喀斯特地貌基礎(chǔ)雨季施工的典型施工方法

陳歷祥

（福建省送變電工程有限公司，福建 福州 350013）

0 引 言

喀斯特地貌在我國分布廣泛。由于這些地區(qū)地表附近分布著大量的節(jié)理發(fā)育性致密石灰?guī)r，加上季節(jié)或全年雨量的充沛以及地下水循環(huán)的通暢，極易導(dǎo)致石灰?guī)r在水流溶蝕、沖蝕以及坍陷等機(jī)械侵蝕和破壞作用下，形成一種包含溶溝、水洞、溶洞、陷塘、天生橋、波立谷、地表升高和凸起等各種侵蝕和堆積物體形態(tài)的巖溶地貌。

喀斯特地貌外形奇特而復(fù)雜，會帶來地表水在不同季節(jié)的巨大差別。旱季時(shí)，由于喀斯特地貌的發(fā)育，地表嚴(yán)重缺水，地下水位隨之迅速下降，極易導(dǎo)致地面塌陷；雨季時(shí)，地表集聚的雨水難以及時(shí)排泄，地下喀斯特的泉水也會不斷涌出，不僅嚴(yán)重影響地面基礎(chǔ)施工的安全與高效，還會對路基、鐵路以及建筑物等帶來水淹損害的質(zhì)量威脅[1]。對于堤壩、水庫等工程的施工與運(yùn)營，必須全面考慮喀斯特洞穴可能產(chǎn)生的滲漏事故，在工藝設(shè)計(jì)、技術(shù)組織、質(zhì)量管理以及安全監(jiān)督等方面面臨著更大的復(fù)雜性與困難。

目前，在我國基建工程施工領(lǐng)域，特別是在輸配電線路等電力基建工程項(xiàng)目中，正常氣候條件下針對喀斯特地貌基礎(chǔ)的施工已經(jīng)形成了一套較為成熟的技術(shù)方法體系，但對喀斯特地貌基礎(chǔ)的雨季施工卻鮮有報(bào)道和介紹。

1 工程概況

糯扎渡電站送電廣東±800 kV直流輸電線路工程14標(biāo)，起自武鳴縣馬頭鎮(zhèn)淥淇村（D193），止于貴港覃塘區(qū)東龍鎮(zhèn)莫村（J401）。線路長度95.8 km，新建鐵塔187基，其中耐張塔34基，直線塔153基。線路路徑途經(jīng)武鳴縣馬頭鎮(zhèn)、上林縣巷賢鎮(zhèn)、賓陽縣新圩鎮(zhèn)、鄒圩鎮(zhèn)、洋橋鎮(zhèn)、和吉鎮(zhèn)，貴港市覃塘區(qū)樟木鄉(xiāng)、蒙公鄉(xiāng)、山北鄉(xiāng)和東龍鎮(zhèn)。鐵塔基礎(chǔ)采用板式直柱基礎(chǔ)（31基）、掏挖基礎(chǔ)（146基）和巖石嵌固基礎(chǔ)（10基）。根據(jù)施工現(xiàn)場的地形、地質(zhì)和地貌特點(diǎn)匯總統(tǒng)計(jì)，其中喀斯特地貌基礎(chǔ)共計(jì)105基。每年雨季時(shí)間2—9月。

2 地貌特點(diǎn)

該工程涉及的地形多為典型的喀斯特地貌，很多地區(qū)甚至存在涌水、溶蝕以及塌陷等多重風(fēng)險(xiǎn)。從山北鄉(xiāng)段的塔位綜勘資料及開挖揭露資料得知，在該段塔基坑開挖的基礎(chǔ)土體為深約2 m且分布不均、狀態(tài)多維的軟粘土層，而在粘土層以下存在著具有不同發(fā)育形態(tài)且夾雜著水、泥物質(zhì)裂縫的風(fēng)化巖體（風(fēng)化程度為中型和微型）。該工程施工期間遭遇了連續(xù)的強(qiáng)降雨，地表水大量集聚，地下水位升高，裂隙水充分發(fā)育、豐富等問題，導(dǎo)致基坑開挖、混凝土澆筑與保養(yǎng)上面臨諸多困難。特別是在基坑開挖過程中，裂縫充分發(fā)育的塔位基坑會隨著基坑開挖面下降，導(dǎo)致大量積水、泥、砂等匯入基坑低處，而裂隙中的夾土隨勢而下，不僅會另已開挖的基坑被反復(fù)填埋，還給人、機(jī)、材等構(gòu)成了多重威脅。

3 工藝特點(diǎn)

工程結(jié)合不同塔位所面臨喀斯特地貌的具體特點(diǎn)和施工難點(diǎn)，考慮基坑開挖土體中粘土層和風(fēng)化巖石縫隙層的不良分布，避免由于反復(fù)降水、積水、抽水以及排水等的實(shí)施造成的水位上下波動對基坑四壁和周圍巖土穩(wěn)定性的擾動與侵蝕，以將基坑可能產(chǎn)生的沖刷、掩埋與坑壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)降到最低，必須對坑壁采取相應(yīng)的堵水、導(dǎo)水、加固以及抗?jié)B等防護(hù)措施?；炷翝仓┕r(shí)，必須抽排盡基坑內(nèi)積水。若無法抽排盡基坑內(nèi)積水，則可采取水下混凝土澆筑工藝。

4 典型施工方法

4.1 基坑開挖典型施工方法

4.1.1 水易導(dǎo)不易堵

對于水的問題，最常規(guī)的施工方法是堵水，阻塞水體向基坑內(nèi)聚集。但是，水的最大特性是流動性和水壓。隨基坑深度的不斷增加，水壓不斷增大，水體對基坑壁的作用力不斷增強(qiáng)，基坑壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)不斷增加。本工程施工中常常面對著地下水位高、土層深厚且裂隙充分發(fā)育的風(fēng)化巖石基坑，加上其外部包圍著各種形態(tài)的粘土層，堵水的措施會帶來外沿粘土在長時(shí)間的積水圍堵中被浸軟，進(jìn)而穩(wěn)定性缺失存在基坑垮塌的風(fēng)險(xiǎn)。因此，喀斯特地貌基礎(chǔ)雨季施工時(shí)，基坑水體不宜采取封堵措施，而是應(yīng)該采取疏導(dǎo)措施，即通過在基坑圍壁中預(yù)埋PVC導(dǎo)水管（管口需進(jìn)行細(xì)網(wǎng)紗的包裹，以防止泥沙對管口的堵塞），從而將基坑壁的積水不以沖刷坑壁的方式進(jìn)行疏導(dǎo)。

4.1.2 采用新機(jī)械設(shè)備——水磨鉆

經(jīng)到房建地基基礎(chǔ)有水巖石基坑施工現(xiàn)場及水磨鉆生產(chǎn)廠家的實(shí)地考察、分析、論證，水磨鉆機(jī)械具有開挖巖石能力強(qiáng)（巖石硬度可達(dá)6～7級）、速度快、功效高、操作簡單等特點(diǎn)，可在水中連續(xù)施工，適合中風(fēng)化及以下巖石的喀斯特地貌基礎(chǔ)雨季基坑開挖施工。

4.1.3 階梯交替型爆破開挖法

在持續(xù)強(qiáng)降雨的喀斯特地貌基礎(chǔ)施工中，單純的排水、導(dǎo)水措施難以有效應(yīng)對積水產(chǎn)生和泥石流沖刷掩埋的速度。為了更加高效地解決基坑匯水問題，實(shí)現(xiàn)基坑開挖效率，提升安全性，可以結(jié)合基礎(chǔ)開挖區(qū)域喀斯特地貌的具體特征和地質(zhì)情況，適時(shí)采用階梯交替型爆破開挖基坑施工方法，以達(dá)到高效率基坑開挖與加固條件下對水風(fēng)險(xiǎn)的充分規(guī)避。

對于存在中、微風(fēng)化巖石基坑的開挖，可采用階梯交替式的炸藥爆破開挖方式進(jìn)行，即基礎(chǔ)爆破不是一次完成的，而是要根據(jù)土層的不同狀態(tài)分布和水位變化，將基礎(chǔ)分為若干層，采用不同等級口徑的炮眼進(jìn)行上、下的循環(huán)開挖。在分層、分階段爆破過程中，需對可能爆破產(chǎn)生影響的其他層積水進(jìn)行抽、排處理，而臺階突起面則用于炮眼的開鑿，以避免積水對炮眼的堵塞而弱化爆破效果和效率。基坑階梯形開挖工藝如圖1所示。

圖1 基坑階梯形開挖工藝示意圖

4.1.4 “布兜兜”截排水法

對于基坑中水的排泄處理，往往需要多臺潛水泵同時(shí)工作。對于積水嚴(yán)重的基坑，大量的潛水泵會占據(jù)過多的基坑作業(yè)空間，進(jìn)而嚴(yán)重降低施工效率，影響工藝實(shí)施的有效性。潛水泵數(shù)量越少，基坑內(nèi)積水不能排盡，基坑開挖無法持續(xù)進(jìn)行。采用“布兜兜”截排水法，將水“截而制之”，實(shí)現(xiàn)坑內(nèi)積水與上層坑壁流水“分而治之”，從根本上解決坑內(nèi)積水、空間狹小以及開挖工效低等施工難題。

4.2 混凝土澆筑典型施工方法

4.2.1 漏斗提升水下澆筑混凝土

對于水量特別嚴(yán)重的基坑，坑壁水流具有股多、量大的特征，抽排水設(shè)備無法抽排盡基坑內(nèi)積水，常規(guī)混凝土澆筑方法難以保證混凝土澆筑施工質(zhì)量。利用水下灌注樁基混凝土澆筑施工工藝，采用漏斗“提而制之”的澆筑施工方法，可在積水嚴(yán)重的基坑中實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)的混凝土有效澆筑。

4.2.2 吊包抽水澆筑混凝土法

基坑內(nèi)積水較嚴(yán)重及一般時(shí)，在混凝土澆筑施工過程中可采用抽排水設(shè)備抽排基坑積水，而后澆筑混凝土。若基坑內(nèi)積水可抽排干凈，則按常規(guī)混凝土澆筑施工方法施工；若基坑內(nèi)積水嚴(yán)重，所需潛水泵的數(shù)量已經(jīng)對混凝土的正常施工產(chǎn)生影響，且沿坑壁有著流水沖刷、離析混凝土的風(fēng)險(xiǎn)，可以采用吊包抽水澆筑混凝土的方法保證工程建設(shè)的安全與質(zhì)量。該方法采用抽水設(shè)備將基坑積水抽至坑底，符合混凝土澆筑要求后澆筑混凝土?？颖谒鞑捎玫醢樗S混凝土澆筑高度不斷增加，不斷提升吊包直至混凝土表面高過地下水位，而后拆除吊包。

4.3 其他工序施工

其他工序施工同正常情況下的掏挖基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ)施工方法。

5 結(jié) 論

（1）喀斯特地貌基礎(chǔ)雨季基坑開挖時(shí)，應(yīng)遵循水易導(dǎo)不易堵的原則進(jìn)行水體處理，而后方可進(jìn)行基坑開挖。

（2）中風(fēng)化及以下巖石的喀斯特地貌基礎(chǔ)雨季基坑開挖施工宜采用水磨鉆機(jī)械。

（3）中風(fēng)化及微風(fēng)化巖石的喀斯特地貌基礎(chǔ)雨季基坑開挖，宜采用階梯交替型爆破開挖法。

（4）積水嚴(yán)重的喀斯特地貌基坑，宜采用“布兜兜”截排水法開挖。

（5）積水特別嚴(yán)重的基坑，混凝土澆筑宜采用漏斗提升水下澆筑混凝土法。

（6）基坑內(nèi)積水較嚴(yán)重及一般時(shí)，混凝土澆筑宜采用吊包抽水澆筑混凝土法。

（7）喀斯特地貌基礎(chǔ)雨季施工，采用“導(dǎo)”“分”“截”“提”的施工方法。

實(shí)踐證明，上述施工方法科學(xué)、合理、可行，其他類似工程可因地制宜、借鑒實(shí)施。