旧城改造项目岩溶地层钻孔灌注桩漏浆埋钻问题探讨.docx

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旧城改造项目岩溶地层钻孔灌注桩漏浆埋钻问题探讨

旧城改造项目岩溶地层钻孔灌注桩漏浆埋钻问题探讨

本科毕业论文〔设计〕

题目：

马山工业园区旧城改造项目岩溶地层

钻孔灌注桩漏浆、埋钻问题探讨

姓名：

马志兴学号：

20211001604

学院〔课部〕：

工程学院专业：

勘查技术与工程

指导教师：

吴翔职称：

教授

评阅人：

职称：

2021年6月

摘要

我国南方是一个岩溶发育比较集中地地区，随着南方经济建设的进展，岩溶地区工程基础施工建设项目也越来越多。

因此受岩溶地层的阻碍，引发了专门多工程地质问题诸如岩溶地基受岩石的不完整性失去了稳固性和岩溶地层做钻孔灌注桩过程中遇到漏浆、埋钻等问题受到人们的关注。

因此，全面准确分析这些问题缘故，设计正确的岩溶处理方法对岩溶地区工程建设有重大意义。

目前，国内外学者对岩溶地层施工中遇到的卡钻、埋钻、漏浆、堵漏和防斜等问题进行了专门多研究，而且也取得专门多成就和成果，然而应用到实际工程中显现的岩溶问题，处理方法达不到现场预期成效。

武汉市江夏区马山工业园区旧城改造项目C块地大面积区域属于石灰岩岩溶强发育地区，其建筑桩基采纳冲击钻孔灌注桩施工工艺，岩溶强发育给施工带来了专门多问题。

由于岩溶地层显现复杂裂隙和多种类型溶洞导致施工过程显现多次漏浆和埋钻问题。

本文针对该项目中显现的漏浆和埋钻问题通过现场调研和参考相关文献进行科学分析，结合现场处理的方法对其进行合理分析并提出最优解决方法。

关键词：

岩溶地层、钻孔灌注桩、漏浆、埋钻、科学分析、改进

ABSTRACT

SouthChinaKarstisarelativelyconcentratedarea,withthedevelopmentoftheSouth'seconomicconstruction,foundationconstructioninkarstareaconstructionprojectsisalsoincreasing.Thereforeitaffectedkarstformations,causedalotofproblemssuchasengineeringgeologicalkarstrockfoundationthatdoesnotlosethestabilityandintegrityofthekarstformationsencounteredindoingboredmudleakage,undergrounddrillingandotherissuesattentions.Atpresent,domesticandforeignscholarskarstformationsencounteredintheconstructionofstuckpipe,burieddrilling,mudleakage,pluggingandanti-obliqueandotherissuesalotofresearch,butalsomanyachievementsandresults,butthecombinationoftheactualprojectappearsenoughforkarstissuesaddressedreachthesiteisexpectedtoexpectations.

MasancityofWuhanIndustrialParkredevelopmentprojectCblockbelongingtoalargeareaofstrongdevelopmentinKarstregions,theimpactoftheuseofbuildingpileboredpileconstructiontechnology,strongkarstdevelopmenttotheconstructionofalotofproblems.Sincetheemergenceofcomplexfracturesandkarstformationscaveleadingtomanytypesofconstructionappearsmorethanonceplasmaleakageandburiedpipeproblems.

Thispaperappearsintheprojectandleakageofplasmaburiedpipeproblemsthroughfieldinvestigationandrefertotherelevantliteratureforscientificanalysis,combinedwithon-sitetreatmentmethodbereasonablyanalyzedandproposedoptimalsolutions.

Keywords:

Karstformations,drillingpile,mudleakage,burieddrill,Scientificanalysis,improvement

名目

第一章绪论...................................................4

第一节选题意义...........................................4

第二节国内外钻孔灌注桩漏浆、埋钻问题研究现状.............4

第三节研究思路...........................................5

第二章工程概况...............................................6

第一节施工现场设计.......................................6

第二节地质概况..........................................8

第三节施工总况...........................................10

第三章钻孔灌注桩漏浆、埋钻题探讨.............................12

第一节现场施工漏浆、埋钻问题概况.........................12

第二节漏浆...............................................14

第三节埋钻...............................................22

第四章结论...................................................28

致谢......................................................29

参考文献......................................................30

第一章绪论

第一节选题意义

岩溶又名卡斯特，是水对可溶岩石即石灰岩、泥灰岩、大理岩、石膏、岩盐层等进行化学溶蚀和物理机械破坏作用从而形成的溶洞、溶沟、裂隙、暗河、石芽、漏斗、钟乳石等奇特的地面及地下形状的总称[1]。

岩溶在我国是一种专门常见危险性地质现象。

长期以来，在岩溶地区的各项工程建设中，由于遇到场地内显现多种岩溶形状，岩溶地下水和其他地质作用等会对地基稳固性产生极大的阻碍，同时也造成了工程质量问题和安全隐患。

通常，岩溶地区地质构造专门复杂，各个时期、各种成因的岩溶强发育，造成工程建设施工难度大而且还会增加安全隐患。

随着经济快速进展的今天，世界各国对岩溶地区开发利用尤为普遍，专门以路桥梁基桩和高层建筑基桩开发为主，但由此也频繁引发岩溶塌孔、埋钻、漏浆等一系列问题，成为工程项目建设拦路石，已引起了国际社会的普遍关注。

本文对马山工业园旧城改造项目钻孔灌注桩施工进行调研，工程设计耗时一个月完工，但实际差不多施工两个月完成56%的工程，每显现漏浆事故大约耗时4-72小时处理，每显现一次埋钻事故大约耗时14-36小时处理。

因此此次岩溶地质问题加大了工程成本和延长了工期，对甲方和乙方都造成了专门大的经济缺失。

因此对漏浆和埋钻问题的探讨，除了对马山工业园旧城改造项目工程有直截了当指导意义和使用价值，还在许多类似工程方面有庞大的参考价值。

第二节国内外钻孔灌注桩漏浆、埋钻问题研究现状

1990年，PerrierH,simonM和LacroixM.[2]通过土工织物处理石灰岩路基和临近路基溶洞塌陷的工程实例,说明了其利用土工织物做成网状结构来预防岩溶地区路基的溶洞塌陷,对国内相关工程的设计处理方案有庞大的参考价值。

1991年,GarlangerJ.E[3]提出了溶洞的工程地质勘察方法,并对此类场地的基础设计原那么和方法也做了总结。

1996年,GooodingD.J.和AbdullaW.A.[4]提出了石灰岩上弱胶结沙层塌陷的推测模型。

1998年，WhiteWB[5]提出对阻碍桩基稳固安全及施工的岩溶地貌，可依照其所处地理环境和地质条件综合分析，因地制宜进行处理。

2004年,英国TonyWaltham[6]和二十多位不同国家专家编写了«塌陷与沉陷一工程与建设中的岩溶与洞穴岩体问题»,阐述了岩溶隐患的工程处理问题。

国外对岩溶桩基础施工遇到的漏浆、埋钻问题处理研究相对浅显，但对岩溶地层的事故的缘故分析研究专门值得我们借鉴。

熊源宗等对钻孔灌注桩施工遇到埋钻事故，从工程地质和土力学方面分析了埋钻的成因，并进行了钻孔泥浆换浆，清除孔内混凝土，依据检测抗拔试验原理，采纳反力顶升法对提钻事故进行了专门成功的处理[7]。

赵绎钧对一起发生在旋挖钻机大口径无循环钻孔过程中显现埋钻事故，进行了分析，并总结出事故发生的缘故及普遍性，探讨了泥浆在无循环钻进工艺中的重要性，提出在钻杆与钻头分离前预备了〝爆破法〞的方案成功处理现场两起埋钻事故[8]。

朱立群结合工程问题对软土砂层及砂质泥岩等复杂地质条件下钻孔桩施工显现的深层塌孔和串孔漏浆等问题进行研究，并采纳单管高压旋喷桩来加固周围土体防止坍塌，解决了现场问题[9]。

周雷春和张万涛结合工程项目中钻孔灌注桩施工时显现的漏浆现象和处理措施进行研究，结合不同地层漏浆情形采取回填黄土低速冲击、回填黄土加袋装水泥锤击封孔，该处理方法在现场应用取得了成功[10]。

国内由于近些年工程建设项目快速进展，因此对岩溶地层大力开展研究，针对岩溶地层显现的漏浆、埋钻问题有一定的研究。

从这些问题研究中有专门多内容值得学习借鉴。

第三节研究思路

本文试图在己有的理论基础上,依靠具体的工程项目,对岩溶地区钻孔灌注桩施工项目显现的漏浆、埋钻事故进行探讨。

其中以C4号楼见洞率最为严峻达到101根，同时C4楼也是岩溶最为复杂地层包含了工程所有地层情形。

因此本文针对C4楼进行问题探讨来概括整个项目。

具体来说,本文研究工作将要紧包括如下两个方面:

〔1〕本文以C4楼为基础研究事故缘故，结合工程项目的调研，利用科学分析研究岩溶钻孔桩显现的事故缘故。

〔2〕结合国内外学者对该问题的研究，针对该项目探讨岩溶地区桩基施工显现漏浆、埋钻问题处理,提出解决具体工程问题的方法。

本文在结合国内外已有岩溶钻孔桩事故处理新技术、典型实例解剖、现场调研与理论分析相结合的路线进行研究。

以马山工业园旧城改造项目岩溶钻孔灌注桩漏浆、埋钻问题为依靠,针对具体情形和调查研究结果,提出最为合理的解决方法，并对比分析现场处理处理方法，进行归纳总结。

第二章工程概况

第一节施工现场设计

本工程位于湖北省武汉市江夏区谭鑫培路，为马山工业园旧城改造一期项目C地块，工程包括四栋32-33层住宅楼。

C1号楼由于通过超前钻钻孔取芯未发觉岩溶发育地层，因此结合地层条件，以强风化砂岩及强风化泥岩作为拟建物的基础持力层，采纳筏板基础因此不采纳钻孔灌注桩基础。

而C2、C3、C4号楼地处岩溶强发育地层，选择灰岩及中风化泥岩作为拟建物的桩端持力层，采纳钻孔灌注桩基础。

因此现场布置图2-1中从左到右Z形分布C1〔为生活区位置〕、C2、C3、C4号楼。

图中工程要紧材料材料为钢筋和水泥的堆放位置，在施工便道两侧空余地段。

延伸到施工场地的道路用钢板铺设。

生活用水选用市政水管网，生活用电接的外电，用电不足时采纳柴油发电机供电，在电缆穿越车辆便道时须穿钢管并埋设，埋设深度大于0.6米，以防因过往车辆碾压而造成安全事故。

挖设泥浆池的位置一样躲开桩位，选择不阻碍正常施工的空余地段，在不能躲开时，选择后钻孔的桩位地段做泥浆池。

工程现场平面布置图如以下图2-1：

图2-1马山工业园旧城改造一期项目C地块

C2

第二节地质概况

2.2.1地层概况

项目现场之前是居民区，因此地势平坦,地面标高在24.30～31.24m范畴,地貌单元为长江三级阶地。

地质岩性[11]构成从上至下表达如下:

①素填层：

颜色呈黄褐色、红褐色，要紧由粘性土和少量建筑垃圾及生活垃圾近期回填组成。

土体松散，平均性差，不易固结。

层厚0.3～6.9m。

②粉质粘土层：

颜色呈灰黄色、褐黄色，要紧由含少量铁、锰质氧化物和少量灰白色高岭土组成。

为中等偏高压缩性土，具有一定的可塑性。

层厚2～7.6m，层顶埋深0.3～8.8m。

③粉质粘土层：

颜色呈黄褐色、红褐色、灰褐色，要紧由含较多铁、锰质氧化物及结核、少量灰白色高岭土和少量碎石组成。

为中等偏低压缩性土，成硬塑状态。

层厚0～6.4m，层顶埋深0.3～6.6m。

④残坡积粉质粘土层：

颜色呈灰黄色、褐红色，要紧由含少量灰白色高岭土、含泥岩，砂岩的风化物和局部含少量砂岩及硅质岩碎石组。

，为中等偏低压缩性土，成硬塑状态。

本次勘察揭露最大厚度为22.2m，层顶埋深0.6～9.5m。

⑤红粘土层：

颜色呈棕黄色、棕红色，要紧由含少量铁、锰质氧化物和较多灰白色团块状高岭土组成。

手捻粘性极强，为中等偏低压缩性土，成可塑状态。

本次勘察揭露最大厚度为10.7m，层顶埋深12.0～20.5m。

⑥灰岩层：

颜色呈浅灰色、灰白色。

节理、裂隙发育，岩芯采取率较高，岩芯较完整，取芯率为80%～90%，RQD约为85%，属较硬岩。

揭露最大厚度为9.5m，层顶埋深13.8～30.5m。

依照本次钻探揭露该层有溶洞发育，在灰岩区施工38个进入灰岩的钻孔中共有5个钻孔发觉有溶洞分布，溶洞高0.2～7m，溶洞由可-软塑状态的粘性土充填,见洞率为13.2%，灰岩面起伏专门大，依照«建筑地基基础设计规范»（GB50007-2020）中的6.6.2条，该场地的岩溶发育程度等级为岩溶强发育。

⑦强风化砂岩层：

颜色呈灰褐色、灰白色。

节理、裂隙发育，层面受腐蚀，夹有薄层状泥岩。

岩芯要紧呈砂状及少量碎块状，锤子一敲就碎。

层厚0～44.2m，层顶埋深0.3～27.6m。

⑧-1强风化泥岩层：

颜色呈灰黄色、灰色。

风化呈土状及碎块状，手易掰断，结构、构造不清晰，节理、裂隙发育。

层厚0～20.0m，层顶埋深3.0～56.6m。

⑧-2层中风化泥岩〔S2f〕为灰色、灰绿色，节理、裂隙较发育，节理面被铁质侵染，岩芯较破裂，取芯率为50%～70%，RQD约为60%，属于低取芯率；属软岩，完整程度为较破裂，手易掰断。

本次勘察揭露最大厚度12.9m，层顶埋深5.7～61.0m。

工程地质剖面图如图2-2：

图2-2马山工业园项目工程地质泡面图

2.2.2现场地下水条件

本场地地下水类型一是存在于素填层的上层滞水，二是存在于岩溶裂隙的水。

上层滞水要紧补给来源为大气降水，受季节和气候阻碍，勘察期间测得上层滞水稳固水位为地面下0.1～2.7m〔对应的标高为24.10～28.64m〕；岩溶裂隙水赋存于⑥层灰岩中的溶洞或溶隙中，但本次勘察未能测得灰岩中的地下水位。

该工程项目在居民区施工，周围没有造污染的企业，依照水质分析资料结合邻近建筑体会，地下水和场地土对砼结构及钢筋砼结构中的钢筋具微腐蚀性。

第三节施工总况

2.3.1施工介绍

工程总施工钻孔灌注桩数为341根，显现溶洞地层桩数182根，钻孔直径800mm桩基埋深7-8m、入岩深度1.5-3m的嵌岩桩。

其中以C4号楼见洞率最为严峻达到101根，同时C4楼也是岩溶最为复杂地层包含了工程所有地层情形。

工程进行期间显现7次埋钻事故C4号楼显现7次，显现大规模漏浆事故63次C4号楼显现47次。

结合现场前施工情形，前期对一般地层施工使用旋挖钻机和汽车反循环钻机进行钻孔成桩，中后期遇岩溶灰岩地层全部换成ZZ-6型冲击钻机〔11台〕进行钻孔成桩。

现场泥浆泵配置有3PN型泥浆泵和BW250型泥浆泵，3PN泥浆泵在冲击钻孔时进行泥浆循环；BW250型泥浆泵用于现场后注浆使用。

3PN型泥浆泵和BW250型泥浆泵详细参数见表2-1和表2-2。

工程中显现的岩溶地层埋钻事故全部发生在冲击钻机钻孔过程，岩溶地层类型要紧为全填充串珠状溶洞、全填充单孔溶洞和空孔溶洞三种，溶洞大小介于0.2-7m。

表2-13PN泥浆泵

3PN泥浆泵参数

泥浆泵型号

流量

〔m3/h〕

扬程

〔m〕

转速

〔r/s〕

泵效率

〔%〕

功率〔kw〕

口径〔mm）

轴功率

配带功率

吸入

排除

3PNI

54

26

1470

32

12.0

22

90

85

108

21

42

14.7

151

15

37

16.7

表2-2BW250型卧式三缸往复式单作用活塞泵

BW250型卧式三缸往复式单作用活塞泵参数

泥浆泵型号

流量（L/h）

压力〔MPa〕

泵速〔min-1〕

功率

〔kw）

效率

〔%〕

缸径〔mm）

吸入

排出

吸入

排出

吸入

排出

吸入

排出

BW250

250

166

2.5

4

200

200

15

72

80

65

145

96

4.5

6

116

116

90

60

6.0

7

72

72

52

35

6.0

7

42

42

2.3.2钻孔灌注桩施工

结合现场施工情形和地层性质，现场采纳的钻孔灌注桩工艺流程见图2-3：

图2-3冲击成孔灌注桩工艺流程

第三章钻孔灌注桩漏浆、埋钻问题探讨

第一节现场漏浆、埋钻问题概况

3.1.1项目施工中期事故问题状况

马山工业园旧城改造项目施工中期〔4月15日前〕显现漏浆事故25起、埋钻事故3起。

详细汇总见表3-1

表3-1马山工业园旧城改造项目4月15日前事故汇总表

马山工业园旧城改造项目4月15日前事故状况表

桩号

钻机号

设计桩径

〔mm）

孔深〔m〕

桩长〔m〕

混凝土方量〔m3〕

漏浆

系数

是否

埋钻

设计

实际

设计

实际

理论

实际

C2-111

冲6

Φ800

18.36

18.50

11.00

11.14

5.60

15.00

2.68

否

C2-118

冲6

Φ800

19.90

20.00

12.24

12.34

6.20

13.00

2.10

否

C2-117

冲6

Φ800

19.20

19.30

12.25

12.35

6.21

18.00

2.90

否

C2-96

冲6

Φ800

20.30

20.30

11.00

11.00

5.53

15.00

2.71

否

C3-114

冲9

Φ800

27.30

27.40

19.55

19.55

9.83

22.50

2.29

否

C3-95

冲3

Φ800

32.70

32.70

25.05

25.05

12.59

31.00

2.46

否

C3-94

冲3

Φ800

37.70

37.70

29.95

29.95

15.05

32.00

2.13

否

C3-103

冲9

Φ800

34.95

35.00

27.00

27.05

13.60

29.00

2.13

否

C3-41

冲3

Φ800

35.80

35.80

28.15

28.15

14.15

38.00

2.69

否

C3-89

冲9

Φ800

34.25

34.30

27.05

27.05

13.60

44.00

3.24

否

C3-82

冲3

Φ800

45.30

45.30

37.95

37.95

19.08

64.00

3.35

否

C4-141

冲2

Φ800

28.90

29.00

21.52

21.62

10.87

29.50

2.71

是

C4-152

冲8

Φ800

53.50

53.50

45.62

45.62

22.93

54.60

2.38

否

C4-150

冲8

Φ800

49.50

49.70

41.92

42.12

21.17

55.80

2.64

否

C4-144

冲4

Φ800

25.50

26.00

17.90

18.40

9.25

25.00

2.70

否

C4-119

冲2

Φ800

37.70

37.90

29.56

29.76

14.96

33.50

2.24

否

C4-147

冲4

Φ800

53.40

53.50

45.63

45.73

22.99

51.00

2.22

否

C4-124

冲2

Φ800

40.50

40.60

32.35

32.45

16.31

40.00

2.45

是

C4-145

冲4

Φ800

25.20

25.50

17.47

17.77

8.93

22.00

2.46

否

C4-48

冲5

Φ800

34.20

34.30

28.65

28.75

14.45

109.00

7.54

否

C4-136

冲4

Φ800

48.80

48.80

41.50

41.50

20.60

75.00

3.64

是

C4-50

冲5

Φ800

29.60

29.60

23.75

23.75

11.94

28.50

2.39

否

C4-149

冲4

Φ800

46.80

46.90

39.15

39.25