灌注桩遇采空区处理

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摘要：本文详细介绍了西山煤电集团（有限公司）官地矿生产调度中心内危楼改造工程，由于存在煤矿采空区，需要采用钻孔灌注桩穿越采空区、进入持力层从而给地基提供必须的承载力。因此本文对灌注桩遇采空区处理进行研究

关键字：灌注桩；采空区；处理

Abstract: This paper describes the dangerous building renovation project in the Xishan Coal and Electricity Group (Ltd) Crown land mine production scheduling, due to coal mining area, bored piles through the goaf, into the bearing layer and thus to the foundation provide the necessary bearing capacity. This article analyzes the pile case goaf treatmentKey words: pile; goaf; processing

中图分类号：TU473.1+4文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

一、工程概述

本工程为西山煤电集团公司官地矿生产调度中心危楼改造工程，为二类的高层办公楼。该工程长59.2m，宽15.8m，地下一层，地上八层，建筑总高度30m，局部高度（电梯机房屋面）34.5m，总建筑面积8225.63，地下层建筑面积为881，地上建筑面积7344.63。该工程地下室为戊类库房、水泵房、配电室等，一～八层为办公室、会议室等，屋顶设电梯机房，出屋面楼梯间及水箱间。地下室层高3.6m，一、二层层高4m，三至七层高3.3m，八层高3.8m，电梯机房及水箱间层高4.2m。建筑物室内地面标高±0.000米相当于绝对高程1054.5米，室内外高差1.5m。

建筑结构安全等级为二级，设计使用年限50年，建筑抗震设防类别丙类，框架抗震等级为二级，局部剪力墙抗震等级为三级，地基基础设计等级为乙级，耐火等级为一级，地下室防水等级为二级。屋面防水等级为三级。混凝土强度等级：桩基、承台为C30，基础垫层为C15；基础梁板设计强度等级为C30,抗渗等级为P6；地下室外墙设计强度等级为C35，抗渗等级为P6；框架柱及剪力墙基础顶～7.9m为C30，7.9m～24.4m为C30,24.4m以上为C25；楼层框架梁一～三层为C30，三层以上均为C25；楼梯为C25；圈梁、构造柱为C20；室外露天环境构件为C30。

二、灌注桩遇采空区的施工方法

通常对于采空区使用桩基穿越的施工方式，以下就对钻孔灌注桩的施工方法进行具体分析：

（一）成孔工艺流程

桩基成孔是此次危楼改造工程中的技术难点，主要流程包括埋设桩顶保护筒，将钻孔桩移到指定地点然后开始钻孔，在钻至第一层采空区底时停止钻进，钻孔的过程中检查成孔质量并且及时清理孔底杂物，如果在钻孔过程中发现泥浆渗漏，则应该停止钻进并填入粘土封闭渗漏的泥浆。如果成孔状态良好，则可以进行混凝土的灌注工作，通常情况下给采空区填充强度为C20，并且掺参有早强、膨胀剂的混凝土，施工过程如下图1～3所示；利用同样的方法钻孔至第二层采空区底停钻，用混凝土填充采空区；然后钻孔、成孔、及时清理孔底、吊放采空区钢筋笼或者带钢板（网）、浇筑强度为C30的混凝土以及拔桩顶护筒，如下图4所示。

图1第一层采空区成孔 图2第一层采空区填充混凝土 图3填充后的二次成孔

图4第二层采空区填充混凝土后成孔

（二）采空区钢护筒的安装

当地一层采空区的混凝土填充施工完成以后，需要进行采空区钢护筒的安装工作。使用采用Q235-B钢板卷成钢护筒，筒壁厚度为6，钢护筒的长度按照实际孔深设计。钢护筒地端与顶端需要加焊厚度为12mm的螺旋箍筋进行焊接加固，也可以采用其他连接方式。为了保持钢护筒的稳定性，需要在其周围灌注高粘度泥浆。钢护筒在吊装时采用吊接在管口对称焊接的四根钢筋进行吊放；完成第一层采空区钢护筒安装后，旋挖钻孔机在钢护筒内进行第二层才空气覆基岩的钻进工作。由于该项工程师在钢护筒内进行的，所以需要根据施工地点的地下水位状况判断使用干孔钻进或者添加适量泥浆钻进，在钻进的过程中需要时刻检测成孔质量，待成孔结束后及时清理空地，确保桩底的沉渣符合标准要求。钢护筒支护情况如下图5所示。

一层采空区钢护筒支护情况 二层采空区钢护筒支护情况

在采空区施工过程中，值得注意的是由于存在采空区，旋挖钻机在钻孔时，根据钻机压力表显示情况，判断是否已进入采空区，及时记录好采空区的具体高度及上下标高，当钻机挖至采空区底后，应停止钻孔。若桩孔存在地下水，则抽水后，详细计算好周边灌注桩采空区的上下标高，采用溜筒，塌落度值为130～150mm、强度为C20并且惨有早强、膨胀剂的混凝土，将周边采空区填充完后，形成桩孔且混凝土标高不再有下降且高出采空区上标高1m后，应停止浇筑混凝土，待混凝土强度达到70%时，再用钻机钻孔在此基础上继续向下钻孔；如再遇采空区，按上述方法继续钻孔填充，直至钻入粗砂岩下1m为止。成孔后在钢筋笼上标出采空区的具置，并上下各延伸2m长，采用6mm厚钢板卷成圆形钢护筒与钢筋笼焊接固定牢靠，护筒外加焊Ф12@100mm的螺旋箍筋进行焊接加固。下钢筋笼后，开始浇筑C30混凝土（塌落度180mm），直至设计标高为止。

（三）桩基检测

首先对穿越采空区桩基础采用高应变动测法检测桩身的完整性，而其余桩基础用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量为100%。由于高、低应变动测对桩基进行检测时不会对检测桩基造成任何损伤，不会改变桩基的使用性能，是一种无损伤检测技术。高应变法是使用重锤锤敲击桩基顶部，产生的应力脉冲信号以波的形式沿着桩基传播，在整个传播过程中，一旦应力脉冲遇到桩基内部结构存在异常或者缺陷的部位就会产生变化，即桩基自身的阻抗变化产生发射波，然后通过安装在桩基顶部的传感器接受反射波，然后通过波动方程求解，计算出桩基的完整程度；低应变法是采用低能量瞬态或者稳态激振方式在桩顶激振，测出桩顶部的速度时程曲线或者速度导纳曲线，通过波动方程求解，计算出桩基的完整程度。

然后对工程桩进行单桩竖向抗压承载力静载试验进行验收，检测数量在同一条件下不应少于3根。试验过程中使用油压千斤顶，加载反力装置需要根据现场的施工条件以及选择配套的单桩竖向反力装置。给每一级施加荷载，然后分别在5、15、30、45、60min这五个时间段测量桩顶的沉降量，以后每隔30min测量一次。检测的标准为每小时内的桩基沉降量不得超过0.1、连续出现两次（从每级荷载施加后的第30min开始，到第三次或者三次以上每30min的沉降观测值计算），当桩顶的沉降标准符合要求是，在进行狭义级荷载检测。检测满足设计要求后，方可进行下道工序的施工。建筑桩基础检测未说明处，严格按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)执行。此外，在遇采空区桩身直径D=1200mm, 纵筋20Ф20，箍筋除满足原设计要求外，还应该在穿越采空区附加钢套筒长度范围内全高加密，设计单桩承载力特征值Q=9640KN。在桩基础施工阶段，设置一台扬程80m直径100的混水泵24小时抽水。

三、结束语

综上所述，钻孔灌注桩是在采空区施工当中的一种常用方法，但是在传统的采空区施工当中，由于采用的是抛石回填冲孔工作，使得在钻孔过程中无法有效的避免泥沙流失这一问题，而且施工过程中很容易出现质量事故必导致更为严重的后果，所以急需要对传统工艺进行优化升级。本文以西山煤电集团（有限公司）官地矿生产调度中心内危楼改造工程为例，在灌注桩遇采空区处理过程中，加装了钢护筒，从而有效地解决了穿越采空区的问题。

参考文献：

[1] 李忠银.斜拉桥深孔钻孔桩施工工艺[J].中国水运(下半月)，2010年01期.

[2] 张晖；张旭.浅析钻孔灌注桩施工质量通病与防治[J].中国科技信息，2010年02期.

[3] 舒翔.浅谈桩基工程施工中的几个问题[J].中国高新技术企业，2010年04期.

[4] 陈腾.基坑开挖支护施工技术探析[J].中国高新技术企业，2010年06期.

[5] 刘杭运；刘先国.复杂环境深基坑控制技术应用实例[J].浙江建筑，2010年01期.