顧超

（中建地下空間有限公司，成都 610052）

1 引言

巖溶是一種特殊的地質(zhì)現(xiàn)象，我國巖溶地區(qū)分布廣泛。隨著工程建設(shè)范圍不斷擴大，必須加強對巖溶地區(qū)工程特點的研究，盡可能減少不可預(yù)見因素，提高地質(zhì)勘查質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，提升關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用水平，解決巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工成本高、質(zhì)量差、工期長、事故多的難題。

2 工程概況

貴州仁懷萬達項目1#地塊位于貴州省遵義市仁懷市，魯班大道北側(cè)，尚禮大道南側(cè)，東側(cè)為在建的錦繡路，項目占地面積約61 400 m2，總建筑面積約24 萬m2，由15 棟17 層、26層高層住宅和地下車庫兩層（含人防）及設(shè)備用房組成。根據(jù)項目巖土工程勘察報告，場區(qū)巖溶主要形態(tài)為溶洞及溶蝕裂隙，從鉆探遇洞率及巖面起伏情況來看，場地部分地段相鄰基巖面起伏高差達5 m 或大于5 m，故綜合判斷場地為巖溶強發(fā)育，在巖體完整性方面，主要為破碎和較破碎程度。

3 巖溶地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 基礎(chǔ)設(shè)計方案

本項目基礎(chǔ)工程設(shè)計為樁基礎(chǔ)，采用機械旋挖鉆孔灌注樁，以中風(fēng)化白云灰?guī)r層為樁端持力層，中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r承載力特征值為4 300 kPa，本工程樁基設(shè)計等級為乙級，鉆孔灌注樁的鉆頭直徑應(yīng)等于樁的設(shè)計直徑，施工時，鉆頭錐形夾角應(yīng)＞120°，樁身成孔直徑不得出現(xiàn)負偏差，當(dāng)現(xiàn)場有溶洞時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況測定。鉆孔灌注樁施工時，應(yīng)在樁頂設(shè)計標(biāo)高以上留有混凝土灌注長度，以保證樁頂混凝土達到設(shè)計強度，該長度不宜＜1 m，且在鑿去超高部分混凝土以后仍能保證樁頂混凝土強度達到設(shè)計要求。樁終孔時，應(yīng)檢驗樁底下5D（D 為樁徑）且不＜7 m 深度范圍內(nèi)有無空洞、破碎帶、軟弱夾層等不良地質(zhì)條件[1]。

3.2 不良地質(zhì)影響

巖溶地區(qū)影響樁基施工的因素有很多，比如，巖溶水位的高低，如果在雨季施工，可能會出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，而且在巖溶強烈發(fā)育區(qū)域會形成四通八達的巖溶網(wǎng)絡(luò)，造成漏漿、塌孔的問題，另外，溶洞填充物性質(zhì)、施工環(huán)境限制、巖溶地貌形態(tài)都會對樁基礎(chǔ)施工產(chǎn)生不同程度的影響。根據(jù)本項目地質(zhì)勘察報告及施工現(xiàn)場核實，通過對不良地質(zhì)條件的分析研究，需要提前制定針對性應(yīng)對措施，盡可能將不良影響降到最低，保證施工過程的順利進行，表1 為具體影響情況分析。

表1 本項目地質(zhì)條件對樁基施工產(chǎn)生的影響分析

3.3 主要施工技術(shù)

3.3.1 旋挖鉆孔灌注樁

在巖溶地區(qū)，土溶洞容易發(fā)育，而且地下水豐富，對建筑基礎(chǔ)施工造成了很大的困難，樁基成孔和成樁質(zhì)量又直接決定著最終基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性，所以，選擇合適的成孔方式至關(guān)重要。根據(jù)相關(guān)研究和實踐，適用于巖溶地區(qū)的樁基礎(chǔ)施工工藝主要包括沖擊鉆孔灌注樁、回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁、旋挖成孔灌注樁，本項目采用旋挖鉆孔灌注樁，主要利用旋挖鉆機旋挖成孔施工，通過長鉆桿帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)剪切并將土體直接裝入鉆頭，然后鉆頭經(jīng)鉆桿上提，循環(huán)往復(fù)地進行鉆孔工作，直至達到設(shè)計標(biāo)高為止。作為一種現(xiàn)代化的施工機械，旋挖鉆機應(yīng)用越來越廣泛，無論是土層還是巖層均可適用，但對于復(fù)雜溶洞的穿透效果仍需優(yōu)化，在進入持力層時比較困難，容易傷害鉆頭，而且不能自主造漿，如果出現(xiàn)漏漿較快、補給不及時的情況，容易產(chǎn)生孔口塌落問題，甚至引發(fā)大面積塌陷，所以，必須對各工藝環(huán)節(jié)加強控制，盡可能避免因人為、機械、材料等因素產(chǎn)生的質(zhì)量問題和安全隱患[2]。

3.3.2 成孔垂直度控制

在施工前，全面核對設(shè)計圖紙，正確進行現(xiàn)場放樣，埋設(shè)好護筒，并做好成樁過程垂直度檢測。為了減少偏孔、塌孔問題，采用鋼護筒跟進施工。埋設(shè)的鋼護筒中心要始終與樁中心保持在同一垂直線上，防止鉆孔移位，通常情況下，鋼護筒埋設(shè)越深效果越好。巖溶地區(qū)巖層的硬度變化較大，需要嚴(yán)格把控鉆進速率，尤其是在傾斜巖面、溶洞等地方，很容易出現(xiàn)垂直度偏差較大的問題，所以，要根據(jù)地質(zhì)勘察資料合理調(diào)整鉆進速率，如果出現(xiàn)鉆頭面傾斜，需要及時采取糾正措施，比如，加寬施工機械基座寬度，提高機械設(shè)備的穩(wěn)固性，同時，也可以根據(jù)鋼絲繩受力變化判斷是否存在偏孔問題。

3.3.3 穿越溶洞技術(shù)

在巖溶發(fā)育區(qū)域進行施工時，大部分溶洞都無法避讓，需要明確穿越溶洞的范圍，采取合適的技術(shù)措施。在旋挖鉆孔施工前，根據(jù)勘察報告和設(shè)計要求，對于連通性較強、體積較大的溶洞，可以提前采取靜壓化學(xué)灌漿法進行預(yù)處理，將溶洞加固到一定強度后再開始鉆孔作業(yè)；對于裂隙或新發(fā)現(xiàn)溶洞，需要使用低標(biāo)號混凝土進行填充，填充高度為裂隙或溶洞部位上下約50 cm。為了保證施工進度，可以在混凝土中摻加早強劑，在混凝土穩(wěn)固后就可以直接鉆進成孔，如果溶洞發(fā)育出現(xiàn)大量大型溶洞樁，可以采用毛石多層嵌套管的方式進行處理[3]。

3.3.4 混凝土澆筑控制

成孔后，需要馬上清孔，采用專門的清孔設(shè)備，保證清孔質(zhì)量，終孔驗收合格后，才能下鋼筋籠、澆筑混凝土。在鋼筋籠下放過程中，常會出現(xiàn)卡住等問題，甚至?xí)斐伤祝枰磸?fù)嘗試，緩慢提起下放，不能強行下放，如果仍然放不下去，應(yīng)該測量卡住深度，全面查找原因，采取有效措施進行處理，待孔位驗收合格后，再次進行鋼筋籠下放。在混凝土澆筑前，需要嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，保證導(dǎo)管的防水性，避免出現(xiàn)分層離析、流動性較差等問題，保證混凝土供應(yīng)穩(wěn)定，連續(xù)穩(wěn)定地進行澆筑作業(yè)，并密切關(guān)注混凝土澆筑液面的變化。導(dǎo)管應(yīng)埋入混凝土液面以下超過3 m，并且要處于中心位置，澆筑時要上下抽動，防止卡住，同時要將鋼筋籠和埋置的鋼護筒相固定，這樣能夠有效避免鋼筋籠上浮，嚴(yán)格控制混凝土灌注速率，防止出現(xiàn)高壓氣囊導(dǎo)致質(zhì)量缺陷。另外，在混凝土澆筑過程中，產(chǎn)生的側(cè)向壓力較大，很容易出現(xiàn)混凝土擠入溶洞造成流失的現(xiàn)象，因此，要根據(jù)溶洞分布情況提前準(zhǔn)備余量混凝土；如果出現(xiàn)混凝土液面突然下沉的情況，要及時進行補充澆筑，并反復(fù)測量樁頂標(biāo)高，防止出現(xiàn)斷樁問題，充分進行混凝土振搗，保證樁身澆筑質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

3.3.5 成樁質(zhì)量檢測

本項目樁基礎(chǔ)為端承樁，需要加強成樁質(zhì)量檢測，主要檢測樁身完整性和單樁承載力。其中，樁身完整性檢測的常用方法有低應(yīng)變檢測和超聲波檢測，能夠有效判斷樁身的完整性，檢測出質(zhì)量缺陷的性質(zhì)、位置、大小，前者用到的設(shè)備簡單，檢測速度快，成本費用低，但是通常只能用于定性檢測，準(zhǔn)確性有待提高，后者檢測精確度較高，但是需要提前埋設(shè)聲測管，成孔后，在鋼筋樓上綁扎若干聲測管，以作為超聲波發(fā)射和接收的通道，綜合費用較高。單樁承載力檢測方法主要有靜載試驗法和鉆芯法。靜載試驗法通過施加荷載觀測樁頂?shù)某两登闆r，可以有效判斷單樁的極限承載力是否滿足相關(guān)要求，該方法比較準(zhǔn)確穩(wěn)定，但是需要一定的工作面、一定的時間完成檢測工作，而且少數(shù)試驗數(shù)據(jù)并不具備整體代表性，鉆芯法不但能夠檢測樁身的完整性，而且也是檢測樁身承載力的可靠方法，適用于直徑不超過80 cm 的灌注樁，但是也存在著檢測盲區(qū)，而且費工費時，總成本較高。所以，單一檢測技術(shù)很難對樁身質(zhì)量做出全面準(zhǔn)確的判斷，需要根據(jù)地質(zhì)條件、現(xiàn)場環(huán)境、施工水平、工程特點等方面因素，將不同檢測技術(shù)結(jié)合運用。

3.4 典型問題處理

巖溶地區(qū)灌注樁施工過程經(jīng)常會出現(xiàn)許多不確定性因素，如塌孔、漏漿、偏孔、卡鉆、掉鉆、混凝土流失等，需要遵循一定的原則，采取合適的處理措施，盡可能避讓溶洞發(fā)育強烈的區(qū)域，加強穩(wěn)定性分析，做好土工試驗，提供科學(xué)計算數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，選擇合適的處理方法，實現(xiàn)安全施工、經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的效果。以下是本項目在旋挖鉆孔灌注樁施工過程中遇到的典型問題及處理辦法。

3.4.1 開挖遇溶洞

在開挖過程中遇到溶洞，應(yīng)該根據(jù)地勘報告，結(jié)合現(xiàn)場溶洞實際情況，將溶洞內(nèi)的淤泥清掏完畢，然后使用素混凝土進行換填，換填到溶洞頂部以上至少1 m 左右的位置，當(dāng)遇到雙層或多層溶洞時，需要進行二次、多次換填，如果遇到勘孔未探明的溶洞，必須立即停止施工，及時通知相關(guān)單位進行補勘，全面準(zhǔn)確地判斷溶洞大小和范圍，制訂合理的換填方案。

3.4.2 開挖樁孔偏位

在5#樓樁基礎(chǔ)開挖過程中，由于地質(zhì)原因，樁孔開挖偏位，具體情況如圖1 所示，一半是中風(fēng)化巖石，一半是巖溶強發(fā)育溶洞、裂隙或可塑紅黏土，導(dǎo)致旋挖機鉆頭受到中風(fēng)化巖石擠壓，向軟弱層一側(cè)偏移，雖然在開挖過程中持續(xù)進行樁心糾偏，但效果均不理想，實測偏位42 cm。在遇到這種問題時，采用C30 混凝土換填至孔口或者至實際開始偏位高度上方1 m 處，而且存在二次、多次換填情況，等到混凝土達到強度要求，緊固軟弱層一側(cè)孔壁后，才能繼續(xù)向下開挖。

圖1 樁孔偏位示意圖

3.4.3 塌孔、竄孔問題

樁基施工過程中，主要出現(xiàn)頂部塌孔、中部塌孔、底部塌孔3 種情況，主要原因有兩方面：（1）新近回填，土層未穩(wěn)定；（2）地下巖石破碎，受到擾動后塌孔。面對塌孔問題，必須立即停止施工，并通知相關(guān)單位，經(jīng)過溝通論證后，采用C15 混凝土換填處理，而且存在二次、多次換填的情況。

竄孔主要是指溶洞之間相互串聯(lián)。在換填處理、樁身混凝土澆筑時，混凝土流淌到相鄰樁孔內(nèi)，同樣要立即停止施工，通知相關(guān)單位現(xiàn)場見證，相鄰兩根或多根樁孔混凝土應(yīng)該澆筑到溶洞上方約1 m 的地方，保證各樁孔澆筑標(biāo)高一致，避免產(chǎn)生壓差。

4 結(jié)語

綜上所述，與其他地區(qū)不同，巖溶地區(qū)采用鉆孔灌注樁施工具有典型的特點，需要根據(jù)巖溶發(fā)育情況、溶洞分布情況、地下水類型等諸多因素，合理運用施工技術(shù)，在面對突發(fā)事故時，能夠采取有效的應(yīng)對措施，及時將質(zhì)量和安全隱患控制在一定范圍內(nèi)，保證工程建設(shè)目標(biāo)的順利實現(xiàn)。