加压、注浆。
17.在一些可能的实施方式中，所述桩基钻孔为采用旋挖钻机钻孔。
18.在一些可能的实施方式中，所述跟进钢护筒进行桩基钻孔具体包括以下步骤：
19.测量；
20.旋挖钻机就位，在桩基的顶部和跟进钢护筒的外围设置锁口钢护筒；
21.钻孔；在钻孔过程中，跟进钢护筒同步跟进，跟进钢护筒穿过土层、裂隙、溶洞后并嵌岩不低于1.0m；
22.清孔，验孔，桩基混凝土浇筑；
23.拔出锁口钢护筒，采用细沙填筑钢护筒间的间隙。
24.在一些可能的实施方式中，所述跟进钢护筒的壁厚为2
‑
3cm，直径大于桩径20cm。
25.在一些可能的实施方式中，所述锁口钢护筒的直径大于桩径50cm，壁厚为2
‑
3cm，其长度为6
‑
10m。
26.在一些可能的实施方式中，在清孔时，若发现溶洞，采用在桩基混凝土灌注时与桩基混凝土同标号的水下混凝土进行回填。
27.在一些可能的实施方式中，所述桩基混凝土灌注时，采用导管法进行水下自密式混凝土灌注；
28.在灌注前，对首批混凝土灌注量计算，使得使导管下口埋入混凝土1.5m深，其计算公式为：
29.其中：v
‑
首批混凝土灌注量；
30.d
‑
桩孔直径；
31.h1‑
桩孔底至导管底端间距；
32.h2‑
导管初次埋置深度；
33.d
‑
导管内径；
34.h1＝hw*rw/rc；
35.rc
‑
混凝土重量；
36.hw
‑
桩孔内水或泥浆深度；
37.rw
‑
桩孔内水或泥浆重量；
38.对导管在灌注混凝土时的最大内压力进行计算，其计算式为：
39.p＝rc*hc
‑
rw*hw；
40.其中:p
‑
导管受到的最大内压力；
41.rc
‑
混凝土拌合物的重度；
42.hc
‑
导管内混凝土柱最大高度；
43.rw
‑
桩孔内水或泥浆的重度；
44.hw
‑
桩孔内水或泥浆的深度；
45.根据计算选择不小于1.3p的压力进行试压；试验压力达到选择压强后并保持30min，导管不产生漏水、渗水现象，即认为水密试验合格。
46.在一些可能的实施方式中，所述注浆孔注浆的顺序具体为：首先施工外围孔，形成帷幕截流线，建立地下挡水墙，再注浆普通注浆孔；帷幕孔及普通孔均采用二次序施工，即采用间隔式跳孔分批注浆方式。
47.在一些可能的实施方式中，在进行注浆时，注浆的初压力0.5mpa，终压力1.5mpa，正常注浆压力在0.5mpa
‑
1.2mpa之间。
48.与现有技术相比，本发明的有益效果：
49.本发明将有效的避免复杂地质对于桩基施工的影响，有效的提高了施工质量，采用不同的方法对于每根桩基中溶洞和裂隙占用量的不同分别施工，将大大节约施工成本；
50.本发明通过采用跟进护筒进行施工，施工完毕后跟进钢护筒将作为永久性支护作为防止坍塌，同时在桩基顶部、跟进护筒外围增设锁口护筒作为临时支护，确保钻孔及跟进护筒的垂直度，确保成孔质量；
51.本发明采用在桩底部位出现未探明的不明规模的溶洞、裂隙等，钢护筒未跟进至相应部位，采用与桩身同标号c30水下混凝土一次满灌成桩，确保桩基完整性。
具体实施方式
52.下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
53.本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。"连接"或者"相连"等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
54.在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
55.在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。
56.本发明通过下述技术方案实现，
57.一种复杂地质桩基成桩施工方法，施工前，根据设计图纸及最终地勘报告，详细分析桩位地质柱状图，对每一个桩相应预计出溶洞位置和溶洞高度进行分析、统计，当溶洞和裂隙达到70％以上时，首先采用岩溶注浆将溶洞和裂隙注密实，然后进行桩基钻孔；当桩基的溶洞和裂隙达到30％以下时，采用跟进钢护筒进行桩基钻孔。
58.在一些可能的实施方式中，所述岩溶注浆具体包括以下步骤：
59.注浆孔定位；
60.注浆孔钻孔；所述注浆孔钻孔顺序为按每根桩基一孔布置，注浆孔穿过最底层溶洞不小于1m，钻孔施工按先外围后中间、先深后浅、先大后小的原则合理划分施工顺序；
61.钻孔时，先采用开钻，回转方式钻进，钻至完整基岩1.5m左右，下放套管护壁，然后改变钻头直径钻至采空区塌陷冒落带或岩溶区底板1米处终孔，整个钻孔过程采用泥浆护壁钻进。
62.浇筑孔口管；钻孔勘探确定采空区完成后，下入带环形托盘的孔口管，孔口管管径为60mm，下入变径处导正，然后再孔口管周边灌入1:1.5
‑
1:1.2的稠水泥浆，并在水泥浆液中加入水泥重量2％的速凝剂，快速将注浆管与孔壁固结，从托盘开始向上止浆，浇至孔口2m左右，改用粘土捣实，填至地面管口，待凝固2
‑
3d后进行注浆，浇筑长度4
‑
6m。
63.制浆、封孔加压、注浆。
64.优选的，在注浆孔定位时，还可进行注浆试验；根据探灌相结合的原则，钻孔分为
先导勘探孔和一般注浆孔；具体为：首先施钻先导勘探孔，待试验段先导勘探孔完成后，经现场监理确认地质状况和注浆深度与范围；
65.注浆后通过物探、水压试验法、钻芯取样检测处理效果。根据质量检验结果结合施工过程资料，对注浆效果进行评价。
66.水压试验法：在注水试验前量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变化幅度，注浆后试验的单位长度吸水量对比注浆前吸水量小于35％，可判定达到注浆效果。
67.钻芯取样：通过芯样裂痕是否注满，判断是否达到注浆效果，芯样留取照片。通过试验选择的机械设备及原材料能满足要求。按照上述采用的钻孔工艺，钻孔尺寸、时间及速度，注浆速度、时间、单孔注浆数量、注浆压力、水灰比及压水试验和物探检测方法满足设计要求、满足现场施工质量要求。
68.在一些可能的实施方式中，所述注浆孔注浆的顺序具体为：首先施工外围孔，形成帷幕截流线，建立地下挡水墙，再注浆普通注浆孔；帷幕孔及普通孔均采用二次序施工，即采用间隔式跳孔分批注浆方式，以防止相互扰动，浆液窜孔，同时后序孔压浆也在一定程度上填充前序孔未填实部分。
69.优选的，所述的制浆是指：
70.按照一般注浆和帷幕注浆试验配合比制浆，制浆时首先往制浆罐中注入可饮用的清水，然后开动搅拌机，边搅动边倒入水泥，搅均后，再倒入砂，基本均匀后倒入水玻璃，然后继续搅拌3
‑
5min至浆液均匀且有一定粘度后，即可开泵注浆，一般整个搅拌时间应大于10min。
71.注水泥砂浆的配合比一般要求它具有以下特点：粘度低，可注性好，扩散半径大；在进行帷幕注浆时，为防止浆液流失，要求缩短凝结时间；稳定性好，沉淀析水率小，结实率高，结石体抗压强度大于0.2mpa。
72.优选的，所述封孔加压具体指：
73.注浆管采用直径为50mm，承受压力为1.6mpa以上的尼龙管，插入距岩溶底板0.5m处，前期为防止虹吸作用将注浆管吸入采空区，先利用楔形木片卡在孔口管处，待压力升高后，为防止注浆管外窜及孔口留浆，要拧紧封子装置上盖，压住止浆胶板及注浆管，加压至注浆结束，然后封孔。
74.优选的，所述注浆均采用孔内注浆，全孔一次注浆方法，其注浆方式采用纯压式孔底注浆方式：具体为：
75.在开始注浆前，先用清水冲洗孔壁，进行简易压水实验，根据“地勘报告、钻孔记录”估算每根桩基岩溶区单孔吸浆量。然后再开始用注浆泵注浆，浆液从搅浆机流入储浆桶时过1.5mm
×
1.5mm筛。
76.注浆压力采用较高的初压力0.5mpa，终压力1.5mpa为宜，正常注浆压力在0.5mpa
‑
1.2mpa之间，注浆过程中根据实际情况作适当调整。在裂隙或采空区内的充填物在不予清除的情况下，更应使用大的压力灌浆，使浆液与充填物紧密结合，既起到了防渗的作用，也提高抗冲刷的能力。同时考虑到钻孔底部有产生过大偏斜的可能性，也有必要使用大压力灌浆，使浆液扩散范围大些，以保证主体桩径范围内加固的连续性、完整性和密实性。
77.注浆过程必须连续，以免停止注浆堵塞管道，发现有堵塞现象随即进行拆卸疏通
处理。注浆时需由专人看管压力表，随时掌握注浆压力大小。
78.在注浆完成后，停注并封堵注浆孔；
79.注浆压力是给予浆液扩散、充填、压实的能量，压力大有助于提高浆液充填程度和结石体强度，但压力过大，易导致地基及其上部结构的破坏。当泵压达到1.5mpa、注浆量小于70l/min，持续15min以上，即可停止注浆，拨出注浆管。
80.压浆结束后，将注浆孔填实封闭截割孔口套管。
81.最后清理场地，去除污染。
82.如果单孔注浆方量超过200方时，则此时应暂停注浆，制定岩溶处理施工方案。
83.对于浅表层岩溶注浆时，为了防止地表坍陷，在注浆过程中添加适量的早强剂和速凝剂。
84.在一些可能的实施方式中，所述桩基钻孔为采用旋挖钻机钻孔。
85.在一些可能的实施方式中，所述跟进钢护筒进行桩基钻孔具体包括以下步骤：
86.测量；
87.旋挖钻机就位，在桩基的顶部和跟进钢护筒的外围设置锁口钢护筒；
88.锁口护筒主要起定位、导向作用，同时对桩基上部土层、流沙层起支护及封堵，锁口护筒底部穿过流沙层；
89.在进行锁口钢护筒安装时，旋挖机就位时，先旋挖1
‑
1.5m深度，作为锁扣钢护筒导向定位；架设水准仪对锁扣钢护筒的垂直度监测；
90.第一节护筒顶部装有筒靴及呈环状排列的刀头，以使护筒能够在钻机的旋转扭力下较快、较容易的放进密实地层及混凝土内；
91.在使用钻机的动力头旋转压入钢护筒前，使用液泡水准仪测量，调整护筒的垂直位置。在护筒被旋转压入地面四米后，使用水准仪对护筒的垂直度再次进行校验，护筒的横轴及纵轴位置每次测量时都需要校验；钢护筒沉入采用液压振动锤，空间位置允许偏差：中心偏差≤50mm；倾斜度≤1％；
92.第一节护筒进入地面后，需使用短螺旋或者旋挖斗在护筒内钻至护筒底部0.5m处；
93.钻孔；在钻孔过程中，跟进钢护筒同步跟进，跟进钢护筒穿过土层、裂隙、溶洞后并嵌岩不低于1.0m；
94.清孔，验孔，桩基混凝土浇筑；
95.拔出锁口钢护筒，采用细沙填筑钢护筒间的间隙。
96.所述清孔，验孔具体是指：
97.钻进到设计深度后，采用旋挖斗清孔，密切注视电脑上的深度显示值，当显示值为钻进深度显示值时，原位正向旋转4～5转，使孔底的沉渣旋入容斗内，同时利用旋挖斗的平底斗齿将孔底清理为平底，然后提出旋挖斗卸渣；
98.为确保孔底沉渣满足要求，第一次掏渣后还需用测绳检测孔深，如果测量深度与钻进深度一致，表明清孔合格，否则再次用旋挖斗继续清渣至合格；
99.清孔后及时用测绳测量孔深，用检孔器检测孔径、孔的倾斜度等各项指标，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的4倍。严禁用强插检孔器方法进行检孔。孔深、孔径、倾斜度检测合格后方准进入下一道工序；
100.下放钢筋笼及灌注混凝土前重新测量孔深，检查是否有塌孔现象。遇塌孔或沉渣过厚时，及时用旋挖斗进行二次清孔；
101.在一些可能的实施方式中，所述跟进钢护筒的壁厚为2
‑
3cm，直径大于桩径20cm。
102.在一些可能的实施方式中，所述锁口钢护筒的直径大于桩径50cm，壁厚为2
‑
3cm，其长度为6
‑
10m。
103.在一些可能的实施方式中，在清孔时，若发现溶洞，采用在桩基混凝土灌注时与桩基混凝土同标号的水下混凝土进行回填。
104.在一些可能的实施方式中，所述桩基混凝土灌注时，采用导管法进行水下自密式混凝土灌注；
105.在灌注前，对首批混凝土灌注量计算，使得使导管下口埋入混凝土1.5m深，其计算公式为：
[0106][0107]
其中：v
‑
首批混凝土灌注量；
[0108]
d
‑
桩孔直径；
[0109]
h1‑
桩孔底至导管底端间距；
[0110]
h2‑
导管初次埋置深度；
[0111]
d
‑
导管内径；
[0112]
h1＝hw*rw/rc；
[0113]
rc
‑
混凝土重量；
[0114]
hw
‑
桩孔内水或泥浆深度；
[0115]
rw
‑
桩孔内水或泥浆重量；
[0116]
对导管在灌注混凝土时的最大内压力进行计算，其计算式为：
[0117]
p＝rc*hc
‑
rw*hw；
[0118]
其中:p
‑
导管受到的最大内压力；
[0119]
rc
‑
混凝土拌合物的重度；
[0120]
hc
‑
导管内混凝土柱最大高度；
[0121]
rw
‑
桩孔内水或泥浆的重度；
[0122]
hw
‑
桩孔内水或泥浆的深度；
[0123]
根据计算选择不小于1.3p的压力进行试压；试验压力达到选择压强后并保持30min，导管不产生漏水、渗水现象，即认为水密试验合格。
[0124]
导管接口之间采用丝扣连接，连接时必须加垫密封圈或橡胶垫，并上紧丝扣；
[0125]
浇筑连续进行，中途停歇时间不得超过首批混凝土的初凝时间；
[0126]
混凝土的运输时间和距离应尽量缩短，以迅速、不间断为原则，宜在8h以内完成，防止在运输中产生离析；
[0127]
在整个浇筑过程中，及时提升导管，使导管埋深控制在2.0～3.0m。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，不得碰挂钢筋笼；
[0128]
考虑桩顶含有浮渣及浮浆，灌注时混凝土的浇筑面按高出桩顶设计高程不小于
50.0cm控制，以保证桩顶混凝土的质量。
[0129]
在桩基混凝土灌注过程中，为了混凝土灌注至钢筋笼底部时，灌注速度太快，造成钢筋笼上浮或钢筋笼的错位；当混凝土进入钢筋笼时，控制导管与钢筋笼的公共埋深，使得公共埋深不超过6m；
[0130]
为了避免灌混凝土量不够，造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有入混凝土内；混凝土灌注过程拔管长度控制不准，导管拔出混凝土面；混凝土初凝和终凝时间太短，或灌注时间太长，使混凝土上部结块，造成桩身混凝土夹渣；在清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成沉积砂层，阻碍混凝土的正常上升，当混凝土冲破沉积砂层时，部分砂粒及浮渣被包入混凝土内，严重时可能造成堵管事故，导致混凝土灌注中断；
[0131]
对此，导管的埋管深度控制在2～6米之间，若灌注顺利，孔口泥浆返出正常，则可适当增大埋管深度，以提高灌注速度，缩短单桩的混凝土灌注时间。混凝土灌注过程导管拔出应有专人负责指挥，并分别采用理论灌入量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋管深度≥2米。单桩混凝土灌注时间宜控制在1.5倍混凝土初凝时间内。
[0132]
为了避免钻孔的垂直度误差，在钻孔时，应按照以下几方面实施：
[0133]
①
压实、平整施工场地；
[0134]
②
安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整；
[0135]
③
定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换；
[0136]
④
在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进；
[0137]
⑤
在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
[0138]
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。