巖溶地區(qū)樁基施工技術(shù)

熊宏韜，譚 斌，余開清

（中國(guó)建筑第四工程局有限公司珠海分公司貴陽(yáng)分公司玉林萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)項(xiàng)目部，廣西 玉林 537000）

0 引言

隨著我國(guó)人口基數(shù)日益增大及廣大人民群眾對(duì)美好生活的向往，我國(guó)基礎(chǔ)建筑工程、民用建筑工程項(xiàng)目不斷增多，樁基礎(chǔ)施工技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。樁基礎(chǔ)是由樁基和連接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成，樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的優(yōu)差與否不僅影響到工程建設(shè)的進(jìn)度，而且關(guān)系到工程建設(shè)的質(zhì)量及安全，因此探究樁基施工技術(shù)具有重要的價(jià)值和意義，目前國(guó)內(nèi)外主要研究方向之一在于樁基施工難點(diǎn)攻克。在面對(duì)不同地質(zhì)時(shí)，如何選擇最合適的施工方案，盡量降低施工成本，保證施工質(zhì)量安全成為業(yè)內(nèi)關(guān)注重點(diǎn)。

1 工程概況

玉林萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)位于玉林市玉東新區(qū)金玉路與勝利路交匯處，將建設(shè)成大型多業(yè)態(tài)的現(xiàn)代化購(gòu)物中心，同時(shí)配建國(guó)際觀影標(biāo)準(zhǔn)的萬(wàn)達(dá)影城。玉林萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)項(xiàng)目是萬(wàn)達(dá)集團(tuán)南區(qū)第一個(gè)實(shí)施BIM總發(fā)包模式的項(xiàng)目，地上4層（局部5層）、地下1層，地上部分主要為購(gòu)物中心與商鋪，地下部分主要為超市及設(shè)備用房。總建筑面積11.14萬(wàn)m2，地上建筑面積9.07萬(wàn)m2、地下建筑面積2.07萬(wàn)m2，規(guī)劃用地面積6.07萬(wàn)m2。

2 前期樁基施工遇到的困難

1）場(chǎng)地發(fā)育較多淺層溶洞，鉆孔遇洞隙率48.98%，場(chǎng)地巖溶發(fā)育等級(jí)為中等發(fā)育，并隨著開挖進(jìn)度，場(chǎng)地內(nèi)大面積出現(xiàn)開口型溶洞，挖機(jī)、運(yùn)輸車等施工機(jī)械在場(chǎng)地中行走，導(dǎo)致出現(xiàn)大面積的淤泥區(qū)及大片水洼，場(chǎng)地情況難以滿足樁基施工條件。

2）玉林屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，4～9月為雨季，總降水量占全年降水量的70%～85%，強(qiáng)降水天氣過(guò)程較頻繁，基坑內(nèi)水位持久不降。

對(duì)于本工程土層下大量溶洞且伴隨著當(dāng)?shù)氐叵滤桓?、降水量大的特點(diǎn)，在降低水位的同時(shí)又要保證對(duì)地下水位的高度限制，以及對(duì)周邊環(huán)境的影響，降水力度需要嚴(yán)格控制，所以基坑內(nèi)水位下降緩慢，導(dǎo)致基坑中土質(zhì)疏松，且形成大片的淤泥以及水坑，在樁基正常施工時(shí)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，更有甚者出現(xiàn)大范圍塌方現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全也產(chǎn)生一些影響；因?yàn)榭變?nèi)存在溶洞，且在地下土層中溶洞多為聯(lián)珠洞，在澆筑時(shí)上部混凝土帶來(lái)的壓力促使下部的混凝土灌入串聯(lián)的溶洞中，澆筑量達(dá)到理論方量時(shí)，往往是混凝土面并未上升至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，并且成樁所需的混凝土量遠(yuǎn)大于理論量，單根樁所耗費(fèi)的財(cái)力、物力、人力相比于一般無(wú)溶洞樁或溶洞情況簡(jiǎn)單的樁要多。

3 前期施工問(wèn)題解決方案

1）對(duì)于能正常成孔且澆筑過(guò)程中不會(huì)發(fā)生塌孔現(xiàn)象的樁基，在遭遇溶洞時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)需要三方確認(rèn)后，按照專家會(huì)議討論結(jié)果使用同樁身強(qiáng)度等級(jí)的混凝土進(jìn)行澆筑，直至成樁。

2）對(duì)于在成孔過(guò)程中發(fā)生的塌孔現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)需三方（甲方、總包、監(jiān)理）確認(rèn)后，還在成孔的樁基停止鉆進(jìn)，按專家會(huì)議討論結(jié)果，采用C15混凝土進(jìn)行回填，回填至塌陷部位上方1m處；對(duì)于在澆筑過(guò)程中發(fā)生塌孔現(xiàn)象的，現(xiàn)場(chǎng)三方確認(rèn)后，按專家會(huì)議討論結(jié)果，拔出鋼筋籠，回填C15混凝土至塌陷部位上方1m處，然后等待混凝土初凝后，重新進(jìn)行開挖。

這些方案都是在現(xiàn)場(chǎng)已發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后才實(shí)施，雖然能夠及時(shí)處理遇到的困難，但效果不盡如人意，達(dá)不到預(yù)計(jì)要求。如何減少使用混凝土量及精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)施工過(guò)程發(fā)生的情況，是接下來(lái)實(shí)施方案中的重點(diǎn)。

4 試驗(yàn)樁方案及成果

4.1 無(wú)溶洞樁基施工方案

正常進(jìn)行樁基施工工藝，若在成孔過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)法成孔的情況，立即停止施工，分析判定后再進(jìn)行下一步工作；若混凝土在澆筑至理論方量時(shí)液面未達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，繼續(xù)澆筑樁身混凝土至成樁完成。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際澆筑2根試驗(yàn)樁，充盈系數(shù)分別為1.27，1.43。

4.2 溶洞小于5m的樁基施工方案

1）采用水玻璃、水泥、碎石、黏土等原料用不同配合比進(jìn)行調(diào)配，試驗(yàn)要求能夠在孔內(nèi)形成有效的護(hù)壁，防止混凝土超灌過(guò)量，試驗(yàn)情況如表1所示。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，若采用低配的混合比，結(jié)合物不能夠在孔內(nèi)形成有效的護(hù)壁，不滿足試驗(yàn)要求；而高配混合比雖然勉強(qiáng)能滿足要求，但也無(wú)法保證能正常成孔，并且原材料投入巨大，經(jīng)濟(jì)效益差。

2）采用回填老黏土或8%～12%黏土水泥拌合物逐個(gè)擠壓溶洞成孔后再澆筑樁身混凝土成樁，現(xiàn)場(chǎng)選取2根樁作為試驗(yàn)對(duì)象，后補(bǔ)選1根進(jìn)行完整的成樁過(guò)程。第1根樁大量泥土與水混合后形成的泥漿隨提鉆壓鉆時(shí)冒出孔口，且孔口出現(xiàn)明顯塌方跡象，由于反復(fù)回填并擠壓，擾動(dòng)了孔壁周圍的土層，導(dǎo)致塌孔；第2根樁在提鉆壓鉆時(shí)大量泥漿冒出孔口，孔內(nèi)無(wú)法形成有效的泥漿護(hù)壁；第3根樁在回填過(guò)程中出現(xiàn)了前2根樁的現(xiàn)象，在處理完塌孔之后，繼續(xù)鉆進(jìn)最終成孔，進(jìn)行混凝土澆筑，充盈系數(shù)為4.98。

表1 試驗(yàn)情況

圖2 護(hù)筒下放

試驗(yàn)結(jié)果表明，此類方案對(duì)于樁內(nèi)溶洞裂縫的封堵效果并不明顯，充盈系數(shù)還是相對(duì)較大，且在成孔鉆進(jìn)的過(guò)程中，易出現(xiàn)泥漿外流以及塌孔的現(xiàn)象，能正常成孔所需要的時(shí)間及人力更多。

4.3 溶洞大于5m的樁基施工方案

采用下放鋼護(hù)筒的成樁工藝，在正常成孔后，先下放鋼護(hù)筒（護(hù)筒長(zhǎng)度=該樁最大溶洞頂標(biāo)高-樁底標(biāo)高+1m，孔徑為1m，護(hù)筒直徑為0.9m，鋼筋籠直徑為0.8m），然后澆筑混凝土成樁（見圖1）。

圖1 下放鋼護(hù)筒成樁工藝

通過(guò)超前鉆資料，選擇1根溶洞高度為10.20m的樁，需要制作長(zhǎng)16.20m的護(hù)筒。在理論情況下，鋼護(hù)筒直接下放至樁底，能夠有效防止混凝土外流，降低經(jīng)濟(jì)成本；現(xiàn)場(chǎng)操作中樁內(nèi)存在溶洞，在下放過(guò)程中卡住后采取措施截取8m短護(hù)筒下放（見圖2）。

最終將鋼護(hù)筒下放至地面標(biāo)高以下5.2m處，后澆筑成樁，試驗(yàn)樁充盈系數(shù)為2.76，相比于前期樁基施工遇到同類樁基時(shí)的實(shí)際方量為理論方量幾十倍的情況，此方案有效減少了混凝土用量，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

5 最終樁基施工方案

在前期，塌孔、超灌等現(xiàn)象都是在樁基施工過(guò)程中常遇問(wèn)題，對(duì)突發(fā)情況經(jīng)驗(yàn)較少，應(yīng)對(duì)處理并不完善，所以在后續(xù)施工方案中，在試驗(yàn)施工前進(jìn)行超前鉆資料核對(duì)、溶洞情況分析及預(yù)防方案的確定；在試驗(yàn)施工過(guò)程中，將實(shí)際情況與設(shè)計(jì)資料進(jìn)行對(duì)比，尋找更為切合實(shí)際、更加經(jīng)濟(jì)的方案。經(jīng)過(guò)一系列的試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了合理、準(zhǔn)確的分析，得出以下方案。

1）超前鉆顯示孔內(nèi)存在溶洞、溶洞小于1m及超前鉆顯示無(wú)溶洞的樁基，采用直接澆灌成樁方案。

2）超前鉆顯示孔內(nèi)存在溶洞，且溶洞高度在1～3m的樁位，往孔內(nèi)回填黏土及片石（粒徑小于10cm），造漿擠壓溶洞。

3）超前鉆顯示孔內(nèi)存在溶洞，且溶洞范圍大于3m的樁基，采用下放短護(hù)筒方案，鋼筋籠尺寸按750mm，鋼護(hù)筒內(nèi)徑900mm制作。

4）當(dāng)超前鉆資料顯示最大溶洞高度小于6m時(shí)，鋼護(hù)筒壁厚6mm；最大溶洞高度介于6～10m的，鋼護(hù)筒壁厚8mm，正常情況下長(zhǎng)護(hù)筒長(zhǎng)度不大于10m。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國(guó)民物質(zhì)文化需求日益增長(zhǎng)，推陳出新、精益求精是各個(gè)行業(yè)的追求也是一種要求，在建筑類行業(yè)也不例外，面臨著各類施工難題，如何在保證施工進(jìn)度前提下，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)方面的需求更少，是本行業(yè)前進(jìn)的方向。在工程樁基施工過(guò)程中發(fā)生的各種問(wèn)題及地理地質(zhì)情況對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生的影響，如果僅憑借以往的經(jīng)驗(yàn)、按部就班進(jìn)行，就單根樁而言，方案有效可行，但對(duì)于大工程項(xiàng)目，樁基數(shù)量多，地質(zhì)情況復(fù)雜，就難以估量其中所消耗的資源了。通過(guò)對(duì)玉林萬(wàn)達(dá)項(xiàng)目樁基施工的研究探討，得出的一系列方案，能夠有效控制施工進(jìn)度及施工資源的消耗，也可為后續(xù)類似工程提供參考。