張鵬飛

【摘? ? 要】：針對(duì)喀斯特地貌區(qū)發(fā)育較強(qiáng)、地質(zhì)情況復(fù)雜、成樁施工困難的問(wèn)題，采用人工挖孔灌注樁并結(jié)合水磨鉆分割孔內(nèi)巖層、孔內(nèi)鋼筋籠綁扎、孔壁處理等技術(shù)，混凝土澆筑使用輔助振搗裝置；完成了超長(zhǎng)灌注樁的施工，滿(mǎn)足了樁基入巖要求，防止了孔壁的坍塌，保證了工程的質(zhì)量，提高了工作效率。

【關(guān)鍵詞】：超長(zhǎng)灌注樁；喀斯特地貌；人工挖孔

【中圖分類(lèi)號(hào)】：TU753.3【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號(hào)】：1008-3197（2023）03-63-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.019

Construction Technology and Key Points of Overlong Cast-in-place Pile

in Karst Area

ZHANG Pengfei

（MCC Tiangong Group Co. LTD.， Tianjin 300301， China）

【Abstract】：Aiming at the problems of strong karst development， complex geological conditions and difficult pile construction in karst area， artificial hole digging cast-in-place pile is adopted， combined with water grinding drilling to divide rock strata in the hole， binding of steel cage in the hole， hole wall treatment， and auxiliary vibration device is used in concrete pouring.The construction of super-long cast-in-place pile is completed， which satisfies the requirements of pile foundation into rock， prevents the collapse of pore wall， ensures the quality of the project， improves the work efficiency.

【Key words】： extra long cast-in-place pile; karst landform; hand digging

喀斯特地貌主要由石灰?guī)r、石膏、巖鹽等可溶性巖層組成，因常年地下水流侵蝕逐漸形成溶蝕的溝槽或溶洞[1]。在此地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，護(hù)壁泥漿經(jīng)常漏漿或大部分漿液流失，易造成塌孔[2]；孔內(nèi)遇到巖石沖擊施工后留下大量沉渣，給清孔清底帶來(lái)困難[3]。人工挖孔樁能夠避免此項(xiàng)問(wèn)題；同時(shí)具有承載力高、穩(wěn)定性好、直觀，質(zhì)量有保證、作業(yè)面大，作業(yè)點(diǎn)多、不受地形影響等特點(diǎn)，在喀斯特地貌區(qū)被廣泛采用。而溶洞、裂隙或軟弱夾層等不良巖層，往往在一根樁中反復(fù)出現(xiàn)，在工程建設(shè)中為了找到完整的基巖作為持力層，樁孔長(zhǎng)度可能是超過(guò)20 m的超長(zhǎng)樁孔。本文以實(shí)際工程為例，介紹采用了人工挖孔灌注樁，利用水磨鉆機(jī)在孔底取芯破除巖石、制作孔內(nèi)輔助振搗裝置加強(qiáng)混凝土密實(shí)等措施，解決了在喀斯特地貌區(qū)進(jìn)行打樁施工遇到的各種問(wèn)題，順利完成了人工挖孔灌注樁的施工。

1 工程概況

吉首市供電公司搬遷安置房子項(xiàng)目建筑面積7 500.05 m2，框架結(jié)構(gòu)；人工挖孔樁基礎(chǔ)，樁徑1 m，樁長(zhǎng)10～16 m的有32根、16～20 m有13根、20 m以上有2根，其中最長(zhǎng)樁基為20.9 m。建筑位于吉首市最大的溶洞“黃蓮洞”附近，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，喀斯特地貌發(fā)育較強(qiáng)，以中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r為樁端持力層。

2 工藝原理

人工挖孔樁是在有可靠安全保障措施的情況下，工人使用鎬、鍬或水磨鉆機(jī)下到孔內(nèi)直接開(kāi)挖，深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的巖層，利用垂直運(yùn)輸提升架出土；在挖孔過(guò)程中，封堵與樁孔連通的溶洞、溶槽等。根據(jù)樁孔周邊地形，采用成品鋼筋籠直接吊裝到孔內(nèi)或樁孔內(nèi)綁扎鋼筋籠的方法安裝，最后澆筑混凝土成樁。

3 施工要點(diǎn)

3.1 樁位放樣

依據(jù)建筑物測(cè)量控制網(wǎng)的資料和基礎(chǔ)平面布置圖，測(cè)定樁位軸線方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)。確定好樁位中心，以中心為圓心，以樁身半徑加護(hù)壁厚度為半徑劃出上部（即第一節(jié)）的圓周。撒石灰線作為樁孔開(kāi)挖尺寸線。沿樁中心位置向樁孔外引出4個(gè)樁中軸線控制點(diǎn)。

3.2 樁頂護(hù)筒施工

人工開(kāi)挖樁孔應(yīng)從上至下逐層進(jìn)行，先挖中間部分的土方，然后擴(kuò)及周邊，有效控制開(kāi)挖樁孔截面尺寸，開(kāi)挖深度約1 m ，護(hù)筒上口高出地面250 mm。開(kāi)孔完成后進(jìn)行一次全面測(cè)量校核工作，對(duì)孔徑、樁位中心檢測(cè)無(wú)誤后綁扎。

3.3 提升架及相關(guān)設(shè)施安裝

1）樁頂護(hù)筒施工完成后，在孔上口安置垂直提升架。垂直提升架包括成品提升設(shè)備、鋼管吊架、工字鋼導(dǎo)軌支架，鋼管吊架和工字鋼導(dǎo)軌支架要求搭設(shè)穩(wěn)定、牢固。見(jiàn)圖1。

2）井底照明必須用低壓電源（12 V），防水帶罩安全燈具。井口上設(shè)圍護(hù)欄。電纜分段與護(hù)壁固定，長(zhǎng)度適中，防止與吊桶相碰。超長(zhǎng)樁孔應(yīng)全部進(jìn)行井下機(jī)械通風(fēng)（通風(fēng)量≮25 L/s），加強(qiáng)空氣的流動(dòng)，必要時(shí)向井下輸送氧氣，防止有毒氣體對(duì)人體的危害，操作時(shí)上下人員輪流作業(yè)。

3）孔內(nèi)應(yīng)在井下作業(yè)人員站立時(shí)頭頂以上位置設(shè)置半圓形月牙板，吊渣桶起吊后，井下作業(yè)人員應(yīng)在半圓形防護(hù)板下躲避。

3.4 樁孔土層開(kāi)挖

從樁頂護(hù)筒一般每節(jié)開(kāi)挖深度約為 1 m（軟質(zhì)土層挖深不超過(guò)0.5 m）。安放鋼筋并與上節(jié)預(yù)留的豎向鋼筋連接，拆除上一節(jié)護(hù)壁模板，支護(hù)下一節(jié)。護(hù)壁模板采用拆上節(jié)支下節(jié)依次周轉(zhuǎn)使用。使上節(jié)護(hù)壁的下部嵌入下節(jié)護(hù)壁的上部混凝土中，上下搭接150 mm。樁孔檢測(cè)復(fù)核無(wú)誤后澆灌護(hù)壁混凝土。循環(huán)作業(yè)直至挖至中風(fēng)化巖層為止。

3.5 樁孔巖層開(kāi)挖

3.5.1 水磨鉆機(jī)開(kāi)孔取巖

樁孔達(dá)到中風(fēng)化巖石時(shí)，使用水磨鉆機(jī)開(kāi)挖，分節(jié)進(jìn)行，每節(jié)施工深度為0.8 m。

1）鉆取孔內(nèi)四周巖石。沿樁基孔壁布置取芯點(diǎn)，芯點(diǎn)中心位于設(shè)計(jì)內(nèi)徑基線上，取芯直徑為150 mm，依次以外傾角3°向下鉆取外周的巖芯，取出的巖芯高約800 mm。鉆到深度后，在鉆縫中插入鋼釬，折斷鉆芯，用取芯夾取出巖芯。外周巖芯取完后中間巖體便形成一個(gè)環(huán)形臨空面。見(jiàn)圖2和圖3。

2）放入鋼楔，用鋼釬擊打鋼楔分裂巖石。在水磨鉆機(jī)鉆出的孔內(nèi)放入鋼楔，用大錘錘擊鋼釬擊打鋼楔使巖體獲得一個(gè)水平的沖擊力，在水平?jīng)_擊力作用下底部會(huì)發(fā)生水平剪切破裂，依次分裂巖體，直至該層巖體與下部全部分開(kāi)。見(jiàn)圖4。

3）提升架取石。全部鉆孔及鉆芯取出后，對(duì)中部巖芯進(jìn)行破碎，若提升架提升力允許可不進(jìn)行破碎，一般情況下800 kg以?xún)?nèi)的石塊不用破碎直接吊出。破碎時(shí)，使用風(fēng)鉆打孔，鉆頭直徑25 mm，孔位距離邊緣500 mm左右，間距500 mm左右并用鋼釬打裂中部巖芯。破碎的石塊用提升架外運(yùn)，石塊用鋼絲繩捆扎，捆扎要保證牢固，提升至孔口后，側(cè)向拉出至地面。石塊清運(yùn)完成后，繼續(xù)下一級(jí)的鉆孔取芯。

3.5.2 特殊孔壁處理

施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到溶洞、溶槽等不良地質(zhì)情況。

1）孔壁側(cè)向較小的、高度約1 m左右的溶洞。在洞口邊回填土袋，邊砌筑配筋墻體，墻體厚度250 mm，封堵后繼續(xù)向下開(kāi)挖。見(jiàn)圖5。

2）孔壁或孔底高度＜3 m的溶洞。直接用C30混凝土填充，填充高度要高于溶洞上口。見(jiàn)圖6。

3）一直向下延伸且無(wú)法探明深度的溶洞、溶槽?？上仍谌懿鄄课淮蚩卓碧?，探明下方是否有完整基巖。若有完整基巖，先利用現(xiàn)場(chǎng)石塊封堵，待石塊不再下落后，用C30混凝土填充，達(dá)到強(qiáng)度后繼續(xù)向下開(kāi)挖，挖到填充物底部時(shí)，若溶槽還存在并向下延伸，繼續(xù)填充石塊和混凝土，直到進(jìn)入完整基巖。見(jiàn)圖7。

4）在溶槽、溶洞周邊的地質(zhì)情況良好，暫時(shí)不處理對(duì)繼續(xù)開(kāi)挖沒(méi)有影響，而且鋼筋籠可以加工好后整體吊裝的情況下，可以預(yù)先測(cè)量好溶洞口的位置及大小，在鋼筋籠加工過(guò)程時(shí)將模板固定在鋼筋籠相應(yīng)的位置，隨鋼筋籠一起吊入孔內(nèi)，模板就位后，將上下模板與孔壁的接縫用水泥砂漿進(jìn)行封堵。見(jiàn)圖8。

3.6 孔內(nèi)綁扎鋼筋籠

在山地溝谷施工時(shí)，成品鋼筋籠運(yùn)輸困難，采用鋼筋籠孔內(nèi)綁扎鋼筋定位裝置施工。

1）利用現(xiàn)場(chǎng)鋼筋制作螺旋箍筋定位裝置，見(jiàn)圖9。

2）根據(jù)樁孔位置，施工鋼筋混凝土井口護(hù)筒并在護(hù)筒頂部井圈上預(yù)留螺旋箍筋定位桿掛鉤孔。按照井口十字線，將螺旋箍筋定位桿放入已開(kāi)挖完成的孔內(nèi)[4]。

3）利用垂直運(yùn)輸設(shè)備，將螺旋箍筋放入樁孔內(nèi)并安裝在螺旋箍筋定位桿上。

4）制作并安放鋼筋籠豎向鋼筋定位裝置，將橫梁放置在鋼筋混凝土井圈上。見(jiàn)圖10。

5）順著豎向鋼筋定位孔下滑鋼筋籠豎向鋼筋，使豎向鋼筋上下垂直。

6）工人進(jìn)入孔內(nèi)將螺旋箍筋和豎向鋼筋進(jìn)行綁扎，綁扎完畢后拆除鋼筋籠豎向鋼筋定位裝置。

7）將墊塊移除，下放并旋轉(zhuǎn)鋼筋籠螺旋箍筋定位裝置，移出孔內(nèi)。

3.7 澆筑樁身混凝土

混凝土澆筑前要抽干孔內(nèi)積水，抽水的潛水泵要裝設(shè)逆流閥，保證提出水泵時(shí)，抽水管中殘留水不會(huì)又流入樁孔內(nèi)。如果孔內(nèi)的水抽不干，提出水泵后，可將干拌混凝土混合料或干水泥鋪入孔底，再澆筑混凝土。澆筑時(shí)利用現(xiàn)場(chǎng)鋼筋制作混凝土澆筑輔助振搗裝置，以避免振搗人員反復(fù)進(jìn)入孔內(nèi)振搗，保障施工人員人身安全。見(jiàn)圖11。

4 結(jié)語(yǔ)

1）人工挖孔灌注樁施工技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，不受場(chǎng)地地形的影響，可以在溝谷、山坡上施工，施工速度快、土層情況明確，樁底沉渣能清楚干凈，施工質(zhì)量可靠。

2）與炸藥爆破相比，在喀斯特地貌區(qū)使用人工挖孔結(jié)合水磨鉆的施工方法，尺寸精確、安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)低，施工費(fèi)用相對(duì)較高；但由于溶槽、溶洞排列錯(cuò)綜復(fù)雜，使用爆破容易炸穿孔壁，反而需要更大的投入處理溶洞、溶槽。水磨鉆施工工期交長(zhǎng)的問(wèn)題，可用增加開(kāi)挖人數(shù)來(lái)解決；與靜態(tài)爆破對(duì)比，開(kāi)挖6 m的巖石，水磨鉆能節(jié)省2 d工期及節(jié)省128元/m施工費(fèi)。與機(jī)械成孔對(duì)比，人工挖孔結(jié)合水磨鉆的施工方法是用人力或小型電動(dòng)工具開(kāi)挖地下土石方的，成本較低，無(wú)需使用大型樁機(jī)設(shè)備，方便施工，而且可以同時(shí)展開(kāi)多樁施工，也容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)巖層中的溶洞、溶槽，及時(shí)處理，便于控制控制樁底沉渣，單樁承載力高。

3）本工藝適用于地形較為復(fù)雜、喀斯特地貌發(fā)育較強(qiáng)地區(qū)的超長(zhǎng)人工挖孔灌注樁施工。

參考文獻(xiàn)：

[1]李勇.巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工特點(diǎn)及技術(shù)措施[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010，（7）：103-104.

[2]馬明強(qiáng).巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工常見(jiàn)問(wèn)題及采取的工程措施[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2016，（1）：113.

[3]馬駿.大直徑超長(zhǎng)嵌巖灌注樁沖樁施工工藝[J].建筑施工，2017，39（8）：1175-1176.

[4]史佩棟.樁基工程手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2008.