馮健宗，戚玉亮，陳帥光，張龍?jiān)?/p>

（1、廣東億德興工程建設(shè)有限公司 廣州 510030；2、廣州市建筑科學(xué)研究院新技術(shù)開發(fā)中心有限公司 廣州 510663；3、廣州建筑產(chǎn)業(yè)研究院有限公司 廣州 510663；4、廣州大學(xué) 廣州 510006）

0 引言

近年來，城市建設(shè)范圍的不斷擴(kuò)大，現(xiàn)階段的地下工程，不可避免地會(huì)遇到各種各樣的復(fù)雜地質(zhì)。為保證工程的安全及質(zhì)量，首先都會(huì)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行一次全面的鉆孔勘察，在充分了解工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，依據(jù)勘察報(bào)告制定良好的施工方案，確保施工過程的安全、快速、高質(zhì)。

在眾多不良地質(zhì)中，以巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況最為復(fù)雜。巖溶地區(qū)的樁基礎(chǔ)工程，若處理不當(dāng)，極易引發(fā)卡鉆、埋鉆、地面塌陷等安全、質(zhì)量問題?，F(xiàn)階段的巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)工程大多都采用沖孔樁機(jī)成孔，沖孔樁機(jī)的沖擊鉆孔技術(shù)對(duì)不均勻地層具有良好的適應(yīng)性，樁機(jī)整體穩(wěn)定性好，抓地力強(qiáng)，具有優(yōu)良的抗震性能。但沖孔樁機(jī)成孔速度慢，為保證工程進(jìn)度，在巖溶地區(qū)的施工，一般都是采用旋挖灌注樁與沖孔灌注樁相結(jié)合的方式。本文基于某巖溶區(qū)基礎(chǔ)工程灌注樁施工案例，分析了巖溶地區(qū)的灌注樁施工工藝、成樁質(zhì)量的控制措施［1-5］及其溶洞的處理方法［6-8］。

1 工程概況

某項(xiàng)目總用地面積約為24 177.40 m。東側(cè)為某地質(zhì)大隊(duì)，南側(cè)為樂誼路，西側(cè)為星巖三路，北側(cè)為東方花園。地面不平整，起伏較大（孔口高程約為1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)73.61～100.95 m）。擬建33 層高層住宅樓3棟，30 層高層住宅樓2 棟，3 層商業(yè)配套（商業(yè)樓及售樓部）1 棟，3 層幼兒園 1 棟，3 層安置用房 1 棟；另設(shè)有地下室1～2 層，占地面積約為3 587 m2。根據(jù)野外鉆孔鑒別，場(chǎng)地土層自上而下劃分如下：第四系人工填土層，層厚 0.50～6.00 m；坡積層，層厚 2.10～7.50 m；殘積土層，層厚2.90～35.20 m；全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，層厚1.50～25.20 m；強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，層厚3.70～55.50 m；粉質(zhì)黏土層（溶洞夾雜）層厚2.00～13.40 m；微風(fēng)化灰?guī)r層，層厚 0.10～7.70 m。

總體上看，本項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)地層分布規(guī)律強(qiáng)，基巖頂面分布較穩(wěn)定，需要注意的是基巖風(fēng)化程度不均勻，風(fēng)化面界限變異性較大。樁基采用鉆（沖）孔灌注樁，為摩擦端承樁，直徑分為1 000 mm、1 200 mm，共計(jì) 500 條。

2 灌注樁施工工藝

本工程的地質(zhì)情況復(fù)雜主要是由于溶洞的存在，依據(jù)勘察報(bào)告，可初步劃分出溶洞與非溶洞區(qū)域?；趯?duì)工期、成本等因素考慮，巖溶發(fā)育地區(qū)采用沖孔樁，而非溶洞區(qū)域采用旋挖樁成孔方式進(jìn)行施工。圖1為灌注樁施工流程。

圖1 灌注樁工藝流程圖Fig.1 Process Flow Chart of Cast-in-place Pile

2.1 平整場(chǎng)地、填筑便道

做好場(chǎng)地的“三通一平”工作，開工前探明地下障礙物及地下管線，并做好標(biāo)記［2］。鋪設(shè)機(jī)械進(jìn)場(chǎng)道路，在軟土區(qū)加入碎石并鋪設(shè)鋼板，方便機(jī)械施工，杜絕安全隱患。提前規(guī)劃好鋼筋加工場(chǎng)地，及混凝土運(yùn)輸?shù)缆贰?/p>

2.2 鉆孔前施放樁位點(diǎn)

提前進(jìn)行樁位放樣，做好顯眼標(biāo)記，并在周圍設(shè)置一定的防護(hù)。多人復(fù)測(cè)保證樁位放樣點(diǎn)位置準(zhǔn)確。

2.3 設(shè)置護(hù)筒

依據(jù)樁位放樣點(diǎn)埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒要求內(nèi)徑大于鉆頭100 mm，其深度視具體地質(zhì)情況而定。護(hù)筒中心應(yīng)盡量與樁位中心重合并保持垂直，橫向偏差在50 mm以內(nèi)，傾斜度在1%內(nèi)，放置后充填粘土固定。

2.4 泥漿制備

樁機(jī)開孔前，應(yīng)提前挖好泥漿池，通過試驗(yàn)樁確定本工程地質(zhì)情況下的泥漿比重、稠度。用功率合適的泥漿泵將泥漿液泵入鉆孔，形成循環(huán)，達(dá)到隨時(shí)補(bǔ)漿的效果。

2.5 鉆進(jìn)成孔

前期準(zhǔn)備工作完成后，鉆機(jī)即可就位開始鉆進(jìn)。剛開始鉆進(jìn)時(shí)速度要慢，即在距離孔口小于8 m 深度范圍內(nèi)，鉆進(jìn)過程中要保持垂直，慢速鉆進(jìn)可及時(shí)糾偏。特別注意在巖溶區(qū)域，使用沖孔樁機(jī)施工接近溶洞時(shí)，應(yīng)減小沖程，防止將溶洞結(jié)構(gòu)破環(huán)，出現(xiàn)地層塌陷情況?，F(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)鉆孔圖如圖2所示。

圖2 樁機(jī)鉆孔圖Fig.2 Bored Drawing of Pile Machine

2.6 終孔和第一次清孔

當(dāng)鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在放置鋼筋籠前要進(jìn)行第一次清孔。清孔方式依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和規(guī)范要求而定，如可采用泥漿凈化裝置處理泥漿含砂率較高的孔底沉渣。根據(jù)規(guī)范要求，清孔標(biāo)準(zhǔn)為：灌泥漿的相對(duì)密度 1.03～1.10，粘度 17～20，含砂率＜2%，膠體率＞98%。

2.7 鋼筋籠制作安裝

一次清孔完成后，吊放鋼筋籠。因樁長(zhǎng)過大而需要焊接的鋼筋骨架可在井口分段焊接，單面焊接長(zhǎng)度不小于10d（d 為鋼筋直徑），多端焊接時(shí)焊接位置應(yīng)錯(cuò)開。鋼筋籠外側(cè)每隔2 m 深度處需設(shè)置4 個(gè)墊塊，墊塊厚度等于樁體的保護(hù)層厚度。鋼筋籠的制作與安裝如圖3所示。

圖3 鋼筋籠制作安裝圖Fig.3 Fabrication and Installation Drawing of Reinforcement Cage

2.8 導(dǎo)管安裝及二次清孔

鋼筋籠吊放完成后直接吊放導(dǎo)管，導(dǎo)管為螺旋接口，規(guī)格可依據(jù)實(shí)際情況選用。本項(xiàng)目采用壁厚5 mm的無縫鋼管，直徑250 mm。導(dǎo)管安裝完畢，再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度，沉渣厚度應(yīng)滿足相關(guān)要求，如沉渣厚度超出規(guī)范要求，則利用導(dǎo)管換漿進(jìn)行第二次清孔。

2.9 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注是影響成樁質(zhì)量的關(guān)鍵工藝，灌注前，應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行塌落度試驗(yàn)，塌落度符合標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行灌注。灌注時(shí)，保證導(dǎo)管埋入混凝土中不小于2 m，并定時(shí)抽插振動(dòng)導(dǎo)管。

3 樁體質(zhì)量控制及溶洞處理

巖溶樁基施工采取“先長(zhǎng)樁后短樁、先外圍樁后中間”的方法，同時(shí)按照先易后難的總體施工原則，即把巖面情況較平、無溶洞或只有單只小溶洞的樁基先施工成孔，基本摸清溶洞地質(zhì)情況、掌握溶洞處理措施后，再處理較大溶洞［9-11］。

3.1 樁身質(zhì)量控制

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，工程樁樁身質(zhì)量滿足規(guī)范要求，其中，Ⅰ類樁位482 根，占比達(dá)到96.4%。根據(jù)工程樁的施工過程及樁身檢測(cè)結(jié)果來看，需要注意以下幾點(diǎn)：

⑴起到鉆孔導(dǎo)向和護(hù)壁作用的鋼護(hù)筒，埋設(shè)時(shí)不能偏位并應(yīng)保持垂直，鋼護(hù)筒選用根據(jù)地質(zhì)情況而定，若表層土質(zhì)過差，直接選用深護(hù)筒，穿過整個(gè)土層。

⑵在整個(gè)施工流程中，灌注混凝土是影響成樁質(zhì)量的關(guān)鍵工藝，混凝土一旦開始澆筑，就須連續(xù)進(jìn)行，期間斷續(xù)易造成斷樁情況。由于樁內(nèi)混凝土主要靠其自重壓密，成型依靠其流動(dòng)性，因此必須控制好配合比、澆筑速度。澆灌前需現(xiàn)場(chǎng)測(cè)驗(yàn)混凝土塌落度，確保達(dá)到澆灌要求。

⑶一定要進(jìn)行二次清孔，這是由于在下放鋼筋籠和導(dǎo)管時(shí)會(huì)將部分泥土帶入樁底產(chǎn)生新沉渣，未進(jìn)行二次清孔的樁可能造成承載力不足。

3.2 溶洞處理

現(xiàn)階段的常規(guī)處理方法依據(jù)溶洞大小類型的具體情況，制定不同的處理方式。針對(duì)本項(xiàng)目存在的雙層、多層溶洞的地質(zhì)條件，采用了雙護(hù)筒法成孔的施工工藝，施工工藝流程圖如圖4所示。

對(duì)于串珠狀溶洞，在工程中都直接采用鋼護(hù)筒通過，是一種有效的多層溶洞處理措施。但由于本項(xiàng)目溶洞過大，達(dá)到1.6～4.2 m，采用單個(gè)護(hù)筒穿過的方式容易引起漏漿，成樁質(zhì)量差等問題。因此，本項(xiàng)目采用了雙護(hù)筒的成孔工藝，雙護(hù)筒跟進(jìn)示意圖如圖5所示，外護(hù)筒穿過巖上土層至巖面，后將內(nèi)護(hù)筒隨鉆跟進(jìn)至持力層，全長(zhǎng)埋設(shè)。雙護(hù)筒施工工藝，有效地保證成孔垂直度及樁身質(zhì)量。依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，成樁質(zhì)量好，雙護(hù)筒施工工藝可以很好地處理雙溶洞或多溶洞的串珠狀溶洞不良地質(zhì)條件。

對(duì)于其它常見類型溶洞的處理中以填充為主，小型溶洞用漿液和砂石、碎石等填充，大型溶洞用片石回填，具體如表1所示。

圖4 雙護(hù)筒工藝流程Fig.4 Process Flow of Double Casing

圖5 雙護(hù)筒跟進(jìn)示意圖Fig.5 Follow-up Schematic Diagram of Double Guard Tube

表1 常規(guī)溶洞處理方法Tab.1 Conventional Cave Treatment

4 結(jié)論

基于某巖溶區(qū)基礎(chǔ)工程灌注樁施工案例，分析了在巖溶區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)條件下的成樁工藝及溶洞的有效處理方法，對(duì)類似工程具有一定的參考價(jià)值。

⑴巖溶區(qū)域的樁基礎(chǔ)施工可采用旋挖樁結(jié)合沖孔樁的方式成孔。

⑵灌注樁在樁機(jī)鉆孔過程中，必須保證護(hù)筒埋設(shè)垂直，以及濃度適宜的護(hù)壁泥漿，避免塌孔。

⑶巖溶樁基在鉆孔施工中經(jīng)常出現(xiàn)塌孔、串孔、斜孔、卡鉆、掉鉆、地面沉陷等現(xiàn)象。在混凝土灌注過程中，混凝土流失較大，經(jīng)常出現(xiàn)混凝土面突然下降等情況。根據(jù)不同的情況，綜合采用回填片石碎石加粘土、水泥、注漿等施工方法對(duì)溶洞進(jìn)行處理，加大處理力度，從而在保證安全的前提下加快鉆孔樁施工進(jìn)度。

⑷在灌注過程中出現(xiàn)逐漸下沉的情況，則需加快混凝土的灌入速度，保證混凝土一直埋住導(dǎo)管。若是在灌注結(jié)束后下降，只有進(jìn)行接樁或重新施工進(jìn)行處理。因此，在灌注過程中，必須根據(jù)超前鉆柱狀圖和鉆孔施工記錄，在有溶洞的位置，減慢混凝土灌入速度，導(dǎo)管埋置選擇規(guī)范要求的上限，這樣在出現(xiàn)混凝土面下沉的清況下可以減小斷樁的機(jī)率。并且在混凝土灌注結(jié)束后，不宜立即拔出導(dǎo)管，應(yīng)觀察一段時(shí)間再緩慢提出導(dǎo)管，以應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的特殊情況。

⑸巖溶區(qū)域采用雙護(hù)筒施工工藝，能有效地保證成樁垂直度，在處理大型串珠狀溶洞方面具有良好的效果。