淺析旋挖樁施工技術在巖溶強發(fā)育場地的應用

李勇

旋挖成孔灌注樁具有施工效率高、成孔深度大、適應性強等特點，因此其被廣泛應用到建筑工程基礎分部施工中，研究發(fā)現(xiàn)其在巖溶強發(fā)育場施工時仍存在較大難度。本文結合本單位承建的昆明某棚改項目旋挖樁施工案例，分析了旋挖樁施工技術在巖溶強發(fā)育場地的應用過程，以期為同行提供借鑒與參考。

旋挖樁;后注漿;巖溶強發(fā)育;施工技術

樁基工程廣泛用于建筑工程中，隨著施工工藝的發(fā)展，樁基從傳統(tǒng)的人工挖孔樁過渡到機械成樁工藝。人工挖孔樁現(xiàn)已很少采用，現(xiàn)階段只有在不具備機械施工的場地才使用人工挖孔樁。在機械成樁工藝中：長螺旋主要用于土質、砂質地層中的摩擦型樁施工;沖孔樁對周邊地質環(huán)境影響較大，城區(qū)基本不使用;旋挖樁可以適應各種地層的摩擦型樁核端承樁。灌注樁雖然具有良好的適應性，但其在強巖溶發(fā)育場地內施工仍然存在很多問題。文章結合項目實例針對強巖溶發(fā)育場地旋轉樁施工技術進行研討，總結施工過程中的相關工程經驗，用于指導工程施工。

昆明某棚改項目為27層及33層的高層建筑，設計考慮基礎采用旋挖樁進行樁基施工。本工程樁長在20～54.1m之間，樁徑800mm，屬于大直徑工程樁。通過后注漿工藝對樁端進行處理，注漿量為3噸。為檢測樁基成樁質量，工程樁施工完畢后10%進行鉆心檢測，30%進行超聲波檢測。

該地區(qū)屬于溶蝕盆地地貌單元，微地貌為寶象河河谷及兩側平緩河流沖洪積階地的河流沖積地貌，盆地南北兩側多為侵蝕溶蝕低山地貌;盆地中部寶象河自東向西流淌。擬建場地及其附近區(qū)域歷經沖積、洪積等多種地質環(huán)境作用形成，地形起伏較小，地形坡度多<5°。根據(jù)地勘報告本場地基巖為角礫灰?guī)r、砂質白云巖、白云巖，屬可溶巖;場地原始地貌均被第四系土層覆蓋，巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為：土層中發(fā)育土洞;淺部巖溶以溶溝溶槽為主;深部巖溶以溶洞、溶隙為主。巖溶強發(fā)育，部分單層溶洞高達20m，且溶洞呈現(xiàn)成串珠狀，豎向溶洞發(fā)育深度可達50m以上。溶洞內填充有巖礫及流塑狀粘土，溶洞自穩(wěn)性差，被擾動時溶洞將發(fā)生坍塌。

勘察場地工程地質條件復雜，垂直溶隙、溶蝕面發(fā)育顯著，溶溝、溶槽廣泛發(fā)育，鷹嘴巖現(xiàn)象較多;鉆孔見洞率高，聯(lián)通性好;巖溶發(fā)育深度大，巖溶發(fā)育等級屬強發(fā)育。擬建場地地下水富水性好、透水性好、連通性好，水文地質條件復雜，樁基施工過程中受地下水影響較大，尤其是在強巖溶發(fā)育地段，在地下水流動沖刷作用下可能造成混凝土離析、流失等影響樁身質量。由于擬建場地巖溶地基的復雜性及勘探手段本身的局限性，施工勘察鉆探揭露的地基土分布情況與旋挖成孔灌注樁施工揭露的地基土分布情況存在一定的差異，施工時根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時做出相應調整。

依據(jù)地勘報告工程樁樁端持力層為砂質白云巖、白云巖強度在45.05～161.6MPa之間，工程樁施工樁最大樁長54.1m，綜合考慮選擇360及以上旋挖機進行施工。地勘報告揭露，該場地上層為圓礫層并伴有流砂，地下水埋深較淺、流動性強，下層基巖內巖溶發(fā)育，溶洞內填充有圓礫流塑狀粘土，故考慮采用鋼護筒+泥漿護壁的方式進行成孔。

通過全站儀測量定位，定位時采用跳樁號的放樣方式進行放樣定位，保證同一次成孔距離大于6m，以減少后期成孔和混凝土澆筑時塌孔、竄孔發(fā)生。所放出的樁位采用A6mm的廢鋼筋頭和小彩旗進行定位，并在小彩旗上標注原地貌標高、建議樁長、樁號的相關信息以方便后期查找。樁中心誤差控制在100+0.01Hmm（H為樁頂?shù)降孛娴母卟睿┮詢龋o筒誤差50mm以內。下護筒時注意復核是否在誤差范圍內，復核方式如圖1所示十字中心配合鋼尺進行測量，合格后方可繼續(xù)施工。

本工程采用化學泥漿進行泥漿護壁，現(xiàn)場采用鋼板加工一個40m的泥漿池用于泥漿儲存。配置泥漿時先在泥漿池中加入清水，采用燒堿先將水的PH值調到9～10之間，按照泥漿配比加入材料配制泥漿，完成后對泥漿進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于48小時。泥漿配比為：水：鈉土：火堿：纖維素：化學泥漿=1m：200kg：5kg：5kg：2.5kg，施工時更具現(xiàn)場情況動態(tài)調整。采用泥漿三件套進行泥漿質量控制，泥漿比重在1.2～1.4之間，含沙率0.5以內，黏度18～30s之間，靜止24小時后的膠體率大于95%。

針對本場地表層存在土洞情況，采用挖機對旋挖機行走路線進行碾壓平整，以確保旋挖鉆機就位時其傾斜角不超過4°，并在旋挖機下鋪墊一塊2m×6m×15mm的鋼板，旋挖就位時將兩條履帶壓在鋼板上，降低旋挖傾覆風險。旋挖機調整好后進行引孔，引孔1m后將采振動錘將10mm厚的1m直徑鋼護筒安裝到樁孔位置。護筒安裝時注意檢查其垂直度和安裝位置，當垂直度和安裝位置不滿足要求時，需拔除后重新安裝。

護筒安裝完成后，旋挖機二次就位進行鉆孔。鉆孔至護筒底以上1m位置處開始向孔內注入泥漿，若在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)護筒內存在涌水時，及時灌入配置好的泥漿，確保泥漿面高于地下水位2m以上。鉆起鉆落時根據(jù)現(xiàn)場情況及時補充泥漿，確保泥漿面的高度滿足要求。鉆孔過程中應該及時檢查成孔情況，對發(fā)生鉆孔傾斜等情況應該及時進行調整，確保樁孔的垂直度。

樁基施工中，樁底的沉渣會影響樁的承載能力，故需嚴格控制樁底的成渣厚度。本工程為端成樁，樁底沉渣厚度控制在50mm以內。

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，實際施工樁長和建議樁長基本一致，故本工程鋼筋加工籠采用提前加工的方式進行制作，成樁后可直接澆筑混凝土，避免了成孔后還需等待鋼筋籠加工，減少成孔到澆筑混凝土的時間間隔，可以有效避免樁孔存在跨孔的情況。長度在20m以內的鋼筋籠一次加工成型，超過20m的鋼筋籠分段加工，在樁孔位置接長后再安裝。樁基樁身保護層采用C14制作保護層，保護層同一截面位置不少于4個，相鄰截面間距不大于2m。如圖2所示。

聲測管采用53×3的鋼管制作，底部采用專用封堵接頭進行封堵，聲測管插入連接套管的深度符合要求，擠壓連接前應確保擠壓套筒和聲測管間連接可靠，澆筑混凝土時混凝土不會進到聲測管內。注漿管采用25×3的鋼管制作，注漿管間連接需確保其密封性滿足要求，保證注漿時不漏漿。注漿管和聲測管和鋼筋籠同時加工，固定間距不應大于2m，接頭位置固定間距不大于1m，加工好后對其進行檢查，檢查合格后和鋼筋籠一起安裝到樁孔內。

混凝土采用超流態(tài)混凝土，按照水下澆筑工藝進行澆筑，澆筑時將300×3的導管安裝到樁孔內，導管底部距樁底300500mm。首灌混泥土澆筑時，先采用塞子塞住導管上端，在料斗內放入2m混凝土后采用吊車拔出塞子，使混凝土快速沖入樁底將樁底成渣帶出，并確保導管埋深不小于1m。正常澆筑混凝土是確保導管埋深大于2m，當發(fā)現(xiàn)混凝土無法下落時及時拆除一段導管后繼續(xù)進行混凝土澆筑，直至混凝土澆筑到設計樁頂標高以上3m處。由于本工程采用了鋼護筒，導致護筒段樁徑為1m，拔出護筒后樁頂混凝土會下降，故澆筑混凝土面高度按照3m控制。

溶洞處理是本工程樁基施工的技術難點，溶洞增加了成孔的難度，也增大了樁基的充盈系數(shù)，其處理不好還會造成工程樁承載能力不滿足設計要求。在旋挖樁施工時可能在成孔過程中發(fā)現(xiàn)溶洞，也可能在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)溶洞。

（1）遇單個小溶洞土洞時，首先要充分了解地質情況，2米直徑范圍內，若為無內容填充物，一般在穿越溶洞后確保鉆入溶洞底部1米左右，采用C15商品混凝土回灌。

（2）若溶洞內容物多，則根據(jù)其性質若為軟塑流動內容物或為不規(guī)則流沙石等，采用導管放入孔底，按照水下混凝土澆筑工藝采用C15混凝土填充，待48小時后再次成孔（串珠溶洞同樣采用此法）;如遇溶洞內為流塑填充物時，導致沉渣清孔達不到設計要求時，可向孔內加入適量的水后再加入高分子化學泥漿，用旋挖鉆頭放至孔底攪拌均勻后進行清孔，直至樁端成渣滿足要求才可澆筑混凝土。

由于護筒無法穿過巖層，導致其無法應對首層基巖面以下的流砂、圓礫層、淤泥等地質情況，若需對以下地質進行處理則需先在上層下一個直徑1.2m的大護筒，采用1m直徑的鉆頭將巖層打穿后再安裝1m的護筒。按照類型工程的相關施工經驗，護筒安裝到14m以上后護筒將無法拔除，結合本工程的地勘報告本工程首層基巖埋深超過12m的數(shù)量較少，故采用大于12m的雙護筒和單護筒意義不大，其不但大幅增加成樁的成本，還增加了澆樁的風險。

本工程工期較緊，考慮到灌注C15混凝土后再進行復打工期較長，且C1地塊范圍內溶洞率為90%以上。為保證樁基施工的節(jié)點工期，當樁基施工可以正常成孔的樁，在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)溶洞，按照如表1所示進行處理：

澆筑混凝土時發(fā)現(xiàn)混泥土面上升緩慢、甚至出現(xiàn)下降的情況，表面在澆筑混凝土時出現(xiàn)了溶洞，此時需要特別注意導管在混凝土內的埋深，確保導管最小埋深不低于2m，混凝土下降時需將導管進行回插保證埋深。當澆筑過程中混凝土突然下沉至導管底埋深小于1m時，先將導管反插入混凝土1000mm后按照正常施工工藝澆筑混凝土，直至成樁。

后注漿技術屬于2017版十大新技術之一。灌注樁注漿技術在樁基工程中的應用，不僅避免了泥皮、混凝收縮產生的空隙、沉渣等施工技術問題，而且可提高樁承載力40%以上，降低沉降量30%左右。

灌注樁后壓漿工藝是通過在澆筑混凝前，在樁身鋼筋上綁扎注漿管（一般為無縫鋼管，管徑不宜小于32mm），澆筑混凝土后進行在注漿管內注水泥漿。通過注漿的壓力對樁周土體和樁端沉渣進行加固，從而提高樁基的承載能力，該技術在粗粒土、砂土的加固效果尤為明顯。后壓漿的時間宜在樁芯混凝土澆筑2至30內進行注漿，注漿樁孔和施工樁孔應間隔10m以上。根據(jù)樁長和地質情況來選擇采用樁端注漿，還是樁端樁側同時注漿，同結合樁徑考慮埋設注漿管數(shù)量。

后注漿是通過注漿泵的注漿管與預埋的注漿管進行連接，現(xiàn)階段多采用兩種方式，一種是在樁頭破除后焊接連接器進行注漿，該方式難滿足規(guī)范2-30天內完成注漿的要求;另一方式為預埋注漿管上部提前開絲，安裝時直接高出地面，后期直接注漿。本工程將注漿管直接預埋到自然地面以上200mm處，故采用第二種方式進行注漿。

灌漿施工過程中需要使用合理的灌漿壓力和水灰比漿液，注漿壓力應根據(jù)工程樁所處的地質情況來確定，在大面積施工前先進行試樁施工，通過試樁及地勘報告確定水灰比和注漿量及注漿壓力。當注漿壓力無法產生壓力或地面帽漿時，應采用間歇注漿，間歇時間為0.5至1小時，當仍無法滿足要求時，在設計同意情況下采用調整水灰比的方式進行注漿，終止注漿條件應滿足設計要求。后注漿的施工質量還和漿液的水灰比有很大的關系，故施工過程中應嚴格控制水灰比，漿液在攪拌工程中采用比重計對泥漿比重進行檢查。

本文結合項目實例論述強巖溶發(fā)育場地旋挖樁施工技術，第三方檢測結果表明該方案具有一定的可行性，能較好的適應強巖溶地區(qū)樁基施工存在的各類問題。鋼護筒和泥漿護壁的配合使用，相互彌補了各自的不足，達到了1+1〉2的效果。但該方式也存在無法絕對避免塌孔，解決巖溶地區(qū)混凝土充盈系數(shù)過大等問題，以上問題有待同行及專家不斷總結和研究，共同為強巖溶地區(qū)旋挖灌注樁施工技術的實施提供技術支撐。

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（Yunnan Construction Investment Second Construction Co.， Ltd.，? Kunming? Yunnan? 650228）

Rotary excavated bored cast-in-place piles have the characteristics of high construction efficiency， large hole depth， and strong adaptability. Therefore， they are widely used in the construction of the basic branch of construction engineering. More difficult. This paper analyzes the application process of rotary excavation pile construction in a shed remodeling project in Kunming undertaken by this unit， and analyzes the application process of rotary excavation pile construction technology in karst strong development sites， in order to provide reference and reference for peers.

rotary excavation pile; post grouting; karst strength development; construction technology