南寧國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓所處的特殊巖溶地區(qū)樁基施工

中國(guó)建筑第八工程局有限公司廣西分公司 南寧 530028

1 工程概況

南寧國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓主體工程中央大廳標(biāo)段總建筑面積9.6萬 m2，地下1 層，地上3 層，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。樁基工程采用沖孔灌注樁，共計(jì)1 029 根，樁徑分為800 mm、1 000 mm、1 200 mm、1 500 mm 4 種，樁長(zhǎng)為6～47 m不等。場(chǎng)地為回填土整平，最長(zhǎng)空樁達(dá)12.6 m。經(jīng)詳勘、超前鉆和物探綜合判斷，地下地質(zhì)情況十分復(fù)雜，樁基持力層完整巖面較深，最深達(dá)70 m；超前鉆見洞率超過50%，高度超過28 m的超大溶洞以及大量的串珠型溶洞都讓樁基的施工極其困難。工程所處區(qū)域地質(zhì)主要有以下幾點(diǎn)：

1）軟弱層泥漿護(hù)壁困難，尤其在巖溶區(qū)域，護(hù)壁易坍孔。

2）溶溝、溶槽內(nèi)施工時(shí)易卡錘，沿巖面易發(fā)生傾斜。

3）極其發(fā)育的巖溶地質(zhì)條件下，易在沖孔過程中產(chǎn)生土洞、斜巖、溶洞、漏漿現(xiàn)象。

4）沉渣清理較困難，易降低端承力。

2 沖孔灌注樁施工操作要點(diǎn)

根據(jù)超前鉆資料，完成柱狀圖的繪制，然后提交設(shè)計(jì)院，由設(shè)計(jì)院根據(jù)超前鉆資料定出每根樁的樁底標(biāo)高及樁長(zhǎng)；采用RTK進(jìn)行樁位放點(diǎn)；按十字線定位法來埋設(shè)護(hù)筒，并用水平尺和錘球檢查平整度及垂直度。護(hù)筒的埋深一般要大于2 m，且周圍要進(jìn)行固定[1-3]。

2.1 沖孔

沖孔施工是復(fù)雜巖溶地區(qū)沖孔灌注樁施工的關(guān)鍵。施工前在沖孔機(jī)旁挖一個(gè)泥漿循環(huán)池，設(shè)一個(gè)大泥漿沉淀池。在沖孔過程中，泥漿制備選用高塑性黏土或膨脹土，并加入適量純堿。

施工現(xiàn)場(chǎng)配置流動(dòng)試驗(yàn)站，確保泥漿稠度符合要求，以減少孔壁內(nèi)外的壓力差，有效護(hù)壁。

2.1.1 沖孔過程注意事項(xiàng)

1）在各種不同的土層和巖層中沖進(jìn)時(shí)，可按表1的施工要點(diǎn)進(jìn)行。

表1 沖擊成孔施工要點(diǎn)

2）做好施工安全預(yù)案，成立施工應(yīng)急小組，施工過程中全天候安排專職技術(shù)員觀察泥漿中的排渣及水頭變化等異常情況，并充分準(zhǔn)備泥漿、片石、黏土、水泥等物質(zhì)和應(yīng)急機(jī)械，防止坍孔事故發(fā)生。

2.1.2 巖溶地區(qū)沖孔過程中主要問題的處理

1）沖孔灌注樁遇到土洞時(shí)的處理。淺層土洞直接開挖然后進(jìn)行充填；深層土洞需要填片石加填土，用沖孔機(jī)沖擊擠密處理，如圖1所示。

圖1 深層土洞處理示意

2）沖孔灌注樁在斜坡巖溶層的處理。沖孔過程中遇到斜坡巖時(shí)，受側(cè)向沖擊力，鉆頭會(huì)偏位，導(dǎo)致孔偏位；斜巖位置無法沖進(jìn)巖層，樁端嵌入基巖的深度無法保證。

處理方式為：看到?jīng)_繩被拉偏時(shí)，往孔內(nèi)投片石，片石投放高度為1 m，再進(jìn)行沖孔，如圖2所示。

圖2 斜坡巖溶層的處理示意

3）沖孔灌注樁在巖溶溶洞的處理。處理方式為：

（1）對(duì)較高大的溶洞，可采用下沉鋼護(hù)筒法處理。鋼護(hù)筒厚度為10 mm，長(zhǎng)4～6 m為宜（具體視實(shí)際情況加長(zhǎng)），護(hù)筒直徑比樁徑大20～25 cm。采用振動(dòng)錘將護(hù)筒振入溶洞區(qū)域直接堵漏，形成堅(jiān)實(shí)護(hù)壁。下沉護(hù)筒時(shí)必須保證護(hù)筒中心線與樁位中心線重合，以控制垂直度，保證下筒后能繼續(xù)沖孔。

（2）當(dāng)溶洞傾斜且高度小于2 m時(shí)，用混凝土導(dǎo)管注漿法對(duì)溶洞進(jìn)行處理，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，水下導(dǎo)管澆筑混凝土堵漏如圖3所示。

（3）溶洞較大時(shí)，在溶洞頂2～3 m的位置低錘輕沖擊，加大泥漿相對(duì)密度至1.4以上，然后回填混凝土加片石多次復(fù)沖。

（4）溶洞內(nèi)沒有填充物時(shí)（半填充物），極易漏漿，直接回填片石加黏土，直至不漏漿為止。每次投石的高度控制在1.5～2 m；當(dāng)溶洞較小，無充填物或充填物為軟塑狀態(tài)無法形成護(hù)壁時(shí)，回填片石至洞頂30～50 cm。如圖4所示。

圖3 溶洞回填混凝土示意

圖4 溶洞無填充物時(shí)的處理

4）沖孔灌注樁施工空樁的處理。樁頂標(biāo)高變化極多，且覆蓋土均為松散回填土，因此對(duì)空樁部分采用先8 m人工挖孔樁，再結(jié)合沖孔樁的施工工藝，有效防止松散回填土地區(qū)的孔壁坍塌。

2.1.3 其他常見問題處理方法

1）坍孔的預(yù)防、處理措施：制備優(yōu)質(zhì)泥漿，使用黏度大、含砂率低的黏土造漿，泥漿相對(duì)密度保持在1.2，并始終保持漿面高度；采用加強(qiáng)型泥漿護(hù)壁技術(shù)（即在普通泥漿中摻加純堿、水泥、片石等），使孔壁更堅(jiān)實(shí)；盡量縮短成孔時(shí)間，采用沖擊鉆頭直接進(jìn)行沖擊；沖擊成孔穿透軟弱土層時(shí)，及時(shí)埋設(shè)鋼護(hù)筒，護(hù)筒的埋設(shè)要垂直；若坍孔較嚴(yán)重，可回填片石加黏土復(fù)沖成孔。

2）漏漿的預(yù)防、處理措施：溶洞發(fā)育的區(qū)域，提前在孔邊附近準(zhǔn)備足量的黏土與片石，準(zhǔn)備充足的泥漿，發(fā)現(xiàn)漏漿立即填入黏土與片石，及時(shí)補(bǔ)充泥漿，加大泥漿相對(duì)密度，然后進(jìn)行低錘慢擊，直到泥漿不漏為止。成孔撈渣后要迅速澆筑樁基混凝土。

3）串孔的預(yù)防、處理措施：采用隔序跳打的形式成樁；若已經(jīng)出現(xiàn)串孔現(xiàn)象，且串孔的樁均已成孔，則直接澆筑；串孔且未成孔的，將淺的回填。

4）卡鉆的預(yù)防、處理措施：沖至溶洞、石芽或灰?guī)r斜面時(shí)，向溶洞內(nèi)（石芽、斜面以上）填入片石 ，沖程選擇0.5～1 m為宜，并低錘密擊；若已經(jīng)出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，不能強(qiáng)行提拉，避免沖孔機(jī)傾翻，只能用一小沖擊錘碰撞錘頭，并用吊車配合，緩緩起拔。

5）掉鉆的預(yù)防、處理措施：對(duì)U形環(huán)銷子、錘頭梁子及鋼絲繩必須經(jīng)常檢查，如有異常，馬上處理；如果已經(jīng)出現(xiàn)掉鉆，用打撈鉤進(jìn)行打撈。

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6）樁底沉渣量過多的預(yù)防、處理措施：嚴(yán)格控制泥漿的相對(duì)密度和黏度；下鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠的中心要與樁的中心保持一致，避免鋼筋籠插到孔壁；下完鋼筋籠后，對(duì)沉渣量進(jìn)行檢查，如果沉渣量已經(jīng)超過規(guī)范允許值，進(jìn)行二次清孔；嚴(yán)格控制混凝土首灌量。

2.2 清孔

1）采用反循環(huán)方法進(jìn)行第1次清孔，確保清渣干凈，保證沉渣厚度不大于5 cm，泥漿相對(duì)密度保持在1.2～1.4之間。

2）下完鋼筋籠后進(jìn)行二次清孔。第2次清孔后的沉渣厚度和泥漿性能指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，沉渣厚度≤50 mm。

2.3 吊裝鋼筋籠

鋼筋進(jìn)場(chǎng)前，應(yīng)總體規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)平面布置，并對(duì)鋼筋堆放場(chǎng)地及鋼筋加工場(chǎng)地進(jìn)行混凝土硬化，并按照標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范搭設(shè)鋼筋加工棚。為保證鋼筋籠施工質(zhì)量、降低吊裝難度、提高吊裝效率，鋼筋籠應(yīng)盡量減少分節(jié)，僅對(duì)超長(zhǎng)鋼筋籠分節(jié)制作、運(yùn)輸及吊裝。鋼筋籠制作完成后，應(yīng)統(tǒng)一放置在鋼筋加工棚內(nèi)的成品區(qū)，避免雨淋。鋼筋籠須單層放置，不得重疊，不得在鋼筋籠上放置重物以免籠體變形。鋼筋籠運(yùn)輸采用平板車或拖拉機(jī)牽引長(zhǎng)板車。

2.4 導(dǎo)管安裝及混凝土澆筑

2.4.1 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管長(zhǎng)度視工藝要求確定，底管長(zhǎng)度不宜小于4.0 m，另配備若干0.5～1.0 m短節(jié)，以便配置導(dǎo)管；導(dǎo)管使用前要進(jìn)行拼接和試壓，檢驗(yàn)其垂直度和密封性；導(dǎo)管下設(shè)總長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)混凝土澆筑前實(shí)際孔深確定，導(dǎo)管下端距孔底300～500 mm，并記錄導(dǎo)管下設(shè)的節(jié)數(shù)和總長(zhǎng)度[4-6]。

2.4.2 混凝土澆筑

1）混凝土澆筑前必須檢測(cè)混凝土坍落度、和易性并記錄。

2）確?；炷潦状螡仓浚菏状螡仓渴谴_保第1斗混凝土必須淹沒導(dǎo)管2 m以上。計(jì)算公式為：首次澆筑量=樁基的截面積×H+V，H=導(dǎo)管距離孔底的高度（一般高度是30～40 cm）+200 cm，V是導(dǎo)管中高出H部分的混凝土量。

3）混凝土首灌量應(yīng)灌至導(dǎo)管下口2 m以上，導(dǎo)管下口埋入混凝土的深度不小于1.5 m，不大于6 m，最好將導(dǎo)管在混凝土中埋深控制在4 m左右。以此操作往上循環(huán)直至混凝土澆筑完成。

3 旋挖機(jī)鉆孔灌注樁施工操作要點(diǎn)

3.1 旋挖機(jī)鉆孔施工

護(hù)筒埋設(shè)同沖孔灌注樁。施工時(shí)，將鉆頭放到鉆孔位置，旋轉(zhuǎn)鉆頭，開始鉆孔，鉆斗滿時(shí)，將鉆斗底部閥門關(guān)閉，并提升鉆斗，然后將土卸到堆放位置。反復(fù)進(jìn)行，直至鉆孔完成。由于石灰?guī)r硬度較大，鉆巖層時(shí)，要經(jīng)常檢查鉆頭是否損壞，同時(shí)要采用質(zhì)量好的鉆頭，保證施工效率。

3.2 施工中遇到溶洞的處理

1）對(duì)較高大的溶洞，其處理方法同沖孔灌注樁。

2）當(dāng)溶洞傾斜且高度小于2 m時(shí)，用混凝土導(dǎo)管進(jìn)行注漿。

3）溶洞內(nèi)無填充物或半填充物，回填素混凝土至溶洞頂。

4）溶洞內(nèi)填充為淤泥，且溶洞較大時(shí)，旋挖機(jī)鉆至溶洞處，淤泥將填滿鉆斗，使得旋挖機(jī)無法繼續(xù)鉆進(jìn)，此時(shí)，必須下鋼護(hù)筒，方能阻止淤泥流入鉆斗。

3.3 清孔、鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑

地下水位較低，鉆孔完成均未見地下水時(shí)，旋挖機(jī)鉆孔施工完成后，用鉆斗慢慢掃孔，將孔底沉渣清除。如果地下水較高，要用濃度較低的泥漿進(jìn)行清孔。2 種清孔方法均要確保沉渣厚度≤50 mm。鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑均與沖孔灌注樁相同。

4 結(jié)語

通過采用沖孔灌注樁與旋挖鉆孔灌注樁相結(jié)合的方法進(jìn)行樁基施工，很好地解決了地下存在的溶洞可能引起的樁基失穩(wěn)隱患，為類似工程提供了可資借鑒的經(jīng)驗(yàn)。