淺談巖溶地基沖孔樁施工方案

■陳國幟

（廣東省地質局第六地質大隊廣東江門529040）

淺談巖溶地基沖孔樁施工方案

■陳國幟

（廣東省地質局第六地質大隊廣東江門529040）

本文通過簡述了佛山市某小區在沖孔樁在施工過程中遇到不良地質情況，如土洞、溶洞等情況時所采取的相關有效措施及應注意事項等，供同類工程施工時參考，并用工程實例加以說明。

沖孔樁 土洞 溶洞 施工處理 注意問題

1　前言

在巖溶地區進行樁基礎施工過程中，常常遇到不良地質的情況：出現巖面與殘積土接觸間的軟弱帶、土洞、溶洞以及基巖在水平和垂直方向的變化較大等。復雜的地質給樁基礎施工造成很大困難，在選用沖孔樁作樁基礎時，成孔過程中容易造成偏孔、漏漿、塌孔，導致產生嚴重的施工安全事故。因此在施工過程中必須制定有效的預控方案，才能確保施工順利進行。

2　工程實例

2.1場地地質情況

佛山市某小區擬采用的基礎型式為鉆（沖）孔灌注樁，結構類型為框架結構，鉆孔灌注樁Ra要求大于等于3000kN。

施工圖階段超前鉆查明，在勘探所達深度范圍內，場地地層自上而下為第四系填土層、粉質粘土層、粉砂層、淤泥質土層、粉質粘土層、粉砂層、中砂層、礫砂層、石炭系（C）石灰巖。現自上而下分述如下：

（1）第四系土層（Q4）：主要主要由粉質粘土、淤泥質土、粉砂、中粗砂及礫砂等土層組成，厚度在15.60～57.60m之間，平均厚度為28.01m。

（2）石炭系基巖：灰～深灰色、灰黑色，以石灰巖為主要，局部含炭質灰巖夾層，以中厚層為主，夾部分薄層，細～中晶結構，節理較為發育，按其風化程度為中風化。

中風化石灰巖：灰～深灰色、灰黑色，微晶結構，厚層狀構造（局部為薄層狀），主要礦物成份為方解石，局部含深黑色的泥炭（炭質灰巖），裂隙一般發育，局部較發育，巖芯多呈短柱狀、柱狀，巖體完整程度為較完整，巖石堅硬程度為較軟巖～較硬巖，場地巖溶較發育，巖溶各向異性明顯，豎向、側向溶蝕交替出現，沿其巖溶發育走向、傾向追蹤呈條帶狀分布特點較明顯，以垂直溶蝕為主。經統計鉆孔遇溶洞（土洞）達189個，鉆孔遇洞（隙）率38.57%；表明場地巖溶發育程度為強發育。除了已經形成空間形態的溶隙、溶洞外，地層中還有一些微小溶蝕晶洞發育，破壞巖體質量，降低巖體工程性能。其中土洞9個鉆孔有揭露，土洞的洞深2.20～16.20m，平均洞深為8.84m；溶洞182個鉆孔有揭露，溶洞的洞深0.20～16.20m，平均洞深為2.33m。

在如此復雜地層中進行沖孔樁樁基施工，必須有嚴密的施工組織設計及切實可行的施工方案方可施工。

2.2施工前準備工作

（1）根據地質鉆探資料及所取的巖芯，分析確定樁位所在巖層中的溶洞及其大小、數量填充情況等，制定相應的技術方案。

（2）施工前應清除表部填土，護筒埋設應至原狀土內，防止跑漿、漏漿現象，以影響樁基施工質量及對后期基坑開挖產生不良影響；

（3）成立溶洞應急搶險小組，便于在遇到溶洞時能及時組織人員進行拋填黃泥或粘土包和片石，補充泥漿，避免塌孔事故的發生，同時在溶洞區域施工的樁機的枕木和走管均需加長，確保在塌孔事故時樁機足夠安全。

2.3施工方案確定

（1）根據房建的地質情況及樁基直徑、深度，采用沖孔樁機。確定沖孔的施工順序；如遇到塌孔嚴重的，回填后再隔孔鉆孔的順序施工。

（2）土洞、溶洞處理方法：溶洞處理采用片石黃土回填、鋼護筒跟進(或雙護筒)、直接回填水泥沖鉆3種理方法。

2.4成孔過程中的主要施工技術處理方案

（1）真接回填水泥，如遇到溶洞較小，泥漿滲漏不大，則可以采用直接水泥回填，沖機配全施工，鉆機可暫停施工，注意觀察水位變化，及時補充泥漿．如本法控制不了滲漏，則改用回填黃土及片石。

（2）雙鋼護筒，對于溶洞較大或橋位于位于重要建筑物旁邊，采用雙護筒法成孔。其施工工藝為：施工準備——沖擊鉆進——下沉外鋼護筒——檢孔——沖擊鉆進——跟進內鋼護筒(至巖面)——投入粘土及片石——沖擊鉆進——清孔——檢孔——安放鋼筋籠——灌注水下混凝土。

（3）雙鋼護筒施工要點：

①采用雙護筒法施工，當沖孔到進入溶洞時，分層投入粘土和片石，每層厚1m，用小沖程(0.5m～1.0m反復沖擊，將粘土和片石

擠入溶洞，并可投入水泥燒堿和鋸末，增大孔壁自穩能力。取樣測試泥漿各項指標，泥漿的性能指標滿足要求。

②首先用振動錘下沉外徑比設計樁徑大20cm，壁厚l0mm～12mm的內護筒至基巖面，以防止孔壁坍塌。

③雙護筒沖擊成孔采用吸泥法清孔，吸泥機管徑為100mm～150mm。經過3h觀察，孔底沉渣厚度不小于5cm時，即可停止清孔，灌注水下混凝土。

2.5關鍵工程施工技術措施

2.5.1傾斜巖面或遇孤石時的施工技術措施

由于巖溶地區巖面變化極大，巖面變化有可能是陡峭或直立的，例如ZK91號鉆孔40.50～41.20m巖體半邊己溶蝕，推斷為陡峭溶洞側壁，當采用沖孔樁施工時，沖孔錘易向軟弱土層或溶洞偏斜，當確定己偏斜時，應采取措施修正，如向孔內填塊石平衡孔底再進行沖孔:拋填厚1.5m～2.0m、粒徑為20cm～30cm的片石，粒徑為10cm左右的碎石和粘土塊，以45cm小沖程沖擊，待沖到原位后第二次拋填厚0.8m～1.0m相同配比的混合物，以80cm的大沖程沖孔，反復進行，直至成孔。否則掏渣清孔后用C20水下混凝土(摻早強劑及速凝劑)封底，封底厚1.5m～2.0m，待強度達到20MPa后，再繼續沖孔。

2.5.2穿越土洞、巖面、溶洞時的施工技術措施

當鉆孔擊穿溶洞頂板薄弱部位時，頂板較厚部位形成探頭片石和臺階，出現泥漿急劇下降和鉆頭斜臥在溶洞內的現象，立即向孔內補充水泥漿，保持孔內水頭高度，投放粘土、碎石、片石，采用小沖程沖擊，并減小懸距。每循環進尺5cm～10cm，待填充物完全擠入溶洞內后，再加大沖程造孔。若采取上述措施后，孔內水位還繼續下降，則應將鉆機撤離。填平樁孔，再重新布機鉆孔。

當沖孔經過溶洞側壁時，易發生偏孔現象，糾偏極難，此時投入大塊片石，適當降低泥漿比重，回填3m～5m后，用小沖程沖擊，待鉆頭平穩后再加大沖程沖孔。

2.5.3漏漿和塌孔時的施工技術措施

由于未填充的土洞、溶洞或巖面，常會發生漏漿和塌孔現象。此時應采用長鋼護筒跟進或在短時間內集中拋填片石、粘土、水泥，反復沖擊，并向孔內注漿、補水，保持孔內水頭。如出現漏漿與塌孔，采取的措施是提前備料，集中用裝載機投入，補漿、補水，反復沖擊成孔。

2.6施工過程中要注意問題

（1）盡量掌握樁位的溶洞、裂隙、樁位所在的位置(建筑物旁邊)情況。在施工過程中可能會遇到危險情況，這就要求現場管理人員及工人對遇到溶洞時采取的處理措施十分熟悉，及時處理溶洞漏漿。在樁基施工時要準備充足的相關材料、機械，避免出現遇到溶洞時無法處理的情況。技術員、施工員、操作工人都必須對樁孔地質情況十分清楚，對他們進行細致的技術交底。

（2）鉆（沖）孔灌注樁施工時需要配足鋼筋籠長度，保證混凝土強度；由于樁端持力層位于④4中風化石灰巖中，應嚴格控制孔底沉渣厚度，要求不大于5cm，否則，應對地質報告提供的承載力參數做適當折減。

（3）分節段振打的護筒長度應為4m左右，護筒過長或過短都不好控制護筒的垂直度及坐標，如護筒直徑大振打護筒時不好控制，可用工字鋼燒焊扁擔輔助施打。每節護筒振好后，測量工程師檢測護筒的垂直度及護筒中心與樁位中心的偏差，護筒四周的高差應控制在2cm以內，護筒中心偏差不能大于5cm。

（4）為防止遇溶洞塌方時護筒被埋，沖樁的鋼護筒用卡環鎖定在樁架上，到溶洞頂采用小沖程以防埋錘。澆筑混凝土時，埋管不應少于3m，不宜高于6m，且最好不要在溶洞的位置拆管。

（5）由于場地溶洞及土洞發育，溶洞無充填及半充填對沖孔樁施工有一定的影響，主要表現為，當擊穿溶洞頂板時沖孔錘失去阻力繼續向下墜落，當操作人員察覺不到，按正常操作又向上提升沖孔錘時，向上提升的拉力與還在自由下落的沖孔錘的重力相加，極易造成鋼絲繩扯斷，而造成沖孔錘無法取回，樁報廢，需要說明的是，這種事故在巖溶發育地方是多見的，應引起重視，因此，在溶洞發育地段進行沖孔樁施工時，控制好升錘行程和鋼絲繩直徑比較關鍵，同時密切觀察漿液情況，當發生跑漿時(漿液迅速下降)，應視為與溶洞貫通。

（6）沖樁時要經常檢查樁孔的垂直度，因為巖溶地區較易偏孔。穿過溶洞時樁錘沖程要控制在1m～1.5m，防止卡錘。發生漏漿要及時將錘拉起，以防塌方埋錘。

3　結語

巖溶地基沖孔灌注樁施工，是房建工程工程質量、工期和安全控制的關鍵，根據不同的巖溶類型及樁基位置，采用相應的施工方案和

措施，可有效地保證成樁質量，加快施工進度。

本工程北東面約10m為滄江河堤，如發生塌孔，將會造成嚴重損失，因此樁基采有了雙護筒及局部灌注水泥漿施工。實踐證明，采用上述施工方法是可行的、合理的，為巖溶地區房建基礎施工工程積累了豐富的經驗，為以后同類工程施工提供了參考依據。

沖孔灌注樁承載力與施工質量密切相關，施工時，必須嚴格執行相關規范、規程和設計要求。

[1]樁基工程手冊1995.9.

[2]佛山市某小區巖土工程超前鉆勘察報告江門地質工程勘察院2014.5.

P694[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～417～1