樁基礎施工技術在巖溶地基處理中的應用

（華匯建設集團有限公司）

【摘要】單純采用常規的機械沖孔施工方法難以成孔，本文針對巖溶地質的特點，在地基處理中采用單護筒跟進，回填沖孔，泥漿護壁等綜合施工方法，并將施工時遇到的情況以及采取的相應措施加以總結，以供同行商討.

【關鍵詞】巖溶地質；沖孔樁；灌注水下混凝土；單護筒

某工程所處位置地質結構復雜，巖溶發育程度高，規模大，溶洞成串出現，地下暗河交錯。沖孔樁基礎要穿過多層溶洞，部分溶洞內充填物復雜，多為流塑狀，部分溶洞為空溶洞。裂隙發育較突出，延伸較遠，施工時經常遇到溶洞、鷹嘴、半邊巖。單純采用常規的機械沖孔施工方法難以成孔。

1 工程概況

某工程的基礎采用人工挖孔樁(樁長4 m 以內)和機械沖孔樁(樁長4 m以上)，持力層為白云質灰巖，樁嵌巖深度為500 mm，3 棟塔樓的地下室連為一體作停車庫，共17 層，建筑高度為49.95 m，建筑面積為38 481.09 m2 ，結構形式為短肢鋼筋砼結構，抗震設防烈度為六度。樁徑為800、1000、1200、1300、1400、1500、1600、1700 mm 共7 種規格，樁長從3.9 m到41 m不等。

2 施工工藝

2.1 工藝原理

用沖錘下沉鋼護筒到巖面，可以維持孔內泥漿穩定，避免泥漿急劇下降造成孔口坍塌。當沖進充填物為軟塑或粘性土的較小溶洞地層時，投入適量粘土和片石，利用沖錘沖擊將粘土和片石擠入溶洞，還可摻入水泥和泥漿，增大孔壁自穩能力。當沖錘穿過頂板，進入充填物為流塑或空洞較大溶洞時，可向孔內投入整包水泥和大的片石和濕粘土，利用沖錘低沖程的沖擊將粘土、片石和整包水泥擠密實，擱置一兩天后再沖孔。

2.2 施工操作要點

2.2.1 施工準備

(1)測量定位。按照設計樁位，布置基線控制網采用交會法準確放出樁位。

(2)加工鋼護筒和樁錘。按照設計樁徑，加工不同直徑的鋼護筒和樁錘，鋼護筒厚度為10～12 mm。

2.2.2 打樁機組裝就位

沖樁機組裝好后，利用沖樁機自身的設備將沖樁機移到位，沖樁機的滾軸下面鋪好枕木。

2.2.3 沖擊成孔

(1)施工程序。根據溶洞分布情況，按先短后長、先易后難、先外后內的原則確定各樁的施工順序，盡量避免相鄰孔同時施工。

(2)單護筒泥漿護壁沖擊成孔。鋼護筒下沉至巖面后，用沖錘往復沖擊，將沖孔中的土石破碎或擠入孔壁中，用高壓泥漿泵懸浮出渣。

沖孔通過溶巖時應注意以下幾個施工環節：①加強泥漿質量的控制，泥漿的體積密度控制在1.2～1.4，粘度不小于20 s，含沙率小于4% ，膠體率不小于95%。當缺少優質的粘土時，可在泥漿中摻入適量水泥和泥漿王，以提高泥漿的膠體率和懸浮能力；②當巖面傾斜較大時，沖錘易擺動，造成偏孔和塌孔。應回填堅硬片石，以低沖程反復沖砸，使孔底出現一個平臺后再正常沖孔；③對溶洞較小，充填物多為松散不穩定的土層采用泥漿護壁方法，使用優質泥漿，保持孔內的

水位高度，適時向孔內投入潮濕泥塊或袋裝粘土和粒徑不大于150mm 的片石，采用低沖程將拋填物擠入溶洞孔壁或溶洞裂縫，以加固護壁，使之形成封閉環，防止漏漿和塌孔。

3 質量控制

由于地質情況相當復雜，難以準確預測，因此在沖孔施工中漏漿、塌孔、偏孔、斜孔、梅花孔、橢圓孔、卡錘、掉錘事故時有發生。除采取和執行嚴格的質量標準外，還需制定相應的控制措施。

3.1 質量標準

孔垂直度偏差不大于1%;孔頂水平偏差不大于10 cm;底沉渣厚度不大于5 cm。

3.2 質量控制措施

3.2.1 施工組織管理方面的措施

(1)制定切實可行的施工方案，采取倒排工期，3 班倒連續作業。

(2)制定相應的規章制度，使施工人員有章可循，強化組織指揮。

3.2.2 施工技術對策

(1)漏漿、塌孔。沖孔過程中泥漿體積密度較大，孔底水壓大于暗流水壓造成漏漿; 當沖錘擊穿無充填或半充填溶洞頂板時孔壁失去孔內的壓力，孔內水位急劇下降，外部地下水滲透壓力過高而產生動壓力，引起孔壁坍塌。如3 -72# 樁，沖錘擊穿頂板時，3 min 內水位下降了16 m，漏漿量達到27.98m3 補水一下難以完成，造成打樁機傾覆，鋼護筒被埋，再如3 - 24# 樁，當沖到21.4 m深時，32.6 m3泥漿在2min 內突然消失，孔內失水失壓發生孔塌地陷。

為此，要求機械操作人員隨時檢查孔內水位高度、泥漿稠度，排渣時要及時補水并認真分析泥漿顏色，渣樣是否與拋填物和提供的鉆探資料相符，發現異常及時處理。將堅硬片石、粘土及水泥作成混合物，視漏漿程度反復拋填、沖擊，一次1~3 m直至不漏為止。當漏漿太快，散填難以達到目的時，應采取集中拋填，即將黃土裝袋，水泥整包，片石集中，短時間內大方量投入。如3 - 59#、2 - 15#、2 -64# 樁平均漏漿量高達19 m3之多，散填全部失效，采用集中拋填才取得成功。

(2)偏孔。因溶溝、溶槽巖面凹凸不平，溶洞頂板厚度不均勻，加上溶洞內孤石侵入孔徑，孔底處于一邊軟一邊硬的狀態(半邊巖) ，于是出現偏孔。偏孔容易造成臺階，影響鋼筋籠的安放。糾偏是喀斯特地貌地區沖孔最頻繁的內容，貫穿于整個沖孔過程，其方法是否得當關系到沖孔的質量和進度。

為此，當沖孔穿過覆蓋層或溶洞填充物接觸溶洞頂板時，由于巖面傾斜被溶溝、溶槽切割成塊狀或蜂窩狀產生偏孔。此時沖孔速度會明顯降低，主繩擺動大。遇此情況應馬上提出沖錘，拋入料徑300 mm左右的堅硬片石和塊狀黃土，將孔回填1.5~2.0m，保證沖錘平穩，以45 cm 小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋入相同配比的混合物1.0~1.2 m以80 cm 大沖程沖孔。如仍有偏孔將第二次方法重復進行。反復拋填仍難以達到目的時，則進行水下松動爆破或掏渣清孔，將孔底

洗凈用C20 級水下混凝土，擱置7 d再沖孔處理。

(3)卡錘?？ㄥN是地質沖孔中頻率最高最棘手的事故。若沖錘卡在孔底往往使孔報廢，重新補孔，經濟損失極大。歸納起來有以下幾個方面的原因：①巖面傾斜卡錘；②沖穿溶洞頂板因鋼絲繩回彈和沖錘本身搖擺改變了沖錘十字形方向而卡錘；③孤石、探頭石卡錘; ④沖錘轉向裝置不靈活(如副鋼絲繩過緊，吊環不靈活)產生梅花孔而卡錘；⑤溶洞內涌沙埋住錘頭；⑥漏漿塌孔埋住沖錘；⑦因停電或因沖機故障，致使停機時間長，沉碴埋住沖錘。

對此：①預防為主，主要措施有：機械操作人員隨時觀察沖機負荷和主繩擺動情況，嚴格按照機械沖孔工藝操作，杜絕出現探頭石、石階等，發現卡錘征兆及時提起錘頭進行拋填處理。②在距溶洞頂板以上30～50cm 處改變沖孔沖程和沖擊次數，采用慢打輕擊，進入溶洞后反復拋填片石、黃土及水泥，拋一次進1.5m 左右，直至達到人工造孔的目的。③改變沖錘形式。在原十字形錘頭上焊圈(用鋼軌加工成弧形)，把十字形連接起來，使之減慢沖進速度，一次成孔并圓順。

(4)掉錘。掉錘與鋼材材質、地質及人為因素有很大關系，最容易發生在卡錘處理中，但發生機率較小。它比處理卡錘難度更大。其主要原因為：①卡環與沖錘連接不牢或斷裂掉錘。②處理卡錘將鋼絲繩提斷或沖錘提起又掉入孔內將主繩蹬斷而掉錘。

4 安全措施

執行國家《建筑安裝工程安全技術規程》有關規定，結合機械沖孔樁工程特點，還應注意以下事項：

(1)沖樁機就位要平穩，滾輪下面要鋪枕木。

(2)鋼絲繩安全系數需大于12，斷絲超過10%者需更換，鋼絲繩及卡子要勤檢查，勤保養，連接鋼絲繩的繩卡不得少于4 個，鋼絲繩的搭接部分長度不小于800mm，并加強檢查，防止掉錘事故發生。根據各施工作業狀況共制定了8 項現場施工作業管理規定，使各類人員做到有章可循。制定的各類安全措施直接與單位和個人的經濟效益掛鉤，確保施工安全，加快了施工進度，在整個機械沖孔樁施工過程中沒有發生死亡事故。

5 結束語

我們在此工程施工中，通過采用了單護筒跟進，回填沖孔，泥漿護壁等綜合施工方法，解決了該地區機械沖孔樁穿越溶洞地層，糾編處理，漏漿塌孔等一系列難題，經過檢測全部合格。其中優良樁達到82.4%得到了建設單位、監理單位和當地質檢部門的高度評價，創造了良好的社會效益。