王英坡，張萌萌

（中煤地質集團有限公司，北京 100040）

在喀斯特地貌地區(qū)，巖溶發(fā)育程度差別較大，在巖溶中等發(fā)育地區(qū)，采用旋挖鉆機進行樁基礎施工雖然面臨很多難點，但結合場地實際情況，采取相應措施后，還是能夠完成灌注樁的施工，并能發(fā)揮旋挖鉆機的優(yōu)勢，速度快、工藝成熟、設備多，質量可控的同時，節(jié)約工期和造價。

1 巖溶介紹

喀斯特（KARST）即巖溶，是水對可溶性巖石（碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等）進行以化學溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用，以及由這些作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象的總稱。由喀斯特作用所造成地貌，稱喀斯特地貌（巖溶地貌）。巖溶地貌多種多樣，樁基礎施工中遇到的情況主要有溶洞、暗河、峰林地形、石筍殘丘等。

喀斯特地貌可劃分許多不同的類型。按出露條件分為：裸露型喀斯特、覆蓋型喀斯特、埋藏型喀斯特[1]。

溶溝和石筍是由于地表水沿巖石表面流動，由溶蝕、侵蝕形成的許多凹槽稱為溶溝。溶溝之間的突出部分叫石筍，石筍的形態(tài)表現(xiàn)多種多樣，有山脊式、棋盤式和石林式。或裸露于地面，或隱伏于地下。石筍之間溶溝底部的紅粘土，一般含水量大，土質較軟[1]。

溶洞、暗河：是以巖溶水的溶蝕作用為主，兼有潛蝕和機械塌陷作用造成的近于水平方向延伸的洞穴成為溶洞。若溶洞中有經(jīng)常性水流，而流量又較大是，則稱為暗河[1]。

在埋藏型喀斯特施工區(qū)域，溶洞等巖溶地貌埋藏在地下，溶洞內(nèi)往往伴有粘土狀的填充物，同時，在巖石中多存在溶蝕裂縫，而且縱橫交錯，分部不均勻，部分與溶洞相貫通，這也為巖溶地區(qū)的施工造成嚴重的影響，容易導致樁基礎施工時泥漿突然消失，進而造成孔壁坍塌。溶溝底部的紅粘土，一般含水量大，土質較軟，也容易造成塌孔、縮徑的成樁難點[2]。

在巖溶地區(qū)進行樁基礎施工，一定要充分了解地下巖溶和地下水情況，采取有針對性的措施，既能克服困難，保證工程工期和質量，又能控制成本，選擇最優(yōu)方案完成基礎樁施工。針對埋藏型喀斯特地貌，且地下連續(xù)水位較低的情況，我方提出基礎樁成孔采用干作業(yè)施工，同時針對坍塌、溶洞等情況，采取應對措施，保證成孔質量，從而最大限度的簡化施工工藝，提高效率，節(jié)約資源。

2 工程實例

某樁基礎工程位于昆明市、喀斯特地層區(qū)域，本工程的樁基礎以風化灰?guī)r層作為樁端持力層，樁端進入下部中風化灰?guī)r持力層不小于2.0d，本工程共計旋挖成孔灌注樁1219根，樁徑分別800～1200mm，樁長20.0～28.0m。

2.1 工程地質及水文地質條件

2.1.1 地下水

勘察期間所有勘探孔均未見明顯的初見地下水位，僅個別勘探孔中量測到臨時的地下水位，不能形成穩(wěn)定水位。場區(qū)深部地下水類型主要為巖溶裂隙水，巖溶裂隙水為徑流補給，沿灰?guī)r裂隙向低處排泄，鉆探深度范圍內(nèi)未揭露。

2.1.2地層土質分布

①層素填土：以可塑—硬塑狀態(tài)的粘性土為主，偶夾風化碎石。

②層粘土：具有孔隙比大、液塑限高的特點，屬紅粘土。硬塑狀態(tài)為主，局部可塑狀態(tài)，中壓縮性為主，局部高壓縮性。

②1層粘土：具有孔隙比大、液塑限高的特點，屬紅粘土。可塑狀態(tài)為主，局部軟塑狀態(tài)。高壓縮性。②2層孤石：巖性為中風化灰?guī)r。②4層土洞：為空洞，無充填物。

③層中風化灰?guī)r：為場地物理力學性質最好的地基巖土層，但其起伏變化很大，給樁長的確定帶來一定困難。

③1層全風化泥灰?guī)r。③2層溶洞（隙）、③5層為空洞，會對基礎的選擇及穩(wěn)定性造成影響。

地層柱狀圖如圖1所示。

圖1 地層柱狀圖

2.2 施工方案

根據(jù)場地水文地質與工程地質條件，基巖面以上部粘土自穩(wěn)性好，僅土層與基巖面接觸部位，因溶洞、局部滯水層等原因導致的地層穩(wěn)定性差。經(jīng)綜合分析，決定采用旋挖鉆機干成孔施工方案。采用擠擴護壁、填充等方法處理局部坍塌。

旋挖干作業(yè)成孔法優(yōu)勢：

在巖溶地區(qū)樁基礎施工需解決的主要問題就是泥漿護壁的漏漿問題，而干成孔作業(yè)不用考慮該問題，同時，遇到溶洞、軟土縮徑等情況時，更方便采取措施，如可以直接灌注砼、回填等。

場地范圍施工用水不足，避免了大量用水的情況。同時不產(chǎn)生泥漿，環(huán)保特點突出。

成孔速度快。工序少，效率高，施工條件好，能有效地保證工程的進度。

行走移位方便。鉆機移動方便，同時場地干燥，方便配套設備和工序的組織和配合。

質量有保證，旋挖鉆機是比較成熟的樁基礎施工設備，在樁孔對位、垂直度控制等方面技術成熟、先進，更容易保證工程質量。干成孔還有助于控制孔底沉渣、減少對土體性質的影響等效果。干成孔作業(yè)避免了泥漿滲漏，同時也避免了泥漿迅速滲漏引起的孔壁坍塌。

所以，在具備條件的情況下，干成孔優(yōu)勢明顯。

2.3 施工重難點及控制措施

施工區(qū)屬于喀斯特地貌地區(qū)，在巖溶中等發(fā)育地區(qū)，存在溶洞、土洞、石筍等不良地質。地下巖層起伏大，且容易出現(xiàn)斷層或者出現(xiàn)石柱、孤石、石筍等。遇到石筍時，基礎樁孔徑范圍內(nèi)出現(xiàn)一側巖層一側土層；還會出現(xiàn)孤石、溶洞等土質軟硬不同、鉆頭受力不均等現(xiàn)象，導致孔樁傾斜或偏位。樁的垂直度是工程質量保證的重點；當開挖到溶洞處時，極易造成塌孔，給工程施工造成較大困難；在上部強/全風化層和基巖接觸面附近，風化土層含水量高，容易出現(xiàn)塌孔和縮徑現(xiàn)象。但通過采取針對性措施，最終用旋挖鉆機完成了施工，在節(jié)約工期和節(jié)省造價上效果突出，且施工質量明顯提高。

施工前，先進行了試樁施工，試樁過程中遇到了塌孔、垂直度偏差較大、軟塑性土縮徑及塌孔等問題。結合水文地質和工程地質情況，可歸納為2種情況，即：

（1）因基巖面傾斜（或遇孤石）而導致樁孔傾斜現(xiàn)象。

（2）因地下溶洞、地下水、軟塑性粘土等問題造成樁孔縮徑及坍塌現(xiàn)象。

2.3.1 原因分析

（1）鉆孔傾斜。由于孤石或巖石層陡坡造成，存在2種情況：

基巖起伏大，地層軟硬不均勻，導致鉆孔垂直度偏差過大，此時遇到的地層變化一般為孤石或巖層坡度不是很陡時。

地層變化劇烈，通過調整鉆進壓力和速度仍然難以控制垂直度。此時巖層坡度很陡，如遇到石筍，坡面坡度超過70°，且該段較厚。

（2）因地下溶洞、地下水等問題造成樁孔縮徑及坍塌現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況，場地下②層為粘土，在基巖和土層的接觸面部位，該地層含水量高，表現(xiàn)為可塑至流塑狀態(tài)。地下溶洞為粘土填充，該填充土松散，由于溶洞的透水和導水性，導致該部位容易積水和塌孔。同時，鉆探大量用水在地層變化處或溶洞部位匯集，加劇了塌孔和縮徑的發(fā)生。

2.3.2 處理方案

處理成樁過程中的孔斜、縮徑以及坍塌等不良地質現(xiàn)象，主要采取事前預防和事后處理兩種處理措施，而事前預防為是最重要、最有效的措施。事前預防是在成孔前要認真分析研究勘察報告、特別是一樁一勘所揭露的地層資料，對于在成孔過程中可能遇到的孤石、傾斜較大的基巖面、地下溶洞以及地下水對成孔的影響提前做出預判，并有針對性地提出預防措施，對施工班組做出技術交底，成孔作業(yè)人員能根據(jù)地下情況的變化，及時采取措施，避免此類現(xiàn)象進一步發(fā)展。下面對上述情況的處理措施進行針對性介紹。

（1）因基巖面傾斜（或遇孤石）而導致樁孔傾斜現(xiàn)象。出現(xiàn)上述現(xiàn)象主要是由于旋挖鉆機在鉆進過程中遇軟硬不均的地層而導致的鉆頭偏移而形成的。處理該現(xiàn)象的方案有以下兩種：

①在鉆進巖面傾斜（或遇孤石）段時要減少鉆進壓力，采取慢鉆輕壓的鉆進工藝，并采用嵌巖筒鉆，穿過孤石后，或穿過巖層傾斜面進入均勻地層后，再恢復正常鉆進。

②若發(fā)現(xiàn)鉆孔在該層段出現(xiàn)傾斜時，應采用混凝土回填后再重新鉆進成孔，尤其針對巖面較陡，地層不均勻段較長時，難以控制垂直度的情況。

該方法針對難以控制垂直度，或已經(jīng)產(chǎn)生偏差，當穿過孤石或基巖斜面進入均勻地層后，將產(chǎn)生傾斜的部位用C25素混凝土填充，等填充料強度達到75%左右再進行鉆進，此時混凝土強度接近強風化巖石強度，容易控制垂直度。

（2）因地下溶洞、地下水等問題造成樁孔縮徑及坍塌現(xiàn)象?？碧綀蟾骘@示，該場地成樁深度范圍內(nèi)未見地下水，但在基巖面附近或溶洞部位，由于其導水和匯水的作用，使該部位出現(xiàn)局部匯水，其中粘性土變軟造成了樁孔的縮徑及坍塌現(xiàn)象處理該現(xiàn)象的方案有以下兩種。

①粘土回填并擠密。局部遇流塑性粘土或土洞中軟粘土縮徑或塌孔時，可用塑性粘土進行回填，并用螺旋鉆頭進行擠密，使得該部位土層穩(wěn)定性增強，該方法適合局部出現(xiàn)流塑性粘土，成本低，功效高。

②用砼回填。若一樁一勘資料顯示地層存在溶洞時采用混凝土回填處理，硬性材料為C15（C35）混凝土。

溶洞無水時混凝土可采用C15商品混凝土，回填至高出最頂層溶洞上口1m為止，等填充混凝土強度達到要求后（一般達到設計強度的75%），重新施工。

適用條件：主要用于穿過較大的溶洞，溶洞無填充或填充較差。回填混凝土要在打穿土洞后進行。

溶洞中有水無法成孔時、有水塌孔時，采用C30混凝土進行回填，每次處理深度不小于1m；待混凝土強度達到設計75%時進行鉆孔，如此反復直至打穿溶洞成孔。

③注漿處理。對溶洞直徑大坍塌的情況，將樁位回填，等周邊樁位施工完成后，對溶洞部位采用高壓旋噴處理，處理后重新施工。

上述方法都是針對出現(xiàn)問題的情況，在成樁過程中，加快樁基成孔、下籠和灌注進度是確保工程進度、成樁質量，降低樁基事故的最有效措施。施工中一定要合理安排，減少樁孔放置時間，從而降低坍塌等事故的發(fā)生。

2.4 效果分析

該工程施工過程中，約15%的鉆孔出現(xiàn)了上述問題，主要采用第①種方法解決，約占總數(shù)的12%，另外3根樁采用第③種方法處理。上述方案和處理措施，針對場地特點，注意對應解決，效果明顯，使得其它85%的樁位采用最簡單高效的工藝完成了施工，其它樁位分類處理，最大限度地降低了巖溶帶來的不利影響，順利地完成了基礎樁的施工，具體歸納如下：

首先根據(jù)地下水情況，采用旋挖干成孔作業(yè)，避免了溶洞裂隙漏漿情況的發(fā)生，且有助于保證樁身質量。

針對石筍等不均勻地層，采用慢速鉆進，對發(fā)現(xiàn)孔傾斜的，采用C30砼回填后重新鉆進，從而保證了樁的垂直度。

針對溶溝、石筍根部軟塑性粘土和溶洞內(nèi)容易坍塌的充填土，分別采用預處理，干粘土回填擠密等方法，增強了土體的穩(wěn)定性，保證了成孔。

3 結論

上述方法有效地解決了場地內(nèi)巖溶問題造成的樁垂直度問題、塌孔和縮徑問題，同時采用旋挖干成孔的工藝，適合場地水文地質和工程地質條件，避免了漏漿問題，保證了工程質量和進度，成功完成了該工程施工中。