喀斯特地貌上的樁基礎(chǔ)施工

柴睿智

（廣州天力建筑工程有限公司，廣東廣州 510000）

0 前言

喀斯特地貌具有鮮明的特色，其在形成上主要是由于帶有溶蝕力的水長期溶蝕可溶性巖石由于溶蝕、沖蝕、潛蝕、坍塌等逐漸形成的。

在樁基礎(chǔ)施工過程中，十分容易受到溶洞、地下水及洞結(jié)構(gòu)中存在的石筍、石柱等卡斯特地貌的影響。因此，在喀斯特地貌地區(qū)施工具有較大難度，并且安全風(fēng)險高。如果基建設(shè)施不完善，那么樁基礎(chǔ)施工施工就及其容易受到地質(zhì)條件的影響。因此，在喀斯特地貌地區(qū)進行樁基礎(chǔ)施工時，必須要考慮各種因素，例如地質(zhì)條件因素，樁基礎(chǔ)施工要求與標(biāo)準(zhǔn)以及工程造價等等。除此之外，在喀斯特地貌地區(qū)進行樁基礎(chǔ)施工必須要經(jīng)過嚴(yán)格的地質(zhì)勘探，通過嚴(yán)格的地質(zhì)勘探獲取更多關(guān)于施工現(xiàn)場的地質(zhì)信息，根據(jù)勘探結(jié)果，對施工設(shè)計方案進行比選，選擇的條件為施工安全系數(shù)高，效率高以及綜合系數(shù)高的方案進行施工。由于喀斯特地貌的特殊性，在施工過程中復(fù)雜性程度高，因此，在施工過程中必須要對有關(guān)施工技術(shù)以及注意事項及時進行分析與總結(jié)，遇到問題及時解決。

1 工程概況

都勻市群眾體育中心項目為大型公建，采用大直徑樁基礎(chǔ)（項目樁基礎(chǔ)最大直徑2.8m），云貴高原喀斯特地貌地質(zhì)情況復(fù)雜，樁基礎(chǔ)最深達41.15m。我司使用旋挖灌注樁采用機械成孔式全程鋼護筒施工工藝，保證了工程合理有序推進并控制成本，為工程各參建單位創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益及社會效益。

2 施工技術(shù)

2.1 埋設(shè)護筒

護筒沉入采用專用振動錘振入，護筒中心與樁中心偏差必須≤50mm，傾斜度須≤1%。為實現(xiàn)泥漿可循環(huán)，在護筒頂端留有出漿口，出漿口的規(guī)格為高30cm，寬20cm。

護筒采用16～30mmQ235B厚鋼板制作（具體厚度根據(jù)現(xiàn)場實際情況保證安全及質(zhì)量的情況下，各方一同確定），其內(nèi)徑規(guī)格見護筒規(guī)格與工程量表，對于小直徑樁（D1.0～2.0m），采用回旋轉(zhuǎn)全護筒鉆至樁底標(biāo)高，灌注樁芯混凝土?xí)r，邊灌注邊拔起護筒，直至澆筑完成。對于大直徑樁（D2.2～2.8m），護筒振沉至卵石層底1.0m，以確保不坍孔為宜，并盡量控制沉入深度，以免起拔困難。護筒或護筒高出泥漿面200mm，并高出地面300mm。

護筒或護筒每節(jié)長度2～3m，鉆進或振沉、開挖、接高交替進行，直至沉入預(yù)定標(biāo)高。護筒或護筒平面定位與垂直度應(yīng)準(zhǔn)確，鋼護筒周圍和護筒底腳應(yīng)緊密，不透水。振沉護筒或護筒時應(yīng)通過測量放樣，定出樁心位置，插短鋼筋作為標(biāo)志，將短鋼筋作為圓心，半徑長度設(shè)置為2～3倍的孔樁半徑，在圓得任意一個內(nèi)接三角形上確定3點，并且用短鋼筋標(biāo)記，切記標(biāo)記埋深≥300mm，必須保證短鋼筋得穩(wěn)定性。為控制護筒安裝高度及樁頂標(biāo)高，使用全站儀或者是水準(zhǔn)儀將高程標(biāo)定到外圍短鋼筋頂部，將鋼護筒吊放進在短鋼筋樁組成的等邊三角形的圓心即鋼護筒中心與孔樁中心重合的圓坑中，鋼護筒吊的直徑與短鋼筋的直徑大小相同，調(diào)整護筒位置，確保護筒外邊緣與三個短鋼筋頭有相等的距離，同時，檢查鋼護筒垂直度，確保鋼護筒的孔口標(biāo)高符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，此后需要對稱且均勻地回填粘土，該粘土的含水量需要進一步控制并使粘土分層夯實，以固定護筒，使其不移位，不傾斜，夯填時要防止鋼護筒偏斜。

2.2 鉆機就位

鉆機就位前應(yīng)對鉆機各項準(zhǔn)備工作進行檢查，旋挖機地基須滿足承載力要求，使鉆機作業(yè)更為平穩(wěn)，在連接泥漿循環(huán)系統(tǒng)之前務(wù)必要核對好中心位置，連接泥漿循環(huán)系統(tǒng)之后，需要使泥漿循環(huán)2—3min后再開始鉆孔，鉆孔時，要注意速度的把握，在護筒底處要使用低壓慢速小心進行鉆孔作業(yè)，直到鉆至護筒底下1.0m后方可開始正常鉆進。

2.3 泥漿制備

泥漿的制備在選材上一定要格外注意，要選取優(yōu)質(zhì)的粘土和膨潤土，將粘土混入一定比例的膨潤土加水進行攪拌混勻，泥漿的標(biāo)準(zhǔn)是含砂量不能大于4%，膠體率不能小于96%，泥漿比重在1.05～1.20之間。泥漿的用處之一主要是在鉆孔施工過程中及時向孔內(nèi)及補漿以保持孔內(nèi)應(yīng)有的水分，防止孔壁坍塌事故的發(fā)生。泥漿的另外一個用處是對樁孔混凝土進行灌注，在灌滿時要注意將溢出的泥漿引流到泥漿池中，避免造成資源的浪費。

2.4 鉆機成孔

對D1000～2000mm直徑的樁，旋挖鉆機的鉆進采用干挖施工工藝，先用全護筒鉆進，鉆至一定深度時，用小于護筒內(nèi)徑15cm的旋挖鉆斗進行取土，護筒鉆進與取土交替進行，直至鉆至樁底標(biāo)高。

D2200～2800mm直徑的旋挖鉆機的鉆進采用半護筒泥漿護壁施工工藝，先用振動錘振沉護筒，達到一定深度后，用小于護筒內(nèi)徑15cm的旋挖鉆斗進行取土，護筒沉入與取土交替進行，護筒沉入至預(yù)定深度后停止振沉，旋挖鉆斗連續(xù)取土鉆進行，直至鉆至樁底標(biāo)高。

旋挖鉆機在通過鉆孔進行取土?xí)r，主要是利用鉆桿以及鉆頭自身重量切入土層，再通過斜向斗齒在轉(zhuǎn)斗回轉(zhuǎn)過程中切下土塊以完成取土工作。在遇到硬土?xí)r，往往會因為鉆桿和鉆頭自重力不足而使斗齒無法順利切入土層，在此情況下，需要對鉆桿進行加壓，以迫使斗齒切入土中，以完成取土作業(yè)。

在成孔過程中如遇到土體太干的情況，可以在孔中注入少量水以濕潤土體，從而達到增加護壁強度的目的。成孔的過程必須連續(xù)不可間斷，如停機，應(yīng)及時取出鉆頭，防止坍孔事件的發(fā)生。

土層中成孔時，使用一般錐形桶斗齒取土，斗齒穿透土層后，需要更換帶挖掘機斗齒的鉆頭掘進，直到達到設(shè)計要求深度方才終孔。

每鉆進5m深度驗孔一次，在更換鉆頭前或在容易縮孔的地方應(yīng)進行驗孔。進入基巖后，非樁端持力層每鉆進300～500mm，樁端持力層每鉆進100～300mm取樣一次。

2.5 清孔

（1）全護筒作業(yè)鉆孔至預(yù)定深度后即可進行第一次清孔，清孔采用桶鉆鉆頭進行，清孔2～3遍，確保樁底無余土，清孔后及時安裝鋼筋籠。灌注混凝土前進行二次清孔，二次清孔采用泵吸反循環(huán)進行，用泥漿作循環(huán)介質(zhì)。

（2）半護筒泥漿護壁樁鉆至孔底后可進行第一次清孔，清孔采用桶鉆鉆頭及泵吸反循環(huán)方式進行，用泥漿作循環(huán)介質(zhì)。灌注水下混凝土前進行二次清孔，二次清孔采用泵吸反循環(huán)進行，用泥漿作循環(huán)介質(zhì)。

2.6 二次清孔

首次清孔后，由于安裝鋼筋籠及導(dǎo)管一般需要1h以上，因此灌注水下混凝土之前必須再次清除孔底沉渣，方可灌注混凝土，在混凝土澆筑前必須進行不間斷的清孔，在二次清孔采用泵吸反循環(huán)法，確保沉渣厚度小于設(shè)計要求。清孔結(jié)束后，孔底沉碴厚度不得大于50mm，灌注混凝土前，孔底500mm以內(nèi)的泥漿相對密度應(yīng)小于1.25，含砂率不得大于8%，黏稠度不得大于28s。

2.7 導(dǎo)管安裝及其水密性試驗

導(dǎo)管采用φ300的鋼管，第一節(jié)4m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)2.7m，配1.5m的短管，鋼導(dǎo)管內(nèi)壁要求光滑并且圓順，除此之外，還要內(nèi)徑一致，接口嚴(yán)密。導(dǎo)管在使用前必須全部完成拼裝、編號以及水密承壓和接頭抗拉試驗。

采用吊機對導(dǎo)管進行安裝，其連接接頭必須采用絲扣連接，并使用橡膠墊圈增強密封。導(dǎo)管底標(biāo)高按照1.6m標(biāo)準(zhǔn)的孔徑及以上的孔距孔底不超過0.3m，1.6m孔徑以下的孔不超過0.5m控制。料斗安裝在導(dǎo)管頂部，采用絲扣連接。導(dǎo)管安裝時間盡可能控制在半小時以內(nèi)，若孔樁較深，安裝時間相應(yīng)延長，但不宜超過1h。

2.8 灌注水下混凝土

本工程灌注樁的混凝土強度等級要求為C30，使用的是攪拌站提供的商用水下混凝土，混凝土由罐車運輸至現(xiàn)場?；炷恋臐仓诙吻蹇缀?0min內(nèi)進行，為防止出現(xiàn)混凝土離析等不良現(xiàn)象的發(fā)生，澆筑混凝土?xí)r應(yīng)設(shè)溜管或串筒。首批封底混凝土下落時必須要由沖擊能量，以把樁底沉渣以最大限度沖開，這是控制樁底沉渣，減少施工后沉降最為關(guān)鍵的步驟。灌注后泥漿從導(dǎo)管中排出，必須保證首批混凝土料埋入導(dǎo)管下口≥1m高度。

混凝土灌注之前就要對坍落度進行檢測和記錄，水下混凝土坍落度為180～220mm，混凝土灌注過程中，需要對每根樁進行留樣，澆筑量不同，留樣量也有所不同，混凝土抗壓試驗50m3一組，且每根樁≥1組。并且必須派專門的人員對灌注時間、混凝土面的深度、導(dǎo)管埋深、導(dǎo)管拆除以及發(fā)生的異常等現(xiàn)象進行及時的記錄和整理匯報。

3 施工難點分析

如前文所述，喀斯特地貌地區(qū)工程樁基礎(chǔ)施工過程易出現(xiàn)塌孔、漏漿、斜孔等問題，尤其本工程中需要從溶洞區(qū)域處穿過，以上問題的防范難度較高。本工程樁基礎(chǔ)長度差較大，部分樁長甚至超過主體建筑標(biāo)高長度在60m以上的樁成樁困難，全部使用機械施工方式會導(dǎo)致施工成本大幅增加，而縮短樁長則無法滿足建筑承力要求，施工過程中端承樁與摩擦樁之間易發(fā)生不均勻沉降。

4 結(jié)論

本文以大型公建項目都勻市群眾體育中心項目為例，分析了喀斯特地貌下樁基礎(chǔ)施工技術(shù)過程中的主要流程以及出現(xiàn)的問題等。受喀斯特地貌自身屬性的限制，無法通過前期勘察全面了解地下情況，樁基礎(chǔ)施工必須充分考慮可能遭遇的情況，適當(dāng)選擇施工技術(shù)和工藝，并做好相應(yīng)防范措施，避免出現(xiàn)塌孔、漏漿、斜孔等問題。同時，加強施工過程監(jiān)管，確保樁基礎(chǔ)施工順利進行。地質(zhì)條件對工程施工難易程度有較大得影響，地質(zhì)條件的復(fù)雜性會加大工程難度，工程的地基與基礎(chǔ)形式越難以施工。為保證各類復(fù)雜條件下樁基礎(chǔ)的施工，施工單位必須要從機械、材料等方面不斷創(chuàng)新，不停實踐，解決各類工程難題，為工程創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。