王曉東

摘 要：隨著巖溶地區(qū)開發(fā)高層和超高層建筑需求的增加，探索鉆孔灌注樁在巖溶地區(qū)的施工技術(shù)顯得尤為迫切和重要。文章通過總結(jié)多年來對巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁的施工經(jīng)驗(yàn)，提出了施工過程中可能會遇到的各種問題，以及相應(yīng)的處理措施，具有良好的借鑒和推廣價值。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；施工技術(shù)；巖溶地區(qū)

中圖分類號：U443.154 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）11-0007-02

我國屬于巖溶較為發(fā)育地區(qū)，在基礎(chǔ)工程領(lǐng)域，巖溶屬于不良地質(zhì)作用，不適宜在此區(qū)域建設(shè)高層及超高層建筑。然而，隨著城市發(fā)展對土地需求的增加，越來越多的巖溶區(qū)域開始進(jìn)行高層和超高層建筑。

由于巖溶地區(qū)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，加上嵌巖樁樁端下“空洞”的存在，對工程樁的成樁控制提出了更高的要求。

而鉆孔灌注樁作為最常用的基礎(chǔ)工程，探索其在巖溶地區(qū)的施工技術(shù)，不但是破解復(fù)雜地質(zhì)條件下施工難題的關(guān)鍵技術(shù)，同時也是增加巖溶地區(qū)土地利用效率的現(xiàn)實(shí)需求。

1 工程概況

某項(xiàng)目位于武漢江夏區(qū)，均為住宅樓及一層地下室。由3棟31層、4棟28層、1棟17層組成，8棟高層設(shè)計(jì)采用鉆（沖）孔灌注樁，樁徑為800～1 100 mm，以第⑤層灰?guī)r為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層深度≥500 mm。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程±0.00=22.50 m，樁端進(jìn)入持力層第⑤層中風(fēng)化灰?guī)r≥500 mm，灌注樁混凝土強(qiáng)度為C35。

單樁豎向承載力特征值為：2 660 kN（Φ800 mm）、4 100 kN（Φ1 000 mm）、5 000 kN（Φ1 100 mm）。

2 巖溶發(fā)育情況

2.1 探溶報(bào)告顯示巖溶發(fā)育情況

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場區(qū)基底巖層分別為泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r中風(fēng)化，其中灰?guī)r為可溶性巖。

發(fā)育有溶洞、溶溝、溶槽及溶蝕裂隙，巖溶隱伏于地下，是一種形態(tài)奇特、分布復(fù)雜的自然現(xiàn)象，宏觀上雖然有發(fā)育規(guī)律，但在某一具體場地其分布是不均勻的，形態(tài)也是不規(guī)則的，針對此不良地質(zhì)作用，鉆孔樁施工前已進(jìn)行施工超前孔勘察。

超前孔勘察559孔中發(fā)現(xiàn)溶洞91個，溶洞率16.28%，詳細(xì)情況詳見表1。

2.2 實(shí)際的巖溶發(fā)育情況

根據(jù)實(shí)際施工情況，發(fā)現(xiàn)整個場地溶洞發(fā)育數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于探溶報(bào)告顯示溶洞數(shù)量及溶洞高度。

在已經(jīng)施工的探溶報(bào)告顯示的無溶洞樁孔117根中，施工過程中發(fā)現(xiàn)大小溶洞24個（其中16個溶洞是在施工中發(fā)現(xiàn)）。因基巖面起伏較大，地質(zhì)鉆探中鉆機(jī)直徑為90～110 mm，無法反映較大樁徑范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，施工中發(fā)現(xiàn)較多實(shí)際的巖溶情況與地質(zhì)鉆探顯露的溶洞發(fā)育及巖面高度情況不一致。

3 巖溶特點(diǎn)分析、施工難度及可能存在的問題

巖溶地區(qū)地質(zhì)形態(tài)異常復(fù)雜，現(xiàn)有地勘手段無法完全摸清。從實(shí)際已完工程項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)來看，巖溶地區(qū)成孔主要有五大難題。

3.1 成孔過程中漏水漏漿

由于溶洞的大小、分布、走向等地質(zhì)資料不明確。在鉆進(jìn)過程中，因漏漿導(dǎo)致孔內(nèi)水頭迅速下降，發(fā)生塌孔、垮孔甚至埋鉆。

3.2 巖面高度與起伏較大甚至多層溶洞發(fā)育

孔內(nèi)有石筍、溶溝或溶槽、大塊孤石、半邊洞等，巖面呈斜面、陡異形等復(fù)雜情況。鉆孔內(nèi)斜面陡坎、石筍、溶溝等示意圖如圖1所示。

3.3 成孔事故多

成孔過程中出現(xiàn)塌孔、埋鉆、卡鉆、掉鉆、斜孔、彎孔等事故較普遍。

3.4 清孔難度大

當(dāng)采用沖擊鉆機(jī)沖擊成孔工藝，怎樣清孔使沉渣厚度及泥漿性能同時符合規(guī)范要求，是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。有時灌漿符合規(guī)范要求時，由于泥漿比重降低、粘度下降，又重新發(fā)生滲漏、塌孔的事故。

3.5 混凝土灌注過程中超方或塌孔

由于溶洞大小、分布、走向不清，無法預(yù)估超方量。當(dāng)溶洞高度過大，在混凝土壓力作用下，還易引起造壁充填物失穩(wěn)坍塌造成斷樁。

施工過程中，為保證工程質(zhì)量，施工中嵌巖深度均超過設(shè)計(jì)要求深度，致使工程進(jìn)度緩慢；部分工程樁混凝土超灌方量較大，造成建設(shè)方項(xiàng)目投資成本增加；局部樁基混凝土澆灌過程中混凝土面突然下降，極容易發(fā)生斷樁，也存在較大的質(zhì)量隱患。

4 不同工況下的巖溶處理措施

針對本工程情況，結(jié)合以往溶洞地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，按照施工過程中可能發(fā)生的情況分別提出相應(yīng)的溶洞處理措施。

4.1 無漏漿及塌孔狀況巖溶樁基施工方案

如果鉆進(jìn)過程中，無漏漿、塌孔現(xiàn)場的樁孔，在達(dá)到設(shè)計(jì)要求孔深及持力層要求后，按照正常順序進(jìn)行終孔、鋼筋籠安放、清孔及澆注混凝土。

4.2 漏漿及塌孔巖溶樁基的施工方案

當(dāng)沖孔到溶洞位置時，一旦發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿液面下降，立即用大片石和泥包回填樁孔，并從儲漿池向孔內(nèi)補(bǔ)漿，直到孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定后再繼續(xù)沖孔，溶洞位要反復(fù)回填2～3次，反復(fù)沖孔，以使黃泥、片石能封堵溶洞，防止漏漿。

若溶洞規(guī)模較大，可采用C15混凝土或水泥砂漿封堵（加速凝劑）。封堵向?qū)Ч芄嘧⒒炷恋饺芏错敯逡陨?.0 m處，上部回填粘土并注入泥漿至孔內(nèi)，待混凝土初凝后繼續(xù)鉆進(jìn)。

在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)注意下列事項(xiàng)：

①沖擊鉆頭操作要平穩(wěn)，盡可能少碰撞孔壁。

②選用圓形鉆頭鉆進(jìn)，沖程不得>600 mm，加大鉆頭重量，懸距不宜過大。

③遇裂隙漏失時，可投入粘土及片石，沖擊至原深度后，再邊投粘土邊沖擊，直至穿過裂隙。

④遇起伏不平的巖面和溶洞底板時，不可盲目采用大沖程穿過。需投入粘土石塊，將孔底填平，用鉆頭小沖程反復(fù)沖搗，慢慢穿過，待穿過該層后，逐漸增大沖程和沖擊頻率，形成一定深度的樁孔后，再進(jìn)行正常的沖擊。

4.3 與超前孔資料巖面高度不一致的樁基施工方案

因超前孔勘察的局限性，施工中會大量出現(xiàn)實(shí)際施工巖面高度與超前孔資料顯示不一致情況。

遇此情況，應(yīng)及時通知監(jiān)理單位進(jìn)行巖面確認(rèn)；在達(dá)到持力層位時提前通知監(jiān)理單位和勘察單位進(jìn)行現(xiàn)場見證及驗(yàn)槽；滿足持力層要求后立即報(bào)監(jiān)理單位終孔并請監(jiān)理單位及勘察單位簽字確認(rèn)，并進(jìn)行下一步工序。

4.4 超大溶洞的施工方案

根據(jù)探溶資料顯示，本場地內(nèi)超過2 m的高溶洞有36個，最大溶洞為16.1 m。溶洞大多呈充填狀態(tài)，少數(shù)半充填，未充填，樁端置于溶洞頂板上，容易造成頂板坍塌，樁基失穩(wěn)；樁端置于溶洞中，無端承力，不能滿足樁基設(shè)計(jì)承載力的要求。

對于溶洞超過3m的溶洞，如能成孔，則按照正常的沖擊工藝成孔；如成孔過程中出現(xiàn)明顯漏漿和坍塌現(xiàn)象時，則采取片石及粘土包方式進(jìn)行沖擊形成人造孔壁；如果投入片石及粘土仍無效，則填充C15混凝土進(jìn)行封堵，待初凝后再進(jìn)行重新成孔，樁端穿過溶洞底板，全斷面進(jìn)入完整基巖并達(dá)到設(shè)計(jì)的嵌巖深度。

為避免澆灌混凝土過程中出現(xiàn)混凝土過大的超方，在鋼筋籠安放過程中，將鋼護(hù)筒連帶鋼筋籠一并下至溶洞區(qū)域，形成強(qiáng)制護(hù)壁，及時進(jìn)行澆注混凝土，鋼護(hù)筒留置孔內(nèi)，不予回收。

4.5 混凝土澆筑過程的控制措施

樁基成孔后，應(yīng)及時進(jìn)行連續(xù)澆灌，避免成孔時間過長，造成孔壁坍塌等意外出現(xiàn)，形成質(zhì)量事故。

澆灌前，應(yīng)提前通知混凝土攪拌站，告知混凝土大致方量以及澆灌時間。

澆灌過程中密切注意混凝土面高度，嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋置于混凝土面以下4～6 m，避免在混凝土壓力作用下，引起造壁充填物失穩(wěn)坍塌混凝土面突然下降，造成斷樁。

澆注過程中如出現(xiàn)混凝土面急劇下降，則應(yīng)重新將導(dǎo)管下至新鮮砼面，并連續(xù)灌注，直至澆注至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高并控制超灌高度≥800 mm。

澆注完成后1～2 h的初凝時間內(nèi)，用測繩多次測量混凝土面高度。如發(fā)現(xiàn)砼面回落，及時記錄回落高度，待樁基開挖后，鑿至新鮮砼面并重新接樁至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。

4.6 片區(qū)溶洞處理措施

本場地內(nèi)溶洞存在片區(qū)性發(fā)育特點(diǎn)。針對此特點(diǎn)，施工采取推進(jìn)式施工順序，對溶洞區(qū)域進(jìn)行依次處理。

施工開始前仔細(xì)閱讀探溶報(bào)告資料，對溶洞發(fā)育情況對機(jī)臺進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，避免在施工過程中因沖擊力過大，發(fā)生掉鉆、卡鉆偏孔、彎孔等事故發(fā)生。

施工中注意觀察鉆孔內(nèi)泥漿高度，發(fā)現(xiàn)漏漿應(yīng)及時處理。認(rèn)真做好鉆孔記錄，對異常情況，應(yīng)及時通知當(dāng)班技術(shù)人員處理。

如在混凝土灌注過程中出現(xiàn)較大超量時，需要將鉆機(jī)安排至其他區(qū)域，待相鄰已成樁孔樁身達(dá)到混凝土初凝后再進(jìn)行施工，可有效控制樁身質(zhì)量和減少混凝土超量。

因探溶勘察鉆孔直徑僅為90 mm，無法反映較大樁徑范圍內(nèi)的地質(zhì)情況；因此對已成孔鉆孔施工記錄資料應(yīng)及時整理，為周邊鉆孔施工提供具有指導(dǎo)意義的資料。

4.7 技術(shù)保證措施

4.7.1 施工材料準(zhǔn)備

針對探溶報(bào)告顯示巖溶發(fā)育較為密集和巖溶發(fā)育較大的樁孔區(qū)域，應(yīng)提前備好片石和黃土包等造漿造壁材料。以備施工過程中發(fā)現(xiàn)溶洞較大、漏漿較多，巖面不平整影響樁垂直度等情形時使用。

4.7.2 施工技術(shù)準(zhǔn)備

基樁穿越溶洞時的施工是巖溶地區(qū)樁基施工的難點(diǎn)與關(guān)鍵，基樁施工在穿越溶洞時要特別小心，事先應(yīng)有詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)和技術(shù)交底。

巖溶區(qū)域樁基施工開始前，應(yīng)做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備。將探溶報(bào)告揭露情況與周邊鉆孔施工情況進(jìn)行對比研判，提前制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

4.7.3 嚴(yán)格過程控制

嚴(yán)格施工中的過程控制，鉆探機(jī)臺操作人員要做好詳細(xì)的鉆探記錄，對鉆探層位的速度和漿液變化情況嚴(yán)密監(jiān)視；技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)巡查，發(fā)現(xiàn)問題時及時通知監(jiān)理等相關(guān)單位，采取正確的措施控制工程質(zhì)量。

施工過程中應(yīng)嚴(yán)格保證樁端進(jìn)入持力層不小于設(shè)計(jì)要求，對于施工中出現(xiàn)與探溶報(bào)告不符，應(yīng)及時通知監(jiān)理以及地勘單位進(jìn)行確認(rèn)，確保工程樁設(shè)計(jì)滿足對持力層的要求。

5 結(jié) 語

溶巖發(fā)育較強(qiáng)區(qū)，地下溶洞極其復(fù)雜，雖有超前勘探，但也只能作為參考，因較多溶洞在鉆機(jī)沖孔過程中強(qiáng)大沖擊作用下，極易將附近的溶洞群等擊通，由小形溶洞或多層溶洞形成大型或特大型的溶洞。因此在鉆孔過程中只能低提慢進(jìn)，全程隨時關(guān)注泥漿變化，并及時調(diào)整處理方案。同時，在同一樁位多層溶洞中，也可能采用不同的處理方案。

參考文獻(xiàn)：

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