李文建

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

1 工程概況

1.1 項目介紹

武九客專里程DK137+953.51～DK138+230.75，長1232.52m（DK138+855.36=DK137+900，長鏈955.36m），前接富水特大橋，后接朱家湖特大橋，屬于巖溶路基、膨脹土路塹；設(shè)計為挖方路塹，線路左側(cè)設(shè)置有抗滑樁及樁間擋土板，樁（中～中）間距均為6.0m，截面為1.75m×2.5m，樁長11～13m，樁靠線路側(cè)邊緣距股道Ⅰ線中線的距離為20.1m，共設(shè)置120根抗樁，擋土板采用矩形截面，擋土板掛板高度2.5m～7.0m，樁身采用C35混凝土灌注，擋土板采用C35混凝土預(yù)制，采用人工挖孔灌注成樁工藝施工。

1.2 水文地質(zhì)情況

本段路基位于崗丘地區(qū)，地面稍起伏，自然標(biāo)高為26～44m，相對高差約18m，地表植被發(fā)育，多旱地；工程地質(zhì)以粉質(zhì)粘土、粉砂巖、角礫巖、灰?guī)r為主；地表水不發(fā)育，地下水發(fā)育；其中有963.24m路基基底為覆蓋型巖溶發(fā)育地段，線巖溶率為8%；局部巖層中多發(fā)育較大型溶洞，溶洞內(nèi)多為充填滿粉質(zhì)黏土及砂層，局部為空洞。

2 施工常見問題

在巖溶發(fā)育的地層進(jìn)行樁基施工，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖面參差不齊，溶洞有軟塑、流塑填充物或空洞等情況，不可預(yù)見因素多，施工難度大，這是制約施工工期、威脅安全、影響工程質(zhì)量的技術(shù)難題［1］，因此挖孔樁樁基在施工中易遇到以下施工問題：

（1）洞內(nèi)有流塑狀的填充物時，若采用人工挖孔樁，易出現(xiàn)坍孔、突水突泥的問題。

（2）巖溶發(fā)育地區(qū)地下承壓水，人工挖孔樁在挖穿基巖層時，樁底會大量涌水，易發(fā)生施工安全事故。

（3）挖孔樁底部有較大溶腔，挖孔樁施工過程中易發(fā)生塌落，造成人員傷亡事故。

3 挖孔樁施工

3.1 挖孔樁施工工藝流程

如圖1所示。

3.2 主要工藝控制措施

3.2.1 樁頂覆蓋層開挖

按照施工圖的要求，測量人員放出樁基開挖的開口線，開挖灌注樁頂部的覆蓋層，形成施工平臺，開挖過程中，嚴(yán)格按照測量高程進(jìn)行施工。

圖1 挖孔樁施工工藝流程圖

3.2.2 測量放線

采用全站儀測放樁位，埋設(shè)十字護(hù)樁，十字護(hù)樁必須用砂漿或混凝土防護(hù)，以備開挖過程中對樁位隨時進(jìn)行檢驗。

3.2.3 樁身開挖

樁身開挖，采用人工分段開挖，每開挖1m深度后，立即進(jìn)行護(hù)壁鋼筋的安裝和混凝土澆筑，待護(hù)壁混凝土澆筑3～4h后，再進(jìn)行下部開挖。

（1）人工挖樁。樁基土方開挖采用人工使用羊鎬、鐵鍬進(jìn)行開挖，裝吊桶提出。進(jìn)入基巖或者遇到孤石后，采取小型松動爆破，分解孤石或基巖，然后人工撬挖，裝吊桶提出。

（2）棄碴提升、運輸。在孔口安裝小型的提升機，利用1t卷揚機進(jìn)行提升，0.2m3提升吊桶采用1mm厚的鋼板焊制，要求吊耳、提升鋼絲繩必須具備足夠的強度，另外，卷揚機的鎖定裝置必須完好，以保證提升過程中的安全。樁基開挖棄碴暫時堆積于施工臨時便道外側(cè)，待堆積一定數(shù)量后用裝載機配自卸汽車運輸至棄碴場。

（3）排水、照明等。因樁基全部位于巖溶地區(qū)，所以開挖過程中的滲水量較大，施工前應(yīng)準(zhǔn)備足夠的潛水泵以及排水軟管、電纜等排水設(shè)施和材料，開挖過程中的滲水應(yīng)及時排除，以免影響施工進(jìn)度和樁基護(hù)壁的穩(wěn)定［2］。

開挖過程中應(yīng)經(jīng)常檢查開挖偏移誤差，嚴(yán)禁欠挖并控制超挖。

3.2.4 鎖口施工

鎖口施工，樁孔開挖1.7m后，施作鎖口，鎖口采用C20混凝土，高出地面30cm。

3.2.5 護(hù)壁混凝土施工

（1）護(hù)壁混凝土分節(jié)澆筑，一邊開挖樁基一邊施工護(hù)壁，每段護(hù)壁高度為100cm。在樁基開挖前，首先根據(jù)施工圖加工定型鋼模以及定型木支撐，便于現(xiàn)場支立。

（2）樁基開挖斷面檢查，人工開挖樁基1m深度后，在軟弱圍巖地段及巖層分界面處可適當(dāng)縮小護(hù)壁高度。利用吊錘進(jìn)行檢查，樁基位置、護(hù)壁厚度。

（3）鋼筋綁扎，開挖斷面測量合格后，立即進(jìn)行鋼筋綁扎施工，綁扎鉛絲采用20#，梅花型綁扎。嚴(yán)格按照設(shè)計要求的數(shù)量和規(guī)格綁扎，鋼筋安裝完畢，經(jīng)質(zhì)檢工程師驗收合格后，進(jìn)入下一道工序施工。

（4）支立模板，按照設(shè)計支立模板，并加固。安裝過程中，采用吊錘檢查模板位置，模板偏差應(yīng)小于2cm。模板支立合格后，將模板與基坑底部的縫隙封堵嚴(yán)密，以免護(hù)壁混凝土澆筑時造成漏漿，影響混凝土質(zhì)量，兩節(jié)模板之間預(yù)留10cm以利澆筑混凝土。

（5）混凝土澆筑，為了加快施工進(jìn)度，護(hù)壁混凝土采用早強工藝，即加入速凝劑，速凝劑摻量為膠凝材料的4%，具體摻量根據(jù)試驗確定?；炷猎诨炷涟韬驼炯邪柚疲捎没炷翑嚢柢囘\輸至灌注現(xiàn)場。入倉前，在井口位置固定好溜筒的進(jìn)料口，然后續(xù)接溜筒至澆筑倉面位置，并固定牢固。澆筑時，一邊將混凝土溜入倉面，一邊人工拋灑速凝劑，每30cm采用插入式振搗器振搗一次。

（6）拆模，混凝土澆筑完畢，待3～4h后，即可拆除模板進(jìn)行下一循環(huán)樁基開挖施工。

3.2.6 樁基鋼筋混凝土施工

3.2.6.1 灌注樁混凝土澆筑施工程序

施工準(zhǔn)備→樁孔驗收→鋼筋安裝→驗收→下入溜筒（或者導(dǎo)管）→混凝土澆筑→澆筑結(jié)束。

3.2.6.2 灌注樁混凝土澆筑的主要施工方法

（1）施工準(zhǔn)備。

主要包括鋼筋加工、制作，串筒和鋼導(dǎo)管的制作及安裝。當(dāng)采用水下砼澆筑時，鋼導(dǎo)管連接應(yīng)安裝橡膠墊圈，防止?jié)B水。導(dǎo)管頂部安裝進(jìn)料口，方便混凝土送入導(dǎo)管。當(dāng)采用常規(guī)方法澆筑時，可直接采用串筒澆筑，同時混凝土應(yīng)振搗密實。

（2）樁孔驗收。

挖孔達(dá)到設(shè)計深度，即嵌入基巖3m經(jīng)過釬探確認(rèn)無溶洞發(fā)育，經(jīng)過監(jiān)理工程師驗收確認(rèn)后，應(yīng)利用人工將孔底修理平整，并清除孔底松散的石碴、沉淀物等雜物。

（3）鋼筋籠制作及安裝。

樁身鋼筋施工，挖孔樁開挖至基底標(biāo)高后，檢查樁頂?shù)刭|(zhì)情況是否與設(shè)計相符，滿足設(shè)計要求后，開始在樁孔原位綁扎鋼筋籠，鋼筋在加工場制作，運至現(xiàn)場綁扎。

（4）驗收。

鋼筋安裝完畢后，及時進(jìn)行鋼筋安裝偏差、焊縫工藝、保護(hù)層等進(jìn)行檢查，并再次對樁底進(jìn)行排水、清理，直至滿足設(shè)計以及規(guī)范要求，自檢合格后，申請監(jiān)理工程師驗收，以便進(jìn)行混凝土的澆筑施工。

（5）安裝串筒或者導(dǎo)管。

驗收合格后，在繼續(xù)排水的前提下，安裝串筒或者導(dǎo)管。根據(jù)規(guī)范要求，當(dāng)自孔底及孔壁滲入的地下水的上升速度較?。ㄐ∮?mm/min）時，可以采用常規(guī)的施工工藝，即串筒輸送混凝土，振搗器振搗密實。

當(dāng)滲水量超過規(guī)范要求時，采用水下灌注混凝土樁的方法，即導(dǎo)管輸送混凝土，一邊澆筑一邊按照規(guī)范要求提升導(dǎo)管。采用吊車起吊安裝導(dǎo)管，人工螺栓連接，直至導(dǎo)管底部安裝至孔底。然后將導(dǎo)管固定在孔口位置，安裝導(dǎo)管頂部的進(jìn)料口。為了保證混凝土澆筑時周邊混凝土可以均勻上升，要求將導(dǎo)管安裝在樁孔中心位置。

（6）混凝土澆筑。

對于滲水較小的灌注樁采用常規(guī)的混凝土澆筑工藝。當(dāng)滲水加大時，首先采用水下灌注混凝土施工方式，直至混凝土澆筑表面超出地下水位后，排除混凝土澆筑表面的積水，將導(dǎo)管拔出混凝土，改用常規(guī)混凝土澆筑工藝?；炷翝仓r，將混凝土攪拌運輸車開至需要澆筑的樁基位置，將運輸車卸料口對準(zhǔn)串筒（或者導(dǎo)管）進(jìn)料口，直接卸料入倉。

①水下混凝土澆筑。在灌注混凝土開始時，首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度（≥1.0m）和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。在整個灌注時間內(nèi)，出料口應(yīng)伸入先前灌注的混凝土內(nèi)至少2m，以防止泥漿和水沖入管內(nèi)，且不得大于6m。灌注過程中，經(jīng)常測量孔內(nèi)混凝土面層的高程，及時調(diào)整導(dǎo)管出料口與混凝土表面的相對位置，并始終予以嚴(yán)密監(jiān)視，導(dǎo)管應(yīng)在無水進(jìn)入的狀態(tài)下填充?；炷翍?yīng)連續(xù)澆筑，直至灌注的混凝土頂面高程達(dá)到圖紙規(guī)定或者監(jiān)理工程師確定的截斷高度方可停止?jié)仓?，以保證截斷面以下的全部混凝土均達(dá)到強度標(biāo)準(zhǔn)。

②常態(tài)混凝土澆筑。在開始灌注混凝土?xí)r，串筒底部至孔底應(yīng)有1～1.5m的距離，為了防止混凝土離析，不得大于2.0m。串筒宜布置在樁孔中心位置，混凝土在串筒中自由墜落。開始灌注混凝土?xí)r，孔底積水應(yīng)盡量排干，灌注速度盡可能加快，使混凝土對孔壁的側(cè)壓力盡快大于滲水壓力，以防地下水滲入孔內(nèi)。為了切實保證混凝土澆筑密實，每層厚度控制在100cm左右振搗一次，采用插入式振搗器振搗。澆筑過程中，一邊澆筑一邊提升并摘除溜筒。

3.3 挖孔樁施工注意事項

（1）挖孔時，應(yīng)注意施工安全。挖孔工人必須配有安全帽、安全繩，必要時搭設(shè)掩體。提取土碴的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚機等機具應(yīng)經(jīng)常檢查。井口圍護(hù)高出地面200～300mm，防止土、石、雜物落入孔內(nèi)傷人。挖孔土碴應(yīng)堆于井口3m以外距離，以免增大井壁土體荷載危及井壁安全。挖孔工作暫停時，井口必須罩蓋。挖孔時，如孔內(nèi)的CO2含量超過3%或孔深超過10m時，采用機械通風(fēng)。

（2）孔內(nèi)巖石需爆破時，采用淺眼爆破法，嚴(yán)格控制炸藥用量，并在炮眼附近加強支撐和護(hù)壁，防止震塌孔壁。孔內(nèi)經(jīng)爆破后，先通風(fēng)排煙，經(jīng)檢查無毒氣后，施工人員方可下井繼續(xù)作業(yè)。

（3）孔內(nèi)照明必須采用安全電壓。

（4）護(hù)壁模板拆除應(yīng)視混凝土強度增長情況通過試驗確定，并不得小于3～4h。

（5）為了加快施工進(jìn)度，護(hù)壁混凝土采用早強工藝，即加入速凝劑，速凝劑摻量為膠凝材料的4%，具體摻量根據(jù)試驗確定。

（6）因為樁基全部位于巖溶地區(qū)位置，所以開挖過程中的滲水量較大，應(yīng)該提前準(zhǔn)備足夠的潛水泵以及排水軟管、電纜等排水設(shè)施和材料，開挖過程中的滲水應(yīng)及時排除，以免影響施工進(jìn)度和樁基護(hù)壁的穩(wěn)定。

4 巖溶地區(qū)挖孔樁施工影響因素

巖溶地區(qū)因地質(zhì)情況的復(fù)雜性和超前地質(zhì)預(yù)報措施的局限性，在施工前很難準(zhǔn)確預(yù)報樁孔的地質(zhì)情況，孔樁施工中面臨著諸多不確定因素，挖孔施工也就面臨諸多困難。

4.1 巖溶地區(qū)挖孔樁面臨的主要問題

（1）巖溶發(fā)育地段“流砂”問題，樁身開挖遇“流砂”地層時，開挖難以成孔，孔壁周圍的軟塑狀填充物隨開挖不斷涌入孔內(nèi)，有時即使通過后，護(hù)壁砼又被擠裂破壞，無法成孔。

（2）挖孔過程中如遇空溶洞，事先沒有制定預(yù)案開挖施工中樁底部突然塌陷，給施工帶來嚴(yán)重的安全風(fēng)險。

（3）樁孔底部或周邊存在承壓水，樁孔開挖后，剩余巖盤破壞，發(fā)生突涌水、涌泥災(zāi)害。

（4）巖溶富水地段，樁孔開挖過程中，地下水不斷滲流入孔樁內(nèi)，鉆孔開挖困難。

4.2 巖溶地區(qū)挖孔樁施工措施

（1）堅持“先探后掘，預(yù)案先行”的施工原則，巖溶地區(qū)挖孔樁，每根樁都要施作超前地質(zhì)鉆探，探明樁身的地質(zhì)情況并保證樁底落在穩(wěn)定基巖上（要求基巖厚度不小于3m）。

（2）超前注漿預(yù)處理：為防止挖孔時突發(fā)突泥、流砂等現(xiàn)象，通常在挖孔樁施工前對抗滑樁外圍2m范圍內(nèi)進(jìn)行超前注漿預(yù)處理，同時起到止水帷幕作用。采用注漿泵注入純水泥漿封堵，利用漿液的流動性，在壓力作用下，充滿空洞及裂隙。注漿時要控制好注漿量；當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計量或頂部返漿后，上拔注漿鉆桿，直至結(jié)束；

若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況先灌注中粗砂或稀的水泥砂漿對溶蝕腔體進(jìn)行充填，再采用水泥漿液或雙液注漿，全充填溶洞一般采用單液注漿。

①純水泥漿∶水灰比0.6∶1～1∶2，常用水灰比1∶1，的純水泥漿用于全填充巖溶及巖溶孔土層部分注漿。

②水泥砂漿∶水∶水泥∶砂=0.6∶1.0∶1.0，用于無填充物的大溶洞。

③水泥水玻璃漿：溶巖連續(xù)灌漿15t仍不見灌漿壓力上升或吸漿量下降及地表冒漿等情況，采用提高漿液濃度或雙液壓漿措施。雙液壓漿時采用水泥漿與水玻璃之體積比1：0.08；水玻璃波美度為38°～43°Be，模數(shù)2.4～3.0。

在規(guī)定的注漿壓力下，注漿壓力持續(xù)在0.2MPa不變，孔段吸漿量小于0.6L/min，單孔注漿量達(dá)到平均注漿量1.5～2.0倍，且進(jìn)漿量明顯減少時，延續(xù)30min即可結(jié)束注漿。為了保證注漿壓力或注漿過程的連續(xù)性，加壓注漿前進(jìn)行必要的封孔措施。

（3）“流砂”地段挖孔施工，為確保施工順利采取減小護(hù)壁高度和預(yù)先防護(hù)措施，減小每節(jié)護(hù)壁的高度，加大支護(hù)頻度，在“流砂”地段每0.5m，甚至更小，施作一次護(hù)壁。預(yù)先防護(hù)措施，在開挖施工前，先將Φ25鋼筋沿孔樁四周插打入開挖地層，鋼筋長1～1.5m，間距20cm，鋼筋上端頭露出開挖面，并在外露端頭設(shè)一環(huán)架立箍筋，箍筋采用Φ20鋼筋，用以支撐插打的鋼筋，限制其向孔內(nèi)擠入。挖土開挖時，隨開挖在插打鋼筋外側(cè)塞填稻草把，限制“流砂”向孔內(nèi)擠入，開挖深50cm后，立即施作護(hù)壁鋼筋砼，逐層開挖，直至穿過“流砂”段?！傲魃啊倍尾扇〖訌娮o(hù)壁措施，增加鋼筋數(shù)量，相鄰節(jié)鋼筋搭接長度不小于30cm［3］。

（4）結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報，若抗滑樁底部有較大溶腔時，需在樁基施工過程中進(jìn)行跟蹤處理，當(dāng)揭穿溶洞頂板時，可以填片石將溶洞基本填至飽滿，再灌填底標(biāo)號混凝土，待混凝土達(dá)到一定強度、樁孔孔壁穩(wěn)固后在繼續(xù)施工；

（5）巖溶地區(qū)，由于巖溶發(fā)育存在復(fù)雜性及隱伏性，所以有時一孔一探的勘察手段并不能完全揭示該孔樁的實際地質(zhì)情況。對于空溶洞及承壓水塌陷及突涌水、涌泥的災(zāi)害，除在開挖前超前鉆探外，為確保施工安全，在開挖過程中，需施作加深炮孔（深5m），進(jìn)一步探查孔樁地質(zhì)情況，樁基開挖過程中密切觀察周圍地表沉降、滲水、水位變化、落渣和護(hù)壁砼等情況，防止異常情況發(fā)生。

5 結(jié)束語

挖孔樁施工工藝因其具有工程造價低廉、施工現(xiàn)場無噪聲干擾、孔徑不受施工機具的限制，可隨需要控制、成孔質(zhì)量可直接觀測、施工時與其他施工方法相比可以縮短工期、混凝土灌注質(zhì)量容易保證等優(yōu)點，因此，在國內(nèi)外工程建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。實踐證明只要在施工過程中加強超前鉆探，預(yù)先探明地質(zhì)情況，同時結(jié)合超前預(yù)注漿及加強鋼筋混凝土護(hù)壁等措施可以廣泛在地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶地區(qū)使用。

［1］ 蔣學(xué)文. 巖溶地區(qū)樁基施工風(fēng)險分析及應(yīng)對措施［J］. 建筑施工，2012，（10）：11-14.

［2］ 張威. 淺析巖溶地區(qū)樁基施工技術(shù)措施［J］. 土工基礎(chǔ)，2012，（05）：19-21.

［3］ 韓貴雷. 圍壓對破裂巖體注漿加固效果影響分析［J］. 工程勘察，2012，（09）：44-46.