小口径钢管桩与固结灌浆技术在岩溶地基处理中的联合应用

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1、小口径钢管桩与固结灌浆技术在岩溶地基处理中的联合应用曾宪斌，林思波，黄鹏(广西壮族自治区桂林水文工程地质勘察院)摘　要　以工程实践为例，简述复杂岩溶地基处理中小口径钢管桩与固结灌浆技术联合应用的设计、施工工艺及应用效果。关键词　小口径钢管桩　固结灌浆　岩溶地基处理小口径钢管桩一般指桩径小于250mm的无缝钢管，经钻孔成孔后打入地基中，视工程上部荷载大小和溶洞、土洞规模不同，往管内压注水泥浆或加入钢筋后再压注水泥浆，以增强钢管桩的强度和刚度，提高地基承载力。小口径钢管桩桩径较小，当溶洞或土洞高度较大时，由于钢管桩长径比太大，受力易发生挠曲，从而降低

2、钢管桩的承载力和增大地基沉降变形。结合固结灌浆技术后，在溶洞或土洞中压注水泥浆，可减小钢管桩的长径比，从而大大提高地基承载能力。现以工程实践为例，简述复杂岩溶地基处理中小口径钢管桩与固结灌浆技术联合应用的设计、施工工艺及应用效果。1工程概况广西某地级市供电局拟建综合楼，楼高19层，设计采用人工挖孔桩基础，总桩数42根，桩径分别为1000～2000mm。拟建场地狭窄，四周除西面为道路外，其余周边均为多层建筑物。场地所处地貌为孤峰平原，下伏地层为石炭系中统大浦组（C2d）白云岩，灰质白云岩，岩溶裂隙、溶洞发育，地下水丰富。上覆残积红粘土层厚8～12m

3、，硬塑～软塑状。人工挖孔桩施工前只进行了岩土工程详细勘察工作，未进行一桩一孔的施工勘察工作。人工挖孔桩开挖至基岩后，大部分桩孔由于岩溶裂隙发育，地下水量大，施工降水困难，人工开挖桩端未能进入中等～微风化岩层中，不能满足设计要求。经一桩一孔钻探后查明大部分桩孔桩底3倍桩径（且不小于5m）范围内岩体破碎，岩溶发育，揭露溶洞洞高最大达4.2m，且同一桩孔范围内存在一边为完整岩石，一边为溶洞，高差达3m的现象，地质情况复杂。综合考虑场地施工条件和工程地质水文地质条件，设计决定采用小口径钢管桩和固结灌浆对桩底岩石地基进行加固处理。2地基加固设计桩孔全部挖至

4、岩石面后清除孔底虚土，铺设50cm厚的C25混凝土封底，地基加固处理深度为孔底3倍桩径（且不小于5m）范围内的破碎岩体及溶洞，溶洞大于该处理深度的，处理至溶洞底板。设计要求：①孔底3倍桩径（且不小于5m）范围内存在溶洞且洞高＞0.5m的桩孔采用钢管桩和灌浆处理，桩径＜1.5m的布设三根钢管，呈等腰三角形布置；桩径＞1.5m的布设五根钢管，呈梅花形布置(见示意图)；钢管采用45#无缝钢管，管径φ108mm，壁厚4.5mm，内置三根焊接在一起的φ25mm的螺纹钢筋；钢管高出封底混凝土面10cm，孔桩混凝土浇筑前采用钢筋网将钢管与桩体钢筋笼连接起来，然

5、后再浇灌桩身混凝土。②对同一桩孔范围内存在一边为完整岩石，一边为溶洞的，仅在有溶洞一侧打2～3个孔，视揭露地质情况采用钢管桩或灌浆处理。③孔底3倍桩径（且不小于5m）范围内岩体较破碎或洞高＜0.5m的桩孔采用灌浆处理，灌浆孔设置为2～3个。3施工工艺钢管桩施工工艺流程为：钻孔测斜—高压水旋喷洗孔—确定钢管长度并打入钢管—钢管内放入螺纹钢筋—灌浆。固结灌浆工艺流程:钻孔测斜—高压水旋喷洗孔—压水试验—灌浆。3．1钻孔工艺钻探设备采用4台XY-1型钻机，成孔采用清水循环硬质合金或金刚石取芯钻进，开孔终孔孔径均为φ110mm。地面至桩孔底悬空部分下

6、入套管，以挖孔桩护壁混凝土作支撑利用圆木卡紧，上下固定，确保钻孔位置正确和钻孔的垂直。孔深控制为3倍挖孔桩桩径且不小于5m，遇溶洞超过此深度范围的，进入洞底完整岩石不少于0.5m。孔内岩芯必须捞干净。3.2高压水旋喷洗孔在钻具的底部接上孔数较少的花管，接入大流量、高压力（0.5～0.8Mpa）的水，利用钻机的升降与旋转，在孔内反复冲洗，冲洗重点部位是溶洞与裂隙发育地段，目的是将裂隙与溶洞中充填的松软、风化的泥质充填物冲出孔外，或是将充填物推移至需注浆处理的范围以外，有利于浆液注入岩石裂隙和溶洞中并与裂隙、溶洞接触面胶结牢固，起到加固地基的作用。冲

7、洗至孔内返出洁净水后延续10分钟即可终止。若孔内不返水，则冲洗时间不少于40分钟。3．3钢管桩施工工艺根据一桩一孔钻探资料及桩径确定钢管桩的布置根数和位置，钻至处理深度范围，若揭露溶洞则下入钢管并灌浆，否则单纯采用灌浆处理。钢管长度按孔深+0.1m控制，为便于钢筋绑扎下放，钢筋按钢管长度+0.1m控制。钢管管口开丝扣，便于用封闭器封闭。钢管及钢筋必须下到孔底，如受个别岩芯及孔壁松动石块卡顶不能下放到底时，可用锤击法轻击，如锤击后仍不能下到位，则应拨出钢管重新扫孔再下钢管。不得重击下管，以防管底变形降低钢管支撑力。3．4灌浆3.4.1灌浆方法钢管桩

8、灌浆施工采用纯压式注浆方式，不设回浆管，管口封闭自上而下灌注水泥浆液；为确保水泥浆灌注顺畅、管内及钢管外壁与孔壁、溶洞间能灌满浆液，在钢