王兆明

通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，天津 300400； 收稿日期：2017-12-18； 編輯：張志紅

某水泥廠處于喀斯特地貌巖溶強發(fā)育地區(qū)。設(shè)計階段地質(zhì)勘察報告顯示，鉆孔見洞率為53%，施工階段超前鉆結(jié)果也充分證實了本場地巖溶十分發(fā)育，其中生料庫鉆孔見洞率達61%。現(xiàn)場基槽開挖也顯示了喀斯特地貌特點：水泥庫等車間的基槽開挖后巖面狀如石林，窯中車間開挖后巖層呈現(xiàn)懸崖狀，相鄰幾米遠的巖層高差可達6～7m。基槽開挖巖石狀況見圖1，樁基施工現(xiàn)場情況見圖2。

圖1 基槽開挖巖石狀況（懸崖狀）

1 樁基工程簡介

圖2 樁基施工現(xiàn)場（泥漿護壁）

本工程樁基直徑分為?1 000mm、?600mm兩種，均為嵌巖端承樁，樁端持力層為石灰?guī)r，總樁數(shù)為578根，共分布于10個車間，具體車間樁基情況見表1。

表1 車間樁基情況

設(shè)計入巖深度為1.5D，根據(jù)樁徑及巖石硬度情況，并結(jié)合樁機施工速度，綜合確定?1 000mm樁采用沖擊成孔施工工藝，?600mm樁采用旋轉(zhuǎn)鉆進成孔施工工藝。超前鉆方案采用一樁一孔，并根據(jù)鉆探中顯示出的巖溶發(fā)育及相鄰鉆孔高差情況適當補充鉆孔。

本樁基工程施工由某勘察研究總院承擔，共投入沖擊鉆機23臺、旋轉(zhuǎn)鉆機8臺，歷時兩個半月完成。

2 不同階段樁基數(shù)據(jù)對比

2.1 詳勘-超前鉆兩階段數(shù)據(jù)對比

設(shè)計階段的詳勘鉆孔布置較少，施工階段的超前鉆為一樁一孔（個別位置有補充鉆孔），鉆孔越多，對基巖狀況的判斷越準確。為了解鉆孔數(shù)量對判斷基巖狀況的影響，以設(shè)計詳勘及超前鉆資料為依據(jù)，進行了詳勘、超前鉆兩階段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，分別給出了各車間基巖埋深變化范圍、基巖高差、平均埋深差值等，詳見表2。

由表2可見，對于基巖高差數(shù)據(jù)，超前鉆比詳勘大較多，對于平均埋深數(shù)據(jù)，兩者差值較小。

由于巖溶的復(fù)雜性，即使超前鉆鉆孔數(shù)量較多，少量數(shù)據(jù)仍然不能完全符合巖石真實情況，例如，個別鉆孔可能打入巖間裂隙，造成基巖埋深失真。在實際樁基成孔過程中，也反映出了與超前鉆不符的情況，存在溶洞減少及基巖面標高變化的情況。

2.2 設(shè)計-超前鉆兩階段數(shù)據(jù)對比

為了進行溶洞影響的數(shù)據(jù)對比，以超前鉆資料為依據(jù)，進行了設(shè)計、超前鉆兩階段樁數(shù)據(jù)統(tǒng)計。其中，設(shè)計數(shù)據(jù)未計入溶洞影響，超前鉆數(shù)據(jù)計入了溶洞影響，兩階段的總樁長、入巖總長度、預(yù)估混凝土量對比見表3、4。

針對表3、4給出的相關(guān)數(shù)據(jù)，如：總樁長、入巖總長度的超前鉆與設(shè)計比值，鉆孔見洞率及最大溶洞等，分析如下：

表2 詳勘-超前鉆兩階段基巖埋深及高差數(shù)據(jù)對比*

表3 設(shè)計-超前鉆兩階段樁基數(shù)據(jù)對比（1）*

表4 設(shè)計-超前鉆兩階段樁基數(shù)據(jù)對比（2）*

（1）總樁長數(shù)據(jù)中超前鉆與設(shè)計比值為1.46，也就是說受溶洞影響后的總樁長是未考慮溶洞時的1.46倍，可見本工程樁基受溶洞影響很大。值得注意的是，比值1.46與樁的長度及巖溶情況兩個要素有關(guān)，本工程各車間平均樁長范圍在6.9～16.4m，樁長總體上偏短，溶洞影響的相對占比就大。

（2）入巖總長度數(shù)據(jù)中超前鉆與設(shè)計比值為4.1，即受溶洞影響后的入巖總長度是未考慮溶洞時的4.1倍，此比值直接反映了溶洞發(fā)育情況，比總樁長比值更有參考價值。

（3）本場地石灰?guī)r鉆孔見洞率為47%，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，見洞率＞30%為巖溶強發(fā)育等級。另外，超前鉆結(jié)果顯示，本場地石灰?guī)r中可能存在較大溶洞，例如：原料粉磨可能有13m高的充填溶洞，生料庫可能有9m高的空溶洞，必須做好溶洞處理預(yù)案。

2.3 成孔-超前鉆兩階段數(shù)據(jù)對比

由于樁徑遠大于超前鉆孔直徑，因此超前鉆的結(jié)果還不能完全反映樁孔及周圍巖石的情況。樁長的調(diào)整，不論是加長還是縮短，均是以樁基施工記錄為新的依據(jù)，所以，應(yīng)充分分析超前鉆結(jié)果及樁基施工記錄，并實時作出新的判斷。樁長調(diào)整要充分考慮相鄰樁孔的孔底深度，控制高差，以確保安全為原則。本工程樁基成孔過程中主要出現(xiàn)了以下情況：樁端遇到裂隙、嚴重傾斜巖層、溶洞減少、巖面變淺等，這些情況均引起了樁長調(diào)整，具體見表5。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)對比，可得出以下結(jié)果：

詳勘-超前鉆兩階段的平均埋深接近，因此在工程前期工程量估算時，地勘中的平均埋深更有參考利用價值。

設(shè)計-超前鉆兩階段的入巖總長度，超前鉆與設(shè)計比值為4.1，即受溶洞影響后的入巖總長度是未考慮溶洞時的4.1倍，此比值直接反映了溶洞發(fā)育對入巖工程量的影響。

表5 成孔-超前鉆兩階段樁基數(shù)據(jù)對比*

成孔-超前鉆兩階段的樁深對比中，成孔階段有23個孔進行了調(diào)整，占?超前鉆總樁數(shù)的3.9%，樁長共調(diào)整減少了87.5m，占超前鉆總樁長的1.6%。

3 溶洞處理預(yù)案

從超前鉆施工勘察情況來看，場地內(nèi)溶洞、裂隙發(fā)育，大部分樁孔有溶洞、裂隙且漏水嚴重，多數(shù)溶洞內(nèi)充填著可塑粘土、軟塑粘土，少量空洞。本區(qū)域溶洞發(fā)育特征主要為垂直發(fā)育，一般為近于垂直的溶隙，個別溶洞呈串珠狀，水平溶蝕不發(fā)育，鉆孔中所發(fā)現(xiàn)的溶洞多以垂直溶隙為主，未發(fā)現(xiàn)大型溶洞群。根據(jù)超前鉆勘察資料，結(jié)合當?shù)厥┕そ?jīng)驗，對場地內(nèi)不同規(guī)模、不同性狀的溶洞擬采取的處理措施見表6。

表6中的處理方法只是一種預(yù)案，溶洞情況千差萬別，施工時應(yīng)根據(jù)實際情況選取最合適的措施進行及時處置。對于需要處理的溶洞樁孔，施工組織要緊湊，施工速度應(yīng)加快，盡量縮短成孔、待灌、灌注時間。

4 樁基施工中的問題及處理

（1）樁基成孔前超前鉆孔的補充

避免“一孔之見”，要結(jié)合相鄰鉆孔的持力巖層深度，盡量將相鄰樁底的高差控制在一倍樁間距范圍內(nèi)。在懸崖處時，樁端擴散角內(nèi)均應(yīng)為連續(xù)穩(wěn)定巖體，以保證樁外有一定厚度的巖體。因此，為進一步查明懸崖、溶洞范圍等特殊情況，先前制定的超前鉆布孔方案需要隨著超前鉆施工進程進行調(diào)整。本工程在超前鉆過程中，遇到了懸殊高差、大溶洞等不利情況，均在其周圍補做了超前鉆孔。

（2）短樁的處理

巖面高低起伏、落差很大，巖面至承臺底面的距離也就長短不一，有的很短，就形成了短樁。據(jù)有關(guān)資料介紹，同一承臺下樁長不同，受力不同，甚至差別很大。短樁由于剛度大，受力更加復(fù)雜，承受更大的剪力，易出現(xiàn)脆性的剪切破壞等。短樁是天然形成的，很難通過改變巖面來增加樁長，所以設(shè)計中應(yīng)采取必要的措施，例如，有些情況可采取增加樁基配筋的方法來提高短樁的結(jié)構(gòu)附加承載能力；有些情況因樁太短而改變了樁的受力特性，需要重新對樁身進行設(shè)計受力分析；個別情況需特別處理，甚至更改設(shè)計方案。

（3）沖擊成孔中的問題

本工程場地處在喀斯特地貌區(qū)域，很少見平整基巖面，因此成孔過程中遇到較多的問題是傾斜巖面無法成孔，甚至損傷沖擊鉆頭，處理方法是：拋填片石，目的是消除傾斜巖面，重新沖擊成孔；沖擊時，采用低沖程慢沖擊，不求速度，有的樁孔甚至多次拋填片石才會達到糾正效果。另外，除了拋填片石方法外，也可采用灌注混凝土方法，要根據(jù)實際情況選擇。

（4）混凝土灌注中的問題

表6 溶洞處理預(yù)案

混凝土灌注過程中出現(xiàn)最多的問題主要集中在漏漿、混凝土超量、兩樁連通等。漏漿的處理方法是拋填粘土，堵塞裂隙，注意觀察泥漿液面變化情況；混凝土超量的處理方法是判斷溶洞及裂隙的情況，及時補充混凝土，注意觀察樁頂下沉情況；兩樁連通的處理方法是兩樁同時灌注，注意兩樁間的相互影響。

5 結(jié)語

處在喀斯特地貌中的巖溶十分復(fù)雜，樁基實施方案需要根據(jù)施工超前鉆及成孔過程中對巖溶的重新判斷進行實時調(diào)整。所以，巖溶強發(fā)育場地中的樁基工程實施步驟較多，主要有：設(shè)計詳勘、樁基設(shè)計方案、施工超前鉆、依據(jù)超前鉆確定樁長、溶洞處理預(yù)案、成孔及問題處理、灌注及問題處理、樁基檢測。在這些步驟中，依據(jù)超前鉆確定樁長是最重要的承上啟下的一步，現(xiàn)場工程師需要根據(jù)樁孔及相鄰鉆孔綜合分析確定樁長；成孔及問題處理也是要重點關(guān)注的一步，要根據(jù)成孔過程實時接受成孔中的信息，依據(jù)成孔對巖層的具體反饋來調(diào)整樁長。因此，巖溶強發(fā)育場地中的樁基，部分樁的長度只有在成孔完成后才能最終確定?！?/p>