喀斯特地貌區高層建筑樁基施工技術

王應東，高雪峰，龔昌鋒，劉 婷，李小剛

（中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100176）

0 引言

隨著我國國民經濟的飛速發展和建筑物體量、建筑規模甚至建筑項目數量的不斷增加，我國在喀斯特地貌區所展開的高層建筑工程施工項目進一步增多，高層建筑樁基施工在喀斯特地貌區又常因喀斯特地貌區所獨特擁有的溶洞、地下水、持力層標高差距大甚至孤石等不利復雜地質條件，導致高層建筑施工環境復雜度進一步提高。因此，如何在喀斯特地貌區高層建筑施工中強化樁基施工技術，選擇更經濟、可靠和安全性更強的樁基施工工藝、樁機類型和溶洞處理方式，將是喀斯特地區高層建筑施工中關注的重要難題。在此背景下，以星樾瀾灣工程為研究對象，對喀斯特地貌區高層建筑樁基施工技術的探討與研究，也就具備重要的理論意義和現實價值。

1 項目概況

星樾瀾灣工程位于江西省上饒市玉山縣博士大道和玉清大道交叉口東南側，由12棟塔樓、1層地下室及沿街商業組成，總建筑面積約164 747.05m2，如圖1所示。

圖1 星樾瀾灣工程效果

該建筑結構基礎為樁基承臺基礎形式，采用沖孔灌注樁基礎受力方式。其中，樁徑分為0.7m和1.0m兩種。在樁筏基礎施工過程中，遭受的惡劣地質條件主要包括強發育巖溶結構，880個超前鉆地質報告顯示，404個鉆孔存在惡劣的巖溶地質發育情況，由此可知，該工程所在地地質條件基礎并不友好，溶洞見洞率高達約46%，結合該工程地質基礎標高數據可知，溶洞地質條件下垂直方向上0.1～21.5m就間隔著1個溶洞結構。與此同時，相鄰項目地質基礎勘察還顯示，該地區甚至存在部分諸如填土、軟土、殘積土和風化巖等特殊類別的巖土結構，且項目所在地場內地下水位深度較小，水位埋深為0.2～6.5m，年度水位變化并不大，給工程項目施工帶來巨大難度。

2 項目實施重難點

2.1 溶洞施工

1）溶洞輻射邊界不明晰 該工程超前鉆探地質報告中涵蓋的僅支撐經驗性推斷，是有經驗的工程師在數據支持下確定該工程項目所在地溶洞邊界后計算平面分布范圍的大小，無法準確界定溶洞三維發育情況、實際影響范圍，也無法界定溶洞所在區域與樁基所處位置關系，不能在工程項目施工中做出準確分析。

2）溶洞處理方案不明確 該項目溶洞類型多種多樣，且溶洞個數較多，體量較大，溶洞高度較高，整體發育較復雜，因此并不能直觀判斷該工程項目所在地溶洞的具體影響范圍，無法根據溶洞實際情況確定最佳處理方案、處理進度和相關措施。

3）溶洞處理費用不明確 該項目為單價合同，由于該項目所在地溶洞發育情況不可預測、溶洞體積無法計算等特質，無法準確估計該工程溶洞處理費用，造成溶洞處理方案無法確定從而導致費用不可控。

2.2 樁基施工

1）沉樁質量難保證 該項目水文地質條件極其復雜，樁基成樁成孔過程中很容易發生塌孔漏漿等問題，若不能提前知悉該工程項目沉樁的具體位置和樁位信息，很難根據樁位情況準備處理措施，沉樁質量很難得到有效保障。

2）工程進度控制困難 該項目存在溶洞、斜巖、塌方等直觀影響因素，直接影響工程樁基施工進度，給工程施工進度管理帶來較大不可預測性。

3）物料成本把控困難 該項目施工存在大體積溶洞、連通溶洞、漏漿、沉樁過程中漏洞塌孔及混凝土樁跑偏等問題，物料計劃和成本把控工作難度進一步加大。

4）溶洞隱患排查困難 目前該項目天然地面存在塌陷情況，且溶洞數量較多，體積較大，地下水位埋藏較淺，溶洞之間相互連通，且該地區砂層較厚、地下水豐富特質又進一步加大樁基施工中溶洞坍塌的可能，使該工程項目溶洞隱患排查難度進一步提高。

3 BIM技術在樁基施工中的應用

3.1 圖紙會審與可視化交流應用

通過建立地下室及樁基承臺模型，進一步檢查該工程項目圖紙問題，提前發現圖紙設計過程中可能存在的矛盾與錯漏，在圖紙會審時進行充分溝通與交流并解決問題。模型的三維可視化協調會議，比起傳統模式下的二維圖紙模型，大幅提高實際溝通效率和質量效果。

3.2 場地布置應用

通過廣聯達BIM施工現場布置軟件，對施工現場的主要道路、材料、堆場、加工場、機械設備等進行三維布置，能夠大幅增強場地使用的合理性和規劃的科學性。

3.3 樁基施工方案動態模擬應用

結合溶洞處理過程與樁基施工技術方案建立的BIM施工模型，能進一步對技術方案進行可視化動態模擬，驗證BIM施工技術方案的可行性，并對該施工方案進行技術交底。

3.4 樁基施工特殊工況模擬應用

對溶洞可能存在區域內的樁基施工過程中可能出現的塌孔、斜巖、卡錘等特殊情況進行模擬（見圖2），并進一步對操作人員進行安全交底與技術交底，保證該工程項目樁基施工的安全性和質量符合基礎目標。

圖2 工程樁基施工特殊工況模擬

3.5 進度管理應用

利用Luban Plan軟件編制各條樁施工計劃方案，明確各樁施工計劃開始時間和計劃完成時間，進一步利用魯班瀏覽器記錄各條樁實際開始時間和實際完成時間等數據信息，從而實現計劃進度與實際進度之間的對比分析，并據此進行計劃進度糾偏措施的制定與實施。在樁基模型與進度計劃進行關聯后，按照進度計劃模擬工程施工進度，檢查樁機行走路線、材料供應情況及進度計劃的合理性。針對未完成和即將到期的工作任務，該軟件系統能夠智能生成工期警報，為工程進度設計與組織提供數據支撐，有效控制工程進度以免后期出現進度延誤。

3.6 商務管理應用

根據項目的日常管理需要設置篩選條件，通過魯班瀏覽器篩選查看工作量并快速生成統計生產報表，大幅提高項目實際工作效率，同時可通過魯班Govern模型和清單項目進行掛接，自動機計算項目的合同價款與預算成本，分析項目的盈虧平衡點，使項目降本增效實現可能。

3.7 質量管理應用

可在手機端查詢裝樁基質量控制關鍵信息，結合工程項目質量管控需求，利用BIM團隊創建的樁基移除參數和施工模型，在模型中附帶樁基成孔質量控制關鍵數據，利用手機端App實現現場施工人員快速查詢施工參數，減少計算標高和查看圖紙時間，避免人為差錯。

3.8 安全管理應用

現場管理人員在發現安全隱患后，能夠通過移動App創建協作訂單傳至協作平臺，并關聯相關責任人員，由責任人員及時進行安全隱患排查，云端協同平臺能夠跟進安全問題的審查情況，并自動形成安全檢查記錄。

4 結語

由于喀斯特地貌區域水文地質條件復雜程度較高，且其中存在溶洞、斷崖式巖、暗河等不利地質影響因素，即使在有較詳細地質勘查報告資料條件下，也不能全方位準確地界定喀斯特地貌地質狀況，因此，喀斯特地貌條件下樁基施工工作往往需針對其面臨的具體情況具體分析，根據施工特質采取更恰當的處理方式，保證工程施工質量。