武九客專巖溶地區(qū)抗滑挖孔樁施工技術探討

李文建

（中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北 涿州 072750）

1 工程概況

1.1 項目介紹

武九客專里程DK137+953.51～DK138+230.75，長1232.52m（DK138+855.36=DK137+900，長鏈955.36m），前接富水特大橋，后接朱家湖特大橋，屬于巖溶路基、膨脹土路塹；設計為挖方路塹，線路左側設置有抗滑樁及樁間擋土板，樁（中～中）間距均為6.0m，截面為1.75m×2.5m，樁長11～13m，樁靠線路側邊緣距股道Ⅰ線中線的距離為20.1m，共設置120根抗樁，擋土板采用矩形截面，擋土板掛板高度2.5m～7.0m，樁身采用C35混凝土灌注，擋土板采用C35混凝土預制，采用人工挖孔灌注成樁工藝施工。

1.2 水文地質情況

本段路基位于崗丘地區(qū)，地面稍起伏，自然標高為26～44m，相對高差約18m，地表植被發(fā)育，多旱地；工程地質以粉質粘土、粉砂巖、角礫巖、灰?guī)r為主；地表水不發(fā)育，地下水發(fā)育；其中有963.24m路基基底為覆蓋型巖溶發(fā)育地段，線巖溶率為8%；局部巖層中多發(fā)育較大型溶洞，溶洞內多為充填滿粉質黏土及砂層，局部為空洞。

2 施工常見問題

在巖溶發(fā)育的地層進行樁基施工，由于地質結構復雜，巖面參差不齊，溶洞有軟塑、流塑填充物或空洞等情況，不可預見因素多，施工難度大，這是制約施工工期、威脅安全、影響工程質量的技術難題［1］，因此挖孔樁樁基在施工中易遇到以下施工問題：

（1）洞內有流塑狀的填充物時，若采用人工挖孔樁，易出現(xiàn)坍孔、突水突泥的問題。

（2）巖溶發(fā)育地區(qū)地下承壓水，人工挖孔樁在挖穿基巖層時，樁底會大量涌水，易發(fā)生施工安全事故。

（3）挖孔樁底部有較大溶腔，挖孔樁施工過程中易發(fā)生塌落，造成人員傷亡事故。

3 挖孔樁施工

3.1 挖孔樁施工工藝流程

如圖1所示。

3.2 主要工藝控制措施

3.2.1 樁頂覆蓋層開挖

按照施工圖的要求，測量人員放出樁基開挖的開口線，開挖灌注樁頂部的覆蓋層，形成施工平臺，開挖過程中，嚴格按照測量高程進行施工。

圖1 挖孔樁施工工藝流程圖

3.2.2 測量放線

采用全站儀測放樁位，埋設十字護樁，十字護樁必須用砂漿或混凝土防護，以備開挖過程中對樁位隨時進行檢驗。

3.2.3 樁身開挖

樁身開挖，采用人工分段開挖，每開挖1m深度后，立即進行護壁鋼筋的安裝和混凝土澆筑，待護壁混凝土澆筑3～4h后，再進行下部開挖。

（1）人工挖樁。樁基土方開挖采用人工使用羊鎬、鐵鍬進行開挖，裝吊桶提出。進入基巖或者遇到孤石后，采取小型松動爆破，分解孤石或基巖，然后人工撬挖，裝吊桶提出。

（2）棄碴提升、運輸。在孔口安裝小型的提升機，利用1t卷揚機進行提升，0.2m3提升吊桶采用1mm厚的鋼板焊制，要求吊耳、提升鋼絲繩必須具備足夠的強度，另外，卷揚機的鎖定裝置必須完好，以保證提升過程中的安全。樁基開挖棄碴暫時堆積于施工臨時便道外側，待堆積一定數(shù)量后用裝載機配自卸汽車運輸至棄碴場。

（3）排水、照明等。因樁基全部位于巖溶地區(qū)，所以開挖過程中的滲水量較大，施工前應準備足夠的潛水泵以及排水軟管、電纜等排水設施和材料，開挖過程中的滲水應及時排除，以免影響施工進度和樁基護壁的穩(wěn)定［2］。

開挖過程中應經(jīng)常檢查開挖偏移誤差，嚴禁欠挖并控制超挖。

3.2.4 鎖口施工

鎖口施工，樁孔開挖1.7m后，施作鎖口，鎖口采用C20混凝土，高出地面30cm。

3.2.5 護壁混凝土施工

（1）護壁混凝土分節(jié)澆筑，一邊開挖樁基一邊施工護壁，每段護壁高度為100cm。在樁基開挖前，首先根據(jù)施工圖加工定型鋼模以及定型木支撐，便于現(xiàn)場支立。

（2）樁基開挖斷面檢查，人工開挖樁基1m深度后，在軟弱圍巖地段及巖層分界面處可適當縮小護壁高度。利用吊錘進行檢查，樁基位置、護壁厚度。

（3）鋼筋綁扎，開挖斷面測量合格后，立即進行鋼筋綁扎施工，綁扎鉛絲采用20#，梅花型綁扎。嚴格按照設計要求的數(shù)量和規(guī)格綁扎，鋼筋安裝完畢，經(jīng)質檢工程師驗收合格后，進入下一道工序施工。

（4）支立模板，按照設計支立模板，并加固。安裝過程中，采用吊錘檢查模板位置，模板偏差應小于2cm。模板支立合格后，將模板與基坑底部的縫隙封堵嚴密，以免護壁混凝土澆筑時造成漏漿，影響混凝土質量，兩節(jié)模板之間預留10cm以利澆筑混凝土。

（5）混凝土澆筑，為了加快施工進度，護壁混凝土采用早強工藝，即加入速凝劑，速凝劑摻量為膠凝材料的4%，具體摻量根據(jù)試驗確定?；炷猎诨炷涟韬驼炯邪柚?，采用混凝土攪拌車運輸至灌注現(xiàn)場。入倉前，在井口位置固定好溜筒的進料口，然后續(xù)接溜筒至澆筑倉面位置，并固定牢固。澆筑時，一邊將混凝土溜入倉面，一邊人工拋灑速凝劑，每30cm采用插入式振搗器振搗一次。

（6）拆模，混凝土澆筑完畢，待3～4h后，即可拆除模板進行下一循環(huán)樁基開挖施工。

3.2.6 樁基鋼筋混凝土施工

3.2.6.1 灌注樁混凝土澆筑施工程序

施工準備→樁孔驗收→鋼筋安裝→驗收→下入溜筒（或者導管）→混凝土澆筑→澆筑結束。

3.2.6.2 灌注樁混凝土澆筑的主要施工方法

（1）施工準備。

主要包括鋼筋加工、制作，串筒和鋼導管的制作及安裝。當采用水下砼澆筑時，鋼導管連接應安裝橡膠墊圈，防止?jié)B水。導管頂部安裝進料口，方便混凝土送入導管。當采用常規(guī)方法澆筑時，可直接采用串筒澆筑，同時混凝土應振搗密實。

（2）樁孔驗收。

挖孔達到設計深度，即嵌入基巖3m經(jīng)過釬探確認無溶洞發(fā)育，經(jīng)過監(jiān)理工程師驗收確認后，應利用人工將孔底修理平整，并清除孔底松散的石碴、沉淀物等雜物。

（3）鋼筋籠制作及安裝。

樁身鋼筋施工，挖孔樁開挖至基底標高后，檢查樁頂?shù)刭|情況是否與設計相符，滿足設計要求后，開始在樁孔原位綁扎鋼筋籠，鋼筋在加工場制作，運至現(xiàn)場綁扎。

（4）驗收。

鋼筋安裝完畢后，及時進行鋼筋安裝偏差、焊縫工藝、保護層等進行檢查，并再次對樁底進行排水、清理，直至滿足設計以及規(guī)范要求，自檢合格后，申請監(jiān)理工程師驗收，以便進行混凝土的澆筑施工。

（5）安裝串筒或者導管。

驗收合格后，在繼續(xù)排水的前提下，安裝串筒或者導管。根據(jù)規(guī)范要求，當自孔底及孔壁滲入的地下水的上升速度較?。ㄐ∮?mm/min）時，可以采用常規(guī)的施工工藝，即串筒輸送混凝土，振搗器振搗密實。

當滲水量超過規(guī)范要求時，采用水下灌注混凝土樁的方法，即導管輸送混凝土，一邊澆筑一邊按照規(guī)范要求提升導管。采用吊車起吊安裝導管，人工螺栓連接，直至導管底部安裝至孔底。然后將導管固定在孔口位置，安裝導管頂部的進料口。為了保證混凝土澆筑時周邊混凝土可以均勻上升，要求將導管安裝在樁孔中心位置。

（6）混凝土澆筑。

對于滲水較小的灌注樁采用常規(guī)的混凝土澆筑工藝。當滲水加大時，首先采用水下灌注混凝土施工方式，直至混凝土澆筑表面超出地下水位后，排除混凝土澆筑表面的積水，將導管拔出混凝土，改用常規(guī)混凝土澆筑工藝?；炷翝仓r，將混凝土攪拌運輸車開至需要澆筑的樁基位置，將運輸車卸料口對準串筒（或者導管）進料口，直接卸料入倉。

①水下混凝土澆筑。在灌注混凝土開始時，首批灌注混凝土的數(shù)量應能滿足導管初次埋置深度（≥1.0m）和填充導管底部間隙的需要。在整個灌注時間內，出料口應伸入先前灌注的混凝土內至少2m，以防止泥漿和水沖入管內，且不得大于6m。灌注過程中，經(jīng)常測量孔內混凝土面層的高程，及時調整導管出料口與混凝土表面的相對位置，并始終予以嚴密監(jiān)視，導管應在無水進入的狀態(tài)下填充。混凝土應連續(xù)澆筑，直至灌注的混凝土頂面高程達到圖紙規(guī)定或者監(jiān)理工程師確定的截斷高度方可停止?jié)仓?，以保證截斷面以下的全部混凝土均達到強度標準。

②常態(tài)混凝土澆筑。在開始灌注混凝土時，串筒底部至孔底應有1～1.5m的距離，為了防止混凝土離析，不得大于2.0m。串筒宜布置在樁孔中心位置，混凝土在串筒中自由墜落。開始灌注混凝土時，孔底積水應盡量排干，灌注速度盡可能加快，使混凝土對孔壁的側壓力盡快大于滲水壓力，以防地下水滲入孔內。為了切實保證混凝土澆筑密實，每層厚度控制在100cm左右振搗一次，采用插入式振搗器振搗。澆筑過程中，一邊澆筑一邊提升并摘除溜筒。

3.3 挖孔樁施工注意事項

（1）挖孔時，應注意施工安全。挖孔工人必須配有安全帽、安全繩，必要時搭設掩體。提取土碴的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚機等機具應經(jīng)常檢查。井口圍護高出地面200～300mm，防止土、石、雜物落入孔內傷人。挖孔土碴應堆于井口3m以外距離，以免增大井壁土體荷載危及井壁安全。挖孔工作暫停時，井口必須罩蓋。挖孔時，如孔內的CO2含量超過3%或孔深超過10m時，采用機械通風。

（2）孔內巖石需爆破時，采用淺眼爆破法，嚴格控制炸藥用量，并在炮眼附近加強支撐和護壁，防止震塌孔壁?？變冉?jīng)爆破后，先通風排煙，經(jīng)檢查無毒氣后，施工人員方可下井繼續(xù)作業(yè)。

（3）孔內照明必須采用安全電壓。

（4）護壁模板拆除應視混凝土強度增長情況通過試驗確定，并不得小于3～4h。

（5）為了加快施工進度，護壁混凝土采用早強工藝，即加入速凝劑，速凝劑摻量為膠凝材料的4%，具體摻量根據(jù)試驗確定。

（6）因為樁基全部位于巖溶地區(qū)位置，所以開挖過程中的滲水量較大，應該提前準備足夠的潛水泵以及排水軟管、電纜等排水設施和材料，開挖過程中的滲水應及時排除，以免影響施工進度和樁基護壁的穩(wěn)定。

4 巖溶地區(qū)挖孔樁施工影響因素

巖溶地區(qū)因地質情況的復雜性和超前地質預報措施的局限性，在施工前很難準確預報樁孔的地質情況，孔樁施工中面臨著諸多不確定因素，挖孔施工也就面臨諸多困難。

4.1 巖溶地區(qū)挖孔樁面臨的主要問題

（1）巖溶發(fā)育地段“流砂”問題，樁身開挖遇“流砂”地層時，開挖難以成孔，孔壁周圍的軟塑狀填充物隨開挖不斷涌入孔內，有時即使通過后，護壁砼又被擠裂破壞，無法成孔。

（2）挖孔過程中如遇空溶洞，事先沒有制定預案開挖施工中樁底部突然塌陷，給施工帶來嚴重的安全風險。

（3）樁孔底部或周邊存在承壓水，樁孔開挖后，剩余巖盤破壞，發(fā)生突涌水、涌泥災害。

（4）巖溶富水地段，樁孔開挖過程中，地下水不斷滲流入孔樁內，鉆孔開挖困難。

4.2 巖溶地區(qū)挖孔樁施工措施

（1）堅持“先探后掘，預案先行”的施工原則，巖溶地區(qū)挖孔樁，每根樁都要施作超前地質鉆探，探明樁身的地質情況并保證樁底落在穩(wěn)定基巖上（要求基巖厚度不小于3m）。

（2）超前注漿預處理：為防止挖孔時突發(fā)突泥、流砂等現(xiàn)象，通常在挖孔樁施工前對抗滑樁外圍2m范圍內進行超前注漿預處理，同時起到止水帷幕作用。采用注漿泵注入純水泥漿封堵，利用漿液的流動性，在壓力作用下，充滿空洞及裂隙。注漿時要控制好注漿量；當注漿量達到設計量或頂部返漿后，上拔注漿鉆桿，直至結束；

若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況先灌注中粗砂或稀的水泥砂漿對溶蝕腔體進行充填，再采用水泥漿液或雙液注漿，全充填溶洞一般采用單液注漿。

①純水泥漿∶水灰比0.6∶1～1∶2，常用水灰比1∶1，的純水泥漿用于全填充巖溶及巖溶孔土層部分注漿。

②水泥砂漿∶水∶水泥∶砂=0.6∶1.0∶1.0，用于無填充物的大溶洞。

③水泥水玻璃漿：溶巖連續(xù)灌漿15t仍不見灌漿壓力上升或吸漿量下降及地表冒漿等情況，采用提高漿液濃度或雙液壓漿措施。雙液壓漿時采用水泥漿與水玻璃之體積比1：0.08；水玻璃波美度為38°～43°Be，模數(shù)2.4～3.0。

在規(guī)定的注漿壓力下，注漿壓力持續(xù)在0.2MPa不變，孔段吸漿量小于0.6L/min，單孔注漿量達到平均注漿量1.5～2.0倍，且進漿量明顯減少時，延續(xù)30min即可結束注漿。為了保證注漿壓力或注漿過程的連續(xù)性，加壓注漿前進行必要的封孔措施。

（3）“流砂”地段挖孔施工，為確保施工順利采取減小護壁高度和預先防護措施，減小每節(jié)護壁的高度，加大支護頻度，在“流砂”地段每0.5m，甚至更小，施作一次護壁。預先防護措施，在開挖施工前，先將Φ25鋼筋沿孔樁四周插打入開挖地層，鋼筋長1～1.5m，間距20cm，鋼筋上端頭露出開挖面，并在外露端頭設一環(huán)架立箍筋，箍筋采用Φ20鋼筋，用以支撐插打的鋼筋，限制其向孔內擠入。挖土開挖時，隨開挖在插打鋼筋外側塞填稻草把，限制“流砂”向孔內擠入，開挖深50cm后，立即施作護壁鋼筋砼，逐層開挖，直至穿過“流砂”段?！傲魃啊倍尾扇〖訌娮o壁措施，增加鋼筋數(shù)量，相鄰節(jié)鋼筋搭接長度不小于30cm［3］。

（4）結合超前地質預報，若抗滑樁底部有較大溶腔時，需在樁基施工過程中進行跟蹤處理，當揭穿溶洞頂板時，可以填片石將溶洞基本填至飽滿，再灌填底標號混凝土，待混凝土達到一定強度、樁孔孔壁穩(wěn)固后在繼續(xù)施工；

（5）巖溶地區(qū)，由于巖溶發(fā)育存在復雜性及隱伏性，所以有時一孔一探的勘察手段并不能完全揭示該孔樁的實際地質情況。對于空溶洞及承壓水塌陷及突涌水、涌泥的災害，除在開挖前超前鉆探外，為確保施工安全，在開挖過程中，需施作加深炮孔（深5m），進一步探查孔樁地質情況，樁基開挖過程中密切觀察周圍地表沉降、滲水、水位變化、落渣和護壁砼等情況，防止異常情況發(fā)生。

5 結束語

挖孔樁施工工藝因其具有工程造價低廉、施工現(xiàn)場無噪聲干擾、孔徑不受施工機具的限制，可隨需要控制、成孔質量可直接觀測、施工時與其他施工方法相比可以縮短工期、混凝土灌注質量容易保證等優(yōu)點，因此，在國內外工程建設中得到廣泛的應用。實踐證明只要在施工過程中加強超前鉆探，預先探明地質情況，同時結合超前預注漿及加強鋼筋混凝土護壁等措施可以廣泛在地質條件復雜的巖溶地區(qū)使用。

［1］ 蔣學文. 巖溶地區(qū)樁基施工風險分析及應對措施［J］. 建筑施工，2012，（10）：11-14.

［2］ 張威. 淺析巖溶地區(qū)樁基施工技術措施［J］. 土工基礎，2012，（05）：19-21.

［3］ 韓貴雷. 圍壓對破裂巖體注漿加固效果影響分析［J］. 工程勘察，2012，（09）：44-46.