喀斯特地貌地區(qū)中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用探究

李純澎

摘 要：喀斯特地貌并生溶洞、地下水等特殊地質(zhì)現(xiàn)象，該類施工環(huán)境中，復(fù)雜程度高、危險(xiǎn)性大。本文簡(jiǎn)要介紹喀斯特地貌特點(diǎn)，探討該地區(qū)樁基礎(chǔ)施工主要技術(shù)及常見(jiàn)問(wèn)題，并結(jié)合具體案例，重點(diǎn)分析存在溶洞的喀斯特地貌地區(qū)樁基礎(chǔ)施工方案，以供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：喀斯特地貌；樁基礎(chǔ)；溶洞

中圖分類號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-9052（2020）04-0180-02

喀斯特地貌地區(qū)樁基礎(chǔ)施工方案的選擇需綜合考慮實(shí)際地質(zhì)條件、樁基礎(chǔ)施工技術(shù)要求及工程造價(jià)限制等問(wèn)題，通過(guò)嚴(yán)格的地質(zhì)勘察盡可能多地獲取施工現(xiàn)場(chǎng)信息，從多種施工方案中選擇安全性最高、施工效率最好且綜合成本適宜的方案進(jìn)行施工作業(yè)?？紤]到近年來(lái)樁基礎(chǔ)施工遭遇喀斯特地貌地區(qū)的頻繁程度增加及施工過(guò)程額復(fù)雜性，有必要對(duì)有關(guān)施工技術(shù)和注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)。

1 喀斯特地貌

喀斯特地貌指的是帶有溶蝕力的水長(zhǎng)期溶蝕可溶性巖石而形成的地表或地下地質(zhì)形態(tài)，溶蝕、沖蝕、潛蝕、坍塌等都可能形成喀斯特地貌。樁基礎(chǔ)施工主要受地下喀斯特地貌的影響，如溶洞、地下水及洞結(jié)構(gòu)中存在的石筍、石柱等?？λ固氐孛矃^(qū)域施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高，由于土地資源緊缺及基建設(shè)施不完善使樁基礎(chǔ)施工遭遇該地質(zhì)條件的情況越發(fā)頻繁。

2 喀斯特地貌地區(qū)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)及常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 施工技術(shù)

2.1.1 人工挖孔

人工挖孔一般應(yīng)用于溶洞位置較淺，或樁基長(zhǎng)度不超過(guò)15m，且施工現(xiàn)場(chǎng)地表層穩(wěn)定性較高的情況。人工挖孔的優(yōu)勢(shì)在于施工操作簡(jiǎn)單方便，無(wú)需使用大型設(shè)備，施工成本低，過(guò)程中可通過(guò)取芯方式檢測(cè)地基承載力是否達(dá)標(biāo)，孔內(nèi)沉渣也易于清理。但人工挖孔需要耗費(fèi)大量人力，施工進(jìn)度緩慢、工期長(zhǎng)，且施工過(guò)程安全風(fēng)險(xiǎn)較高，一旦遭遇易塌孔地質(zhì)條件，現(xiàn)場(chǎng)施工人員的人身安全難以保證。另外，在淤泥、流沙、地下水等環(huán)境下，人工挖孔的成孔難度大，因此對(duì)其技術(shù)的使用有較多限制。

2.1.2 旋挖鉆機(jī)挖孔

旋挖鉆機(jī)挖孔是利用專門設(shè)備，擊穿溶洞后，填充混凝土等材料進(jìn)行強(qiáng)度加強(qiáng)，達(dá)標(biāo)后再?zèng)_孔至指定標(biāo)高。旋挖鉆機(jī)挖孔可有效確保樁基垂度，但由于溶洞體積、位置的不確定性，可能涉及較高的施工成本。可通過(guò)以下兩種方式進(jìn)行處理：第一，鋼護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)。鋼護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)可應(yīng)用于溶洞規(guī)模較大的施工環(huán)境中，如果溶洞起伏大、周圍可能存在地下水，可在沖孔作業(yè)的同時(shí)進(jìn)行護(hù)筒接高，配合振動(dòng)下沉進(jìn)行施工[1]。該技術(shù)的應(yīng)用需做好鋼護(hù)筒規(guī)格參數(shù)的選擇，并確保護(hù)筒順利下放。第二，混凝土灌注填充技術(shù)。若施工過(guò)程遭遇高度在1～3m的溶洞，且為填充或半填充類型，其采取混凝土灌注填充技術(shù)，即在填筑混凝土、石片、水泥漿之后，再利用旋挖鉆機(jī)將填充物擠壓至溶洞邊緣，形成穩(wěn)固的外護(hù)壁結(jié)構(gòu)。如在選用水泥做填充物時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后可進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

2.2 常見(jiàn)問(wèn)題

2.2.1 塌孔

喀斯特地貌樁基礎(chǔ)施工中的塌孔事故主要發(fā)生在地表回填土及溶洞夾層裂縫等位置。如若地表回填土處的塌孔事故，可使用鋼護(hù)筒做加固處理。如若溶洞夾層裂縫位置，需結(jié)合具體情況進(jìn)行處理：塌孔面積有限，可利用旋挖鉆機(jī)清除坍落的土方，然后下放鋼筋籠并開(kāi)始混凝土灌注作業(yè)；如塌孔面積較大，需將鋼護(hù)筒取出，使用粘土回填，然后采用護(hù)筒跟進(jìn)技術(shù)完成施工。

2.2.2 漏漿

樁基礎(chǔ)施工前的現(xiàn)場(chǎng)勘查很難詳細(xì)了解內(nèi)部地質(zhì)條件，即便打孔位置不存在溶洞或其他特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，樁間也可能出現(xiàn)溶洞或裂縫，混凝土澆筑過(guò)程中易發(fā)生擠壓護(hù)壁的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土外流。若出現(xiàn)上述問(wèn)題，且施工現(xiàn)場(chǎng)不存在縱向、橫向發(fā)育特征，可采用混凝土滿注的方式處理，若裂縫處溶洞體積較大，且會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)大的可能，此時(shí)必須停止現(xiàn)場(chǎng)施工，使用鋼護(hù)筒處理護(hù)壁，并進(jìn)行樁頭清洗和接樁操作。

2.2.3 斜孔

斜孔問(wèn)題的處理相對(duì)簡(jiǎn)單，若施工過(guò)程發(fā)現(xiàn)孔垂度誤差超標(biāo)，可進(jìn)行素混凝土回填，強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，使用旋挖鉆機(jī)緩慢進(jìn)行沖孔，進(jìn)行偏斜調(diào)整。在溶洞區(qū)域，斜孔問(wèn)題多與溶洞面傾斜有關(guān)。

3 喀斯特地貌地區(qū)樁基礎(chǔ)施工案例分析

3.1 案例背景簡(jiǎn)介

某地鐵車站建筑工程施工地點(diǎn)處于典型的喀斯特地貌地區(qū)，前期勘察發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)起伏較大，存在多個(gè)溶洞區(qū)域，見(jiàn)洞率約為5.4%。溶洞多集中在中部位置，埋深在3.8～22m，頂板厚度0.3～3.6m。本車站建筑主體為地下三層雙跨島式，主體采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，樁長(zhǎng)分布在8～65m，采用C25等級(jí)混凝土。通過(guò)綜合分析，本工程樁基礎(chǔ)施工遭遇溶洞的概率達(dá)到52.3%。

3.2 施工難點(diǎn)分析

如前文所述，喀斯特地貌地區(qū)工程樁基礎(chǔ)施工過(guò)程易出現(xiàn)塌孔、漏漿、斜孔等問(wèn)題，尤其本工程中40%左右的樁需從溶洞區(qū)域處穿過(guò)，以上問(wèn)題的防范難度較高。本工程樁基礎(chǔ)長(zhǎng)度分布在8～65m，長(zhǎng)度差較大，部分樁長(zhǎng)甚至超過(guò)主體建筑標(biāo)高長(zhǎng)度在60m以上的樁成樁困難，全部使用機(jī)械施工方式會(huì)導(dǎo)致施工成本大幅度增加，而縮短樁長(zhǎng)則無(wú)法滿足建筑承力要求，施工過(guò)程中端承樁與摩擦樁之間易發(fā)生不均勻沉降。

3.3 施工技術(shù)應(yīng)用

3.3.1 具體施工流程

結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)勘查情況及工程實(shí)際要求，最終選擇沖孔灌注法進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，具體施工流程及技術(shù)應(yīng)用情況如下：

（1）施工準(zhǔn)備。施工前，在施工區(qū)域內(nèi)修整作業(yè)平臺(tái)，滿足施工過(guò)程對(duì)空間及承載力的要求。清除作業(yè)范圍內(nèi)地表覆土，更換為細(xì)砂礫土，以提高施工區(qū)域?qū)C(jī)械擾動(dòng)的承載能力，確保后期護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)過(guò)程穩(wěn)定。確定機(jī)械設(shè)備最佳作業(yè)位置并完成有關(guān)安裝固定工作，進(jìn)行樁基礎(chǔ)中心放樣。

（2）泥漿配制。沖孔灌注漿施工法在樁基礎(chǔ)中增加泥漿護(hù)壁，避免發(fā)生塌孔事故，過(guò)程中需循環(huán)開(kāi)展清孔及掏渣作業(yè)。泥漿配制主要考慮泥漿比重和粘度兩項(xiàng)參數(shù)，若比重過(guò)低，難以發(fā)揮護(hù)壁作用，易發(fā)生塌孔，若比重過(guò)高、壁厚過(guò)大，會(huì)影響沖孔作業(yè)的順利進(jìn)行[2]。

（3）沖孔及清孔。沖孔作業(yè)前要求全面檢查樁錘的直徑、錘牙、鋼絲繩等工具是否符合施工質(zhì)量及安全要求，開(kāi)孔過(guò)程需采用低密度錘擊的方式，孔位確定且穩(wěn)定后，可適當(dāng)增加樁錘落距，提高施工速度。沖孔過(guò)程結(jié)合底層及進(jìn)尺速度，可適當(dāng)調(diào)整泥漿循環(huán)量。若進(jìn)尺速度較快，此時(shí)采用小循環(huán)量易導(dǎo)致泥漿粘度過(guò)高，產(chǎn)生大量沉渣，使成孔質(zhì)量降低；若在地質(zhì)較松的施工位置，泥漿循環(huán)量較高，則易出現(xiàn)塌孔事故，或?qū)е驴讖綌U(kuò)張。因此在施工過(guò)程中，需結(jié)合實(shí)際情況嚴(yán)格把控泥漿循環(huán)量。終孔前，再次檢查孔徑、孔深、嵌入持力層的深度等是否達(dá)標(biāo)，檢查合格后進(jìn)行終孔作業(yè)。清孔作業(yè)一般分兩次進(jìn)行，第一次清孔開(kāi)展于沖孔作業(yè)與持力層達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，使用泥漿進(jìn)行循環(huán)清孔。第一次清孔過(guò)程要求徹底、嚴(yán)密，嚴(yán)禁出現(xiàn)因存在二次清孔要求而忽視一次清孔的現(xiàn)象，主要是考慮到一次清孔的吸力更大，清孔質(zhì)量高，絕大多數(shù)沉渣可通過(guò)第一次清孔被排出。第二次清孔作業(yè)開(kāi)始于鋼筋籠及導(dǎo)管下沉后，利用導(dǎo)管完成清孔作業(yè)，此時(shí)的沉渣吸力明顯降低，主要是為了清除因鋼筋籠及導(dǎo)管下沉作業(yè)而掉落到孔內(nèi)的沉渣。清孔過(guò)程需實(shí)時(shí)關(guān)注孔內(nèi)水頭情況，避免發(fā)生塌孔。

（4）鋼筋籠施工。鋼筋籠焊接制作之前需檢查鋼筋材料質(zhì)量、強(qiáng)度等是否達(dá)標(biāo)，并結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙核對(duì)鋼筋長(zhǎng)度、直徑、數(shù)量及規(guī)格。鋼筋籠焊接需滿足如下技術(shù)指標(biāo)：同一截面內(nèi)，鋼筋接頭數(shù)量不超過(guò)主筋總量的50%；采用綁扎搭接的方式，以提高施工效率；當(dāng)混凝土等級(jí)為C25、直徑不超過(guò)25mm時(shí)，鋼筋搭接長(zhǎng)度應(yīng)在56d以上。鋼筋籠制作完畢后進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，由于鋼筋籠被暫時(shí)固定在鉆架地梁上，因此要求重點(diǎn)檢查吊環(huán)長(zhǎng)度是否能確保鋼筋籠平穩(wěn)被吊運(yùn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。下放過(guò)程中，防止鋼筋籠與孔壁相碰撞，如出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，嚴(yán)禁強(qiáng)制下放，以免導(dǎo)致鋼筋籠變形或引發(fā)塌孔，應(yīng)停止吊運(yùn)作業(yè)，查找卡阻原因。若是鋼筋籠垂度問(wèn)題導(dǎo)致，可對(duì)其位置進(jìn)行調(diào)整；若是孔本身存在偏斜，則需要復(fù)鉆對(duì)孔進(jìn)行調(diào)整，檢查合格后再進(jìn)行鋼筋籠下放，盡量保證鋼筋籠在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定標(biāo)高。

（5）混凝土灌注?；炷凉嘧⑹┕で靶柚匦聶z查鋼筋籠標(biāo)高，查看導(dǎo)管下端與孔底距離是否合理、孔深是否達(dá)標(biāo)、有無(wú)坍孔現(xiàn)象等，檢查合格或處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)行混凝土灌注。灌注過(guò)程應(yīng)平穩(wěn)、連貫，避免坍孔或出現(xiàn)泥漿沉淀。本工程使用的混凝土在拌制站完整拌制，使用運(yùn)輸車運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，配合起重機(jī)進(jìn)行灌注。水下混凝土一次性灌注完成，混凝土初存量以首批混凝土灌注后導(dǎo)管埋深大于1m為標(biāo)準(zhǔn)[3]?；炷脸醮媪康目刂菩杼崆坝?jì)算漏斗及儲(chǔ)料斗容積，過(guò)程中要始終保持導(dǎo)管端部距孔底40cm左右。

3.3.2 溶洞部分處理

本工程的一大難點(diǎn)在于樁基礎(chǔ)在溶洞結(jié)構(gòu)中穿過(guò)，此時(shí)可采取以下措施對(duì)溶洞部分進(jìn)行處理：

（1）若溶洞內(nèi)存在填充物且高度不超過(guò)1m，可直接進(jìn)行鉆穿作業(yè)；若存在塌孔現(xiàn)象，或溶洞內(nèi)出現(xiàn)孤石，需向孔內(nèi)填筑粘度、水泥、石片的混合物，穩(wěn)定后進(jìn)行施工。

（2）若溶洞內(nèi)存在填充物且高度在1～4m，鉆孔過(guò)程如若出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，可繼續(xù)作業(yè)至底部，下沉導(dǎo)管后灌注等級(jí)C15的混凝土泥漿，標(biāo)高為溶洞上2m左右，混凝土終凝后繼續(xù)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，從混凝土護(hù)壁中穿過(guò)，該方法可多次使用。

（3）若溶洞內(nèi)存在填充物且高度在4～25m，鉆孔作業(yè)前2d，在樁側(cè)位置設(shè)置注漿孔，以高壓旋噴注漿的方式進(jìn)行溶洞內(nèi)部加固，確保鉆孔作業(yè)可直接開(kāi)展。

（4）若溶洞內(nèi)不存在填充物且位于同一截面的溶洞較分散、頂板厚度超過(guò)4m，在此類溶洞頂板位置可使用等級(jí)為C25、坍落度為60～100mm的混凝土灌注至頂板位置，混凝土終凝后繼續(xù)鉆進(jìn)，直至底板上1m左右。

4 結(jié)語(yǔ)

受喀斯特地貌自身屬性的限制，無(wú)法通過(guò)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(wèn)題。同時(shí)，加強(qiáng)施工過(guò)程監(jiān)管，確保樁基礎(chǔ)施工順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛正.土木工程施工中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)探討[J].佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，36（2）：254-255.

[2]王國(guó)慶，等.喀斯特地貌地區(qū)中樁基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用研究[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2018，45（16）：105-106.

[3]賈志勇.淺談喀斯特地貌樁基礎(chǔ)工程施工[J].居舍，2018（3）：48-49.

（責(zé)任編輯：李凌峰）