■陳國(guó)幟

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)廣東江門529040）

淺談巖溶地基沖孔樁施工方案

■陳國(guó)幟

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)廣東江門529040）

本文通過(guò)簡(jiǎn)述了佛山市某小區(qū)在沖孔樁在施工過(guò)程中遇到不良地質(zhì)情況，如土洞、溶洞等情況時(shí)所采取的相關(guān)有效措施及應(yīng)注意事項(xiàng)等，供同類工程施工時(shí)參考，并用工程實(shí)例加以說(shuō)明。

沖孔樁 土洞 溶洞 施工處理 注意問(wèn)題

1　前言

在巖溶地區(qū)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，常常遇到不良地質(zhì)的情況：出現(xiàn)巖面與殘積土接觸間的軟弱帶、土洞、溶洞以及基巖在水平和垂直方向的變化較大等。復(fù)雜的地質(zhì)給樁基礎(chǔ)施工造成很大困難，在選用沖孔樁作樁基礎(chǔ)時(shí)，成孔過(guò)程中容易造成偏孔、漏漿、塌孔，導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重的施工安全事故。因此在施工過(guò)程中必須制定有效的預(yù)控方案，才能確保施工順利進(jìn)行。

2　工程實(shí)例

2.1場(chǎng)地地質(zhì)情況

佛山市某小區(qū)擬采用的基礎(chǔ)型式為鉆（沖）孔灌注樁，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁Ra要求大于等于3000kN。

施工圖階段超前鉆查明，在勘探所達(dá)深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地地層自上而下為第四系填土層、粉質(zhì)粘土層、粉砂層、淤泥質(zhì)土層、粉質(zhì)粘土層、粉砂層、中砂層、礫砂層、石炭系（C）石灰?guī)r?，F(xiàn)自上而下分述如下：

（1）第四系土層（Q4）：主要主要由粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、粉砂、中粗砂及礫砂等土層組成，厚度在15.60～57.60m之間，平均厚度為28.01m。

（2）石炭系基巖：灰～深灰色、灰黑色，以石灰?guī)r為主要，局部含炭質(zhì)灰?guī)r夾層，以中厚層為主，夾部分薄層，細(xì)～中晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理較為發(fā)育，按其風(fēng)化程度為中風(fēng)化。

中風(fēng)化石灰?guī)r：灰～深灰色、灰黑色，微晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造（局部為薄層狀），主要礦物成份為方解石，局部含深黑色的泥炭（炭質(zhì)灰?guī)r），裂隙一般發(fā)育，局部較發(fā)育，巖芯多呈短柱狀、柱狀，巖體完整程度為較完整，巖石堅(jiān)硬程度為較軟巖～較硬巖，場(chǎng)地巖溶較發(fā)育，巖溶各向異性明顯，豎向、側(cè)向溶蝕交替出現(xiàn)，沿其巖溶發(fā)育走向、傾向追蹤呈條帶狀分布特點(diǎn)較明顯，以垂直溶蝕為主。經(jīng)統(tǒng)計(jì)鉆孔遇溶洞（土洞）達(dá)189個(gè)，鉆孔遇洞（隙）率38.57%；表明場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育。除了已經(jīng)形成空間形態(tài)的溶隙、溶洞外，地層中還有一些微小溶蝕晶洞發(fā)育，破壞巖體質(zhì)量，降低巖體工程性能。其中土洞9個(gè)鉆孔有揭露，土洞的洞深2.20～16.20m，平均洞深為8.84m；溶洞182個(gè)鉆孔有揭露，溶洞的洞深0.20～16.20m，平均洞深為2.33m。

在如此復(fù)雜地層中進(jìn)行沖孔樁樁基施工，必須有嚴(yán)密的施工組織設(shè)計(jì)及切實(shí)可行的施工方案方可施工。

2.2施工前準(zhǔn)備工作

（1）根據(jù)地質(zhì)鉆探資料及所取的巖芯，分析確定樁位所在巖層中的溶洞及其大小、數(shù)量填充情況等，制定相應(yīng)的技術(shù)方案。

（2）施工前應(yīng)清除表部填土，護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)至原狀土內(nèi)，防止跑漿、漏漿現(xiàn)象，以影響樁基施工質(zhì)量及對(duì)后期基坑開挖產(chǎn)生不良影響；

（3）成立溶洞應(yīng)急搶險(xiǎn)小組，便于在遇到溶洞時(shí)能及時(shí)組織人員進(jìn)行拋填黃泥或粘土包和片石，補(bǔ)充泥漿，避免塌孔事故的發(fā)生，同時(shí)在溶洞區(qū)域施工的樁機(jī)的枕木和走管均需加長(zhǎng)，確保在塌孔事故時(shí)樁機(jī)足夠安全。

2.3施工方案確定

（1）根據(jù)房建的地質(zhì)情況及樁基直徑、深度，采用沖孔樁機(jī)。確定沖孔的施工順序；如遇到塌孔嚴(yán)重的，回填后再隔孔鉆孔的順序施工。

（2）土洞、溶洞處理方法：溶洞處理采用片石黃土回填、鋼護(hù)筒跟進(jìn)(或雙護(hù)筒)、直接回填水泥沖鉆3種理方法。

2.4成孔過(guò)程中的主要施工技術(shù)處理方案

（1）真接回填水泥，如遇到溶洞較小，泥漿滲漏不大，則可以采用直接水泥回填，沖機(jī)配全施工，鉆機(jī)可暫停施工，注意觀察水位變化，及時(shí)補(bǔ)充泥漿．如本法控制不了滲漏，則改用回填黃土及片石。

（2）雙鋼護(hù)筒，對(duì)于溶洞較大或橋位于位于重要建筑物旁邊，采用雙護(hù)筒法成孔。其施工工藝為：施工準(zhǔn)備——沖擊鉆進(jìn)——下沉外鋼護(hù)筒——檢孔——沖擊鉆進(jìn)——跟進(jìn)內(nèi)鋼護(hù)筒(至巖面)——投入粘土及片石——沖擊鉆進(jìn)——清孔——檢孔——安放鋼筋籠——灌注水下混凝土。

（3）雙鋼護(hù)筒施工要點(diǎn)：

①采用雙護(hù)筒法施工，當(dāng)沖孔到進(jìn)入溶洞時(shí)，分層投入粘土和片石，每層厚1m，用小沖程(0.5m～1.0m反復(fù)沖擊，將粘土和片石

擠入溶洞，并可投入水泥燒堿和鋸末，增大孔壁自穩(wěn)能力。取樣測(cè)試泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，泥漿的性能指標(biāo)滿足要求。

②首先用振動(dòng)錘下沉外徑比設(shè)計(jì)樁徑大20cm，壁厚l0mm～12mm的內(nèi)護(hù)筒至基巖面，以防止孔壁坍塌。

③雙護(hù)筒沖擊成孔采用吸泥法清孔，吸泥機(jī)管徑為100mm～150mm。經(jīng)過(guò)3h觀察，孔底沉渣厚度不小于5cm時(shí)，即可停止清孔，灌注水下混凝土。

2.5關(guān)鍵工程施工技術(shù)措施

2.5.1傾斜巖面或遇孤石時(shí)的施工技術(shù)措施

由于巖溶地區(qū)巖面變化極大，巖面變化有可能是陡峭或直立的，例如ZK91號(hào)鉆孔40.50～41.20m巖體半邊己溶蝕，推斷為陡峭溶洞側(cè)壁，當(dāng)采用沖孔樁施工時(shí)，沖孔錘易向軟弱土層或溶洞偏斜，當(dāng)確定己偏斜時(shí)，應(yīng)采取措施修正，如向孔內(nèi)填塊石平衡孔底再進(jìn)行沖孔:拋填厚1.5m～2.0m、粒徑為20cm～30cm的片石，粒徑為10cm左右的碎石和粘土塊，以45cm小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋填厚0.8m～1.0m相同配比的混合物，以80cm的大沖程沖孔，反復(fù)進(jìn)行，直至成孔。否則掏渣清孔后用C20水下混凝土(摻早強(qiáng)劑及速凝劑)封底，封底厚1.5m～2.0m，待強(qiáng)度達(dá)到20MPa后，再繼續(xù)沖孔。

2.5.2穿越土洞、巖面、溶洞時(shí)的施工技術(shù)措施

當(dāng)鉆孔擊穿溶洞頂板薄弱部位時(shí)，頂板較厚部位形成探頭片石和臺(tái)階，出現(xiàn)泥漿急劇下降和鉆頭斜臥在溶洞內(nèi)的現(xiàn)象，立即向孔內(nèi)補(bǔ)充水泥漿，保持孔內(nèi)水頭高度，投放粘土、碎石、片石，采用小沖程沖擊，并減小懸距。每循環(huán)進(jìn)尺5cm～10cm，待填充物完全擠入溶洞內(nèi)后，再加大沖程造孔。若采取上述措施后，孔內(nèi)水位還繼續(xù)下降，則應(yīng)將鉆機(jī)撤離。填平樁孔，再重新布機(jī)鉆孔。

當(dāng)沖孔經(jīng)過(guò)溶洞側(cè)壁時(shí)，易發(fā)生偏孔現(xiàn)象，糾偏極難，此時(shí)投入大塊片石，適當(dāng)降低泥漿比重，回填3m～5m后，用小沖程沖擊，待鉆頭平穩(wěn)后再加大沖程沖孔。

2.5.3漏漿和塌孔時(shí)的施工技術(shù)措施

由于未填充的土洞、溶洞或巖面，常會(huì)發(fā)生漏漿和塌孔現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)采用長(zhǎng)鋼護(hù)筒跟進(jìn)或在短時(shí)間內(nèi)集中拋填片石、粘土、水泥，反復(fù)沖擊，并向孔內(nèi)注漿、補(bǔ)水，保持孔內(nèi)水頭。如出現(xiàn)漏漿與塌孔，采取的措施是提前備料，集中用裝載機(jī)投入，補(bǔ)漿、補(bǔ)水，反復(fù)沖擊成孔。

2.6施工過(guò)程中要注意問(wèn)題

（1）盡量掌握樁位的溶洞、裂隙、樁位所在的位置(建筑物旁邊)情況。在施工過(guò)程中可能會(huì)遇到危險(xiǎn)情況，這就要求現(xiàn)場(chǎng)管理人員及工人對(duì)遇到溶洞時(shí)采取的處理措施十分熟悉，及時(shí)處理溶洞漏漿。在樁基施工時(shí)要準(zhǔn)備充足的相關(guān)材料、機(jī)械，避免出現(xiàn)遇到溶洞時(shí)無(wú)法處理的情況。技術(shù)員、施工員、操作工人都必須對(duì)樁孔地質(zhì)情況十分清楚，對(duì)他們進(jìn)行細(xì)致的技術(shù)交底。

（2）鉆（沖）孔灌注樁施工時(shí)需要配足鋼筋籠長(zhǎng)度，保證混凝土強(qiáng)度；由于樁端持力層位于④4中風(fēng)化石灰?guī)r中，應(yīng)嚴(yán)格控制孔底沉渣厚度，要求不大于5cm，否則，應(yīng)對(duì)地質(zhì)報(bào)告提供的承載力參數(shù)做適當(dāng)折減。

（3）分節(jié)段振打的護(hù)筒長(zhǎng)度應(yīng)為4m左右，護(hù)筒過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短都不好控制護(hù)筒的垂直度及坐標(biāo)，如護(hù)筒直徑大振打護(hù)筒時(shí)不好控制，可用工字鋼燒焊扁擔(dān)輔助施打。每節(jié)護(hù)筒振好后，測(cè)量工程師檢測(cè)護(hù)筒的垂直度及護(hù)筒中心與樁位中心的偏差，護(hù)筒四周的高差應(yīng)控制在2cm以內(nèi)，護(hù)筒中心偏差不能大于5cm。

（4）為防止遇溶洞塌方時(shí)護(hù)筒被埋，沖樁的鋼護(hù)筒用卡環(huán)鎖定在樁架上，到溶洞頂采用小沖程以防埋錘。澆筑混凝土?xí)r，埋管不應(yīng)少于3m，不宜高于6m，且最好不要在溶洞的位置拆管。

（5）由于場(chǎng)地溶洞及土洞發(fā)育，溶洞無(wú)充填及半充填對(duì)沖孔樁施工有一定的影響，主要表現(xiàn)為，當(dāng)擊穿溶洞頂板時(shí)沖孔錘失去阻力繼續(xù)向下墜落，當(dāng)操作人員察覺不到，按正常操作又向上提升沖孔錘時(shí)，向上提升的拉力與還在自由下落的沖孔錘的重力相加，極易造成鋼絲繩扯斷，而造成沖孔錘無(wú)法取回，樁報(bào)廢，需要說(shuō)明的是，這種事故在巖溶發(fā)育地方是多見的，應(yīng)引起重視，因此，在溶洞發(fā)育地段進(jìn)行沖孔樁施工時(shí)，控制好升錘行程和鋼絲繩直徑比較關(guān)鍵，同時(shí)密切觀察漿液情況，當(dāng)發(fā)生跑漿時(shí)(漿液迅速下降)，應(yīng)視為與溶洞貫通。

（6）沖樁時(shí)要經(jīng)常檢查樁孔的垂直度，因?yàn)閹r溶地區(qū)較易偏孔。穿過(guò)溶洞時(shí)樁錘沖程要控制在1m～1.5m，防止卡錘。發(fā)生漏漿要及時(shí)將錘拉起，以防塌方埋錘。

3　結(jié)語(yǔ)

巖溶地基沖孔灌注樁施工，是房建工程工程質(zhì)量、工期和安全控制的關(guān)鍵，根據(jù)不同的巖溶類型及樁基位置，采用相應(yīng)的施工方案和

措施，可有效地保證成樁質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。

本工程北東面約10m為滄江河堤，如發(fā)生塌孔，將會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失，因此樁基采有了雙護(hù)筒及局部灌注水泥漿施工。實(shí)踐證明，采用上述施工方法是可行的、合理的，為巖溶地區(qū)房建基礎(chǔ)施工工程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為以后同類工程施工提供了參考依據(jù)。

沖孔灌注樁承載力與施工質(zhì)量密切相關(guān)，施工時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范、規(guī)程和設(shè)計(jì)要求。

[1]樁基工程手冊(cè)1995.9.

[2]佛山市某小區(qū)巖土工程超前鉆勘察報(bào)告江門地質(zhì)工程勘察院2014.5.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～417～1