淺談巖溶地基沖孔樁施工方案

■陳國幟

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊廣東江門529040）

淺談巖溶地基沖孔樁施工方案

■陳國幟

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊廣東江門529040）

本文通過簡述了佛山市某小區(qū)在沖孔樁在施工過程中遇到不良地質(zhì)情況，如土洞、溶洞等情況時所采取的相關(guān)有效措施及應(yīng)注意事項等，供同類工程施工時參考，并用工程實例加以說明。

沖孔樁 土洞 溶洞 施工處理 注意問題

1　前言

在巖溶地區(qū)進行樁基礎(chǔ)施工過程中，常常遇到不良地質(zhì)的情況：出現(xiàn)巖面與殘積土接觸間的軟弱帶、土洞、溶洞以及基巖在水平和垂直方向的變化較大等。復(fù)雜的地質(zhì)給樁基礎(chǔ)施工造成很大困難，在選用沖孔樁作樁基礎(chǔ)時，成孔過程中容易造成偏孔、漏漿、塌孔，導(dǎo)致產(chǎn)生嚴重的施工安全事故。因此在施工過程中必須制定有效的預(yù)控方案，才能確保施工順利進行。

2　工程實例

2.1場地地質(zhì)情況

佛山市某小區(qū)擬采用的基礎(chǔ)型式為鉆（沖）孔灌注樁，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁Ra要求大于等于3000kN。

施工圖階段超前鉆查明，在勘探所達深度范圍內(nèi)，場地地層自上而下為第四系填土層、粉質(zhì)粘土層、粉砂層、淤泥質(zhì)土層、粉質(zhì)粘土層、粉砂層、中砂層、礫砂層、石炭系（C）石灰?guī)r?，F(xiàn)自上而下分述如下：

（1）第四系土層（Q4）：主要主要由粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、粉砂、中粗砂及礫砂等土層組成，厚度在15.60～57.60m之間，平均厚度為28.01m。

（2）石炭系基巖：灰～深灰色、灰黑色，以石灰?guī)r為主要，局部含炭質(zhì)灰?guī)r夾層，以中厚層為主，夾部分薄層，細～中晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理較為發(fā)育，按其風(fēng)化程度為中風(fēng)化。

中風(fēng)化石灰?guī)r：灰～深灰色、灰黑色，微晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造（局部為薄層狀），主要礦物成份為方解石，局部含深黑色的泥炭（炭質(zhì)灰?guī)r），裂隙一般發(fā)育，局部較發(fā)育，巖芯多呈短柱狀、柱狀，巖體完整程度為較完整，巖石堅硬程度為較軟巖～較硬巖，場地巖溶較發(fā)育，巖溶各向異性明顯，豎向、側(cè)向溶蝕交替出現(xiàn)，沿其巖溶發(fā)育走向、傾向追蹤呈條帶狀分布特點較明顯，以垂直溶蝕為主。經(jīng)統(tǒng)計鉆孔遇溶洞（土洞）達189個，鉆孔遇洞（隙）率38.57%；表明場地巖溶發(fā)育程度為強發(fā)育。除了已經(jīng)形成空間形態(tài)的溶隙、溶洞外，地層中還有一些微小溶蝕晶洞發(fā)育，破壞巖體質(zhì)量，降低巖體工程性能。其中土洞9個鉆孔有揭露，土洞的洞深2.20～16.20m，平均洞深為8.84m；溶洞182個鉆孔有揭露，溶洞的洞深0.20～16.20m，平均洞深為2.33m。

在如此復(fù)雜地層中進行沖孔樁樁基施工，必須有嚴密的施工組織設(shè)計及切實可行的施工方案方可施工。

2.2施工前準備工作

（1）根據(jù)地質(zhì)鉆探資料及所取的巖芯，分析確定樁位所在巖層中的溶洞及其大小、數(shù)量填充情況等，制定相應(yīng)的技術(shù)方案。

（2）施工前應(yīng)清除表部填土，護筒埋設(shè)應(yīng)至原狀土內(nèi)，防止跑漿、漏漿現(xiàn)象，以影響樁基施工質(zhì)量及對后期基坑開挖產(chǎn)生不良影響；

（3）成立溶洞應(yīng)急搶險小組，便于在遇到溶洞時能及時組織人員進行拋填黃泥或粘土包和片石，補充泥漿，避免塌孔事故的發(fā)生，同時在溶洞區(qū)域施工的樁機的枕木和走管均需加長，確保在塌孔事故時樁機足夠安全。

2.3施工方案確定

（1）根據(jù)房建的地質(zhì)情況及樁基直徑、深度，采用沖孔樁機。確定沖孔的施工順序；如遇到塌孔嚴重的，回填后再隔孔鉆孔的順序施工。

（2）土洞、溶洞處理方法：溶洞處理采用片石黃土回填、鋼護筒跟進(或雙護筒)、直接回填水泥沖鉆3種理方法。

2.4成孔過程中的主要施工技術(shù)處理方案

（1）真接回填水泥，如遇到溶洞較小，泥漿滲漏不大，則可以采用直接水泥回填，沖機配全施工，鉆機可暫停施工，注意觀察水位變化，及時補充泥漿．如本法控制不了滲漏，則改用回填黃土及片石。

（2）雙鋼護筒，對于溶洞較大或橋位于位于重要建筑物旁邊，采用雙護筒法成孔。其施工工藝為：施工準備——沖擊鉆進——下沉外鋼護筒——檢孔——沖擊鉆進——跟進內(nèi)鋼護筒(至巖面)——投入粘土及片石——沖擊鉆進——清孔——檢孔——安放鋼筋籠——灌注水下混凝土。

（3）雙鋼護筒施工要點：

①采用雙護筒法施工，當沖孔到進入溶洞時，分層投入粘土和片石，每層厚1m，用小沖程(0.5m～1.0m反復(fù)沖擊，將粘土和片石

擠入溶洞，并可投入水泥燒堿和鋸末，增大孔壁自穩(wěn)能力。取樣測試泥漿各項指標，泥漿的性能指標滿足要求。

②首先用振動錘下沉外徑比設(shè)計樁徑大20cm，壁厚l0mm～12mm的內(nèi)護筒至基巖面，以防止孔壁坍塌。

③雙護筒沖擊成孔采用吸泥法清孔，吸泥機管徑為100mm～150mm。經(jīng)過3h觀察，孔底沉渣厚度不小于5cm時，即可停止清孔，灌注水下混凝土。

2.5關(guān)鍵工程施工技術(shù)措施

2.5.1傾斜巖面或遇孤石時的施工技術(shù)措施

由于巖溶地區(qū)巖面變化極大，巖面變化有可能是陡峭或直立的，例如ZK91號鉆孔40.50～41.20m巖體半邊己溶蝕，推斷為陡峭溶洞側(cè)壁，當采用沖孔樁施工時，沖孔錘易向軟弱土層或溶洞偏斜，當確定己偏斜時，應(yīng)采取措施修正，如向孔內(nèi)填塊石平衡孔底再進行沖孔:拋填厚1.5m～2.0m、粒徑為20cm～30cm的片石，粒徑為10cm左右的碎石和粘土塊，以45cm小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋填厚0.8m～1.0m相同配比的混合物，以80cm的大沖程沖孔，反復(fù)進行，直至成孔。否則掏渣清孔后用C20水下混凝土(摻早強劑及速凝劑)封底，封底厚1.5m～2.0m，待強度達到20MPa后，再繼續(xù)沖孔。

2.5.2穿越土洞、巖面、溶洞時的施工技術(shù)措施

當鉆孔擊穿溶洞頂板薄弱部位時，頂板較厚部位形成探頭片石和臺階，出現(xiàn)泥漿急劇下降和鉆頭斜臥在溶洞內(nèi)的現(xiàn)象，立即向孔內(nèi)補充水泥漿，保持孔內(nèi)水頭高度，投放粘土、碎石、片石，采用小沖程沖擊，并減小懸距。每循環(huán)進尺5cm～10cm，待填充物完全擠入溶洞內(nèi)后，再加大沖程造孔。若采取上述措施后，孔內(nèi)水位還繼續(xù)下降，則應(yīng)將鉆機撤離。填平樁孔，再重新布機鉆孔。

當沖孔經(jīng)過溶洞側(cè)壁時，易發(fā)生偏孔現(xiàn)象，糾偏極難，此時投入大塊片石，適當降低泥漿比重，回填3m～5m后，用小沖程沖擊，待鉆頭平穩(wěn)后再加大沖程沖孔。

2.5.3漏漿和塌孔時的施工技術(shù)措施

由于未填充的土洞、溶洞或巖面，常會發(fā)生漏漿和塌孔現(xiàn)象。此時應(yīng)采用長鋼護筒跟進或在短時間內(nèi)集中拋填片石、粘土、水泥，反復(fù)沖擊，并向孔內(nèi)注漿、補水，保持孔內(nèi)水頭。如出現(xiàn)漏漿與塌孔，采取的措施是提前備料，集中用裝載機投入，補漿、補水，反復(fù)沖擊成孔。

2.6施工過程中要注意問題

（1）盡量掌握樁位的溶洞、裂隙、樁位所在的位置(建筑物旁邊)情況。在施工過程中可能會遇到危險情況，這就要求現(xiàn)場管理人員及工人對遇到溶洞時采取的處理措施十分熟悉，及時處理溶洞漏漿。在樁基施工時要準備充足的相關(guān)材料、機械，避免出現(xiàn)遇到溶洞時無法處理的情況。技術(shù)員、施工員、操作工人都必須對樁孔地質(zhì)情況十分清楚，對他們進行細致的技術(shù)交底。

（2）鉆（沖）孔灌注樁施工時需要配足鋼筋籠長度，保證混凝土強度；由于樁端持力層位于④4中風(fēng)化石灰?guī)r中，應(yīng)嚴格控制孔底沉渣厚度，要求不大于5cm，否則，應(yīng)對地質(zhì)報告提供的承載力參數(shù)做適當折減。

（3）分節(jié)段振打的護筒長度應(yīng)為4m左右，護筒過長或過短都不好控制護筒的垂直度及坐標，如護筒直徑大振打護筒時不好控制，可用工字鋼燒焊扁擔(dān)輔助施打。每節(jié)護筒振好后，測量工程師檢測護筒的垂直度及護筒中心與樁位中心的偏差，護筒四周的高差應(yīng)控制在2cm以內(nèi)，護筒中心偏差不能大于5cm。

（4）為防止遇溶洞塌方時護筒被埋，沖樁的鋼護筒用卡環(huán)鎖定在樁架上，到溶洞頂采用小沖程以防埋錘。澆筑混凝土?xí)r，埋管不應(yīng)少于3m，不宜高于6m，且最好不要在溶洞的位置拆管。

（5）由于場地溶洞及土洞發(fā)育，溶洞無充填及半充填對沖孔樁施工有一定的影響，主要表現(xiàn)為，當擊穿溶洞頂板時沖孔錘失去阻力繼續(xù)向下墜落，當操作人員察覺不到，按正常操作又向上提升沖孔錘時，向上提升的拉力與還在自由下落的沖孔錘的重力相加，極易造成鋼絲繩扯斷，而造成沖孔錘無法取回，樁報廢，需要說明的是，這種事故在巖溶發(fā)育地方是多見的，應(yīng)引起重視，因此，在溶洞發(fā)育地段進行沖孔樁施工時，控制好升錘行程和鋼絲繩直徑比較關(guān)鍵，同時密切觀察漿液情況，當發(fā)生跑漿時(漿液迅速下降)，應(yīng)視為與溶洞貫通。

（6）沖樁時要經(jīng)常檢查樁孔的垂直度，因為巖溶地區(qū)較易偏孔。穿過溶洞時樁錘沖程要控制在1m～1.5m，防止卡錘。發(fā)生漏漿要及時將錘拉起，以防塌方埋錘。

3　結(jié)語

巖溶地基沖孔灌注樁施工，是房建工程工程質(zhì)量、工期和安全控制的關(guān)鍵，根據(jù)不同的巖溶類型及樁基位置，采用相應(yīng)的施工方案和

措施，可有效地保證成樁質(zhì)量，加快施工進度。

本工程北東面約10m為滄江河堤，如發(fā)生塌孔，將會造成嚴重損失，因此樁基采有了雙護筒及局部灌注水泥漿施工。實踐證明，采用上述施工方法是可行的、合理的，為巖溶地區(qū)房建基礎(chǔ)施工工程積累了豐富的經(jīng)驗，為以后同類工程施工提供了參考依據(jù)。

沖孔灌注樁承載力與施工質(zhì)量密切相關(guān)，施工時，必須嚴格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范、規(guī)程和設(shè)計要求。

[1]樁基工程手冊1995.9.

[2]佛山市某小區(qū)巖土工程超前鉆勘察報告江門地質(zhì)工程勘察院2014.5.

P694[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～417～1