南寧國際機場新航站樓所處的特殊巖溶地區樁基施工

中國建筑第八工程局有限公司廣西分公司 南寧 530028

1 工程概況

南寧國際機場新航站樓主體工程中央大廳標段總建筑面積9.6萬 m2，地下1 層，地上3 層，主體結構為鋼筋混凝土框架結構。樁基工程采用沖孔灌注樁，共計1 029 根，樁徑分為800 mm、1 000 mm、1 200 mm、1 500 mm 4 種，樁長為6～47 m不等。場地為回填土整平，最長空樁達12.6 m。經詳勘、超前鉆和物探綜合判斷，地下地質情況十分復雜，樁基持力層完整巖面較深，最深達70 m；超前鉆見洞率超過50%，高度超過28 m的超大溶洞以及大量的串珠型溶洞都讓樁基的施工極其困難。工程所處區域地質主要有以下幾點：

1）軟弱層泥漿護壁困難，尤其在巖溶區域，護壁易坍孔。

2）溶溝、溶槽內施工時易卡錘，沿巖面易發生傾斜。

3）極其發育的巖溶地質條件下，易在沖孔過程中產生土洞、斜巖、溶洞、漏漿現象。

4）沉渣清理較困難，易降低端承力。

2 沖孔灌注樁施工操作要點

根據超前鉆資料，完成柱狀圖的繪制，然后提交設計院，由設計院根據超前鉆資料定出每根樁的樁底標高及樁長；采用RTK進行樁位放點；按十字線定位法來埋設護筒，并用水平尺和錘球檢查平整度及垂直度。護筒的埋深一般要大于2 m，且周圍要進行固定[1-3]。

2.1 沖孔

沖孔施工是復雜巖溶地區沖孔灌注樁施工的關鍵。施工前在沖孔機旁挖一個泥漿循環池，設一個大泥漿沉淀池。在沖孔過程中，泥漿制備選用高塑性黏土或膨脹土，并加入適量純堿。

施工現場配置流動試驗站，確保泥漿稠度符合要求，以減少孔壁內外的壓力差，有效護壁。

2.1.1 沖孔過程注意事項

1）在各種不同的土層和巖層中沖進時，可按表1的施工要點進行。

表1 沖擊成孔施工要點

2）做好施工安全預案，成立施工應急小組，施工過程中全天候安排專職技術員觀察泥漿中的排渣及水頭變化等異常情況，并充分準備泥漿、片石、黏土、水泥等物質和應急機械，防止坍孔事故發生。

2.1.2 巖溶地區沖孔過程中主要問題的處理

1）沖孔灌注樁遇到土洞時的處理。淺層土洞直接開挖然后進行充填；深層土洞需要填片石加填土，用沖孔機沖擊擠密處理，如圖1所示。

圖1 深層土洞處理示意

2）沖孔灌注樁在斜坡巖溶層的處理。沖孔過程中遇到斜坡巖時，受側向沖擊力，鉆頭會偏位，導致孔偏位；斜巖位置無法沖進巖層，樁端嵌入基巖的深度無法保證。

處理方式為：看到沖繩被拉偏時，往孔內投片石，片石投放高度為1 m，再進行沖孔，如圖2所示。

圖2 斜坡巖溶層的處理示意

3）沖孔灌注樁在巖溶溶洞的處理。處理方式為：

（1）對較高大的溶洞，可采用下沉鋼護筒法處理。鋼護筒厚度為10 mm，長4～6 m為宜（具體視實際情況加長），護筒直徑比樁徑大20～25 cm。采用振動錘將護筒振入溶洞區域直接堵漏，形成堅實護壁。下沉護筒時必須保證護筒中心線與樁位中心線重合，以控制垂直度，保證下筒后能繼續沖孔。

（2）當溶洞傾斜且高度小于2 m時，用混凝土導管注漿法對溶洞進行處理，混凝土強度等級為C50，水下導管澆筑混凝土堵漏如圖3所示。

（3）溶洞較大時，在溶洞頂2～3 m的位置低錘輕沖擊，加大泥漿相對密度至1.4以上，然后回填混凝土加片石多次復沖。

（4）溶洞內沒有填充物時（半填充物），極易漏漿，直接回填片石加黏土，直至不漏漿為止。每次投石的高度控制在1.5～2 m；當溶洞較小，無充填物或充填物為軟塑狀態無法形成護壁時，回填片石至洞頂30～50 cm。如圖4所示。

圖3 溶洞回填混凝土示意

圖4 溶洞無填充物時的處理

4）沖孔灌注樁施工空樁的處理。樁頂標高變化極多，且覆蓋土均為松散回填土，因此對空樁部分采用先8 m人工挖孔樁，再結合沖孔樁的施工工藝，有效防止松散回填土地區的孔壁坍塌。

2.1.3 其他常見問題處理方法

1）坍孔的預防、處理措施：制備優質泥漿，使用黏度大、含砂率低的黏土造漿，泥漿相對密度保持在1.2，并始終保持漿面高度；采用加強型泥漿護壁技術（即在普通泥漿中摻加純堿、水泥、片石等），使孔壁更堅實；盡量縮短成孔時間，采用沖擊鉆頭直接進行沖擊；沖擊成孔穿透軟弱土層時，及時埋設鋼護筒，護筒的埋設要垂直；若坍孔較嚴重，可回填片石加黏土復沖成孔。

2）漏漿的預防、處理措施：溶洞發育的區域，提前在孔邊附近準備足量的黏土與片石，準備充足的泥漿，發現漏漿立即填入黏土與片石，及時補充泥漿，加大泥漿相對密度，然后進行低錘慢擊，直到泥漿不漏為止。成孔撈渣后要迅速澆筑樁基混凝土。

3）串孔的預防、處理措施：采用隔序跳打的形式成樁；若已經出現串孔現象，且串孔的樁均已成孔，則直接澆筑；串孔且未成孔的，將淺的回填。

4）卡鉆的預防、處理措施：沖至溶洞、石芽或灰巖斜面時，向溶洞內（石芽、斜面以上）填入片石 ，沖程選擇0.5～1 m為宜，并低錘密擊；若已經出現卡鉆現象，不能強行提拉，避免沖孔機傾翻，只能用一小沖擊錘碰撞錘頭，并用吊車配合，緩緩起拔。

5）掉鉆的預防、處理措施：對U形環銷子、錘頭梁子及鋼絲繩必須經常檢查，如有異常，馬上處理；如果已經出現掉鉆，用打撈鉤進行打撈。

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6）樁底沉渣量過多的預防、處理措施：嚴格控制泥漿的相對密度和黏度；下鋼筋籠時，鋼筋籠的中心要與樁的中心保持一致，避免鋼筋籠插到孔壁；下完鋼筋籠后，對沉渣量進行檢查，如果沉渣量已經超過規范允許值，進行二次清孔；嚴格控制混凝土首灌量。

2.2 清孔

1）采用反循環方法進行第1次清孔，確保清渣干凈，保證沉渣厚度不大于5 cm，泥漿相對密度保持在1.2～1.4之間。

2）下完鋼筋籠后進行二次清孔。第2次清孔后的沉渣厚度和泥漿性能指標應滿足設計要求，沉渣厚度≤50 mm。

2.3 吊裝鋼筋籠

鋼筋進場前，應總體規劃現場平面布置，并對鋼筋堆放場地及鋼筋加工場地進行混凝土硬化，并按照標準化規范搭設鋼筋加工棚。為保證鋼筋籠施工質量、降低吊裝難度、提高吊裝效率，鋼筋籠應盡量減少分節，僅對超長鋼筋籠分節制作、運輸及吊裝。鋼筋籠制作完成后，應統一放置在鋼筋加工棚內的成品區，避免雨淋。鋼筋籠須單層放置，不得重疊，不得在鋼筋籠上放置重物以免籠體變形。鋼筋籠運輸采用平板車或拖拉機牽引長板車。

2.4 導管安裝及混凝土澆筑

2.4.1 導管安裝

導管長度視工藝要求確定，底管長度不宜小于4.0 m，另配備若干0.5～1.0 m短節，以便配置導管；導管使用前要進行拼接和試壓，檢驗其垂直度和密封性；導管下設總長度應根據混凝土澆筑前實際孔深確定，導管下端距孔底300～500 mm，并記錄導管下設的節數和總長度[4-6]。

2.4.2 混凝土澆筑

1）混凝土澆筑前必須檢測混凝土坍落度、和易性并記錄。

2）確保混凝土首次澆筑量：首次澆筑量是確保第1斗混凝土必須淹沒導管2 m以上。計算公式為：首次澆筑量=樁基的截面積×H+V，H=導管距離孔底的高度（一般高度是30～40 cm）+200 cm，V是導管中高出H部分的混凝土量。

3）混凝土首灌量應灌至導管下口2 m以上，導管下口埋入混凝土的深度不小于1.5 m，不大于6 m，最好將導管在混凝土中埋深控制在4 m左右。以此操作往上循環直至混凝土澆筑完成。

3 旋挖機鉆孔灌注樁施工操作要點

3.1 旋挖機鉆孔施工

護筒埋設同沖孔灌注樁。施工時，將鉆頭放到鉆孔位置，旋轉鉆頭，開始鉆孔，鉆斗滿時，將鉆斗底部閥門關閉，并提升鉆斗，然后將土卸到堆放位置。反復進行，直至鉆孔完成。由于石灰巖硬度較大，鉆巖層時，要經常檢查鉆頭是否損壞，同時要采用質量好的鉆頭，保證施工效率。

3.2 施工中遇到溶洞的處理

1）對較高大的溶洞，其處理方法同沖孔灌注樁。

2）當溶洞傾斜且高度小于2 m時，用混凝土導管進行注漿。

3）溶洞內無填充物或半填充物，回填素混凝土至溶洞頂。

4）溶洞內填充為淤泥，且溶洞較大時，旋挖機鉆至溶洞處，淤泥將填滿鉆斗，使得旋挖機無法繼續鉆進，此時，必須下鋼護筒，方能阻止淤泥流入鉆斗。

3.3 清孔、鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑

地下水位較低，鉆孔完成均未見地下水時，旋挖機鉆孔施工完成后，用鉆斗慢慢掃孔，將孔底沉渣清除。如果地下水較高，要用濃度較低的泥漿進行清孔。2 種清孔方法均要確保沉渣厚度≤50 mm。鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑均與沖孔灌注樁相同。

4 結語

通過采用沖孔灌注樁與旋挖鉆孔灌注樁相結合的方法進行樁基施工，很好地解決了地下存在的溶洞可能引起的樁基失穩隱患，為類似工程提供了可資借鑒的經驗。