巖溶地區旋挖鉆孔灌注樁基礎施工技術要點

中鐵十四局集團建筑工程有限公司，山東 濟南 250014

1 項目背景

1.1 工程概況

滇中新區醫療器械產業園建設項目位于昆明市滇中新區，總建筑面積為310601.37m2。建筑功能為廠房，建筑類別為多層工業建筑，包括小型標準廠房6層，建筑高度為33.9m；中、大型標準廠房均為4層，建筑高度為25.5m，基礎形式均采用樁基礎，建筑結構形式采用框架結構；宿舍樓1棟5層，建筑高度為22.6m，3棟7層，建筑高度為26.1m；研發樓11層，建筑高度為49.1m，均采用框剪結構。地下部分共1層，地下層高3.9m，建筑結構形式采用樁筏基礎，框架結構。

1.2 項目難點

（1）地質條件復雜。巖溶地貌即常說的喀斯特地貌，此類特殊的地貌主要是由石灰巖、石膏、巖鹽等可溶性的巖層，在受到長時間地下巖溶水流的侵蝕作用下而形成。在此地質條件下進行樁基作業，如果前期勘察不到位或溶洞處理措施不合理，則會導致漏漿、坍孔、埋鉆等情況的發生。（2）巖層硬且斜巖分布。云南地區的巖溶基巖表面凹凸變化大，內部巖溶發育，且存在深淺及大小不一的溶洞，溶洞的見洞率較高，前期勘察極難摸清巖溶的發育情況，從而給后期的正常施工帶來難題，導致施工進度緩慢。另外，在鉆進施工中，極易因“V”形的巖溝而影響成孔質量，出現斜孔現象。

2 旋挖鉆孔灌注樁基礎施工技術要點

2.1 施工準備

（1）正式鉆進施工前，相關技術人員須認真熟悉設計圖紙、施工進度以及相關技術標準等，并對施工區域內的地形地貌以及地質特征進行認真復查，尤其是項目勘察報告中樁基位置處存在溶洞情況的，應結合項目實際制訂具有針對性的作業方案與處理措施。（2）根據項目實際及現場地質情況，合理選擇旋挖鉆的設備型號，并配備適宜的鉆頭。（3）結合項目情況與旋挖鉆設備情況，配備適宜的注漿設備、砼灌注設備，并根據作業方案要求，明確注漿材料、灌注砼等的配合比。

2.2 樁位放樣

嚴格依照從整體到局部的原則開展樁位放樣作業，現場行車路線規劃應與樁孔保持足夠距離，避免車輛通行造成樁孔穩定性造成影響。成孔前，采用全站儀進行樁位中心的放點，十字線定位，埋設護筒后實施二次檢測，且在終孔及下籠前應進行嚴格檢測，進而有效保證樁位放樣的準確性。

2.3 護筒埋設

護筒埋設時，首先通過定位控制樁放樣，在孔底標出鉆孔位置，然后將護筒吊放入鉆孔內，用十字線找出鋼護筒中心，使護筒中心與鉆孔的中心保持重合，之后采用垂球或水平尺對護筒垂直度進行檢查，最后在護筒四周用黏土對稱、均勻地回填并夯實至密實度達標。對于護筒底層土非黏土時，應回填一定厚度的黏土后再埋設護筒，以免護筒底部位置出現滲漏或坍塌等不良情況。

2.4 鉆機就位

該項目采用寶峨25旋挖鉆機，首先移動旋挖鉆機至指定的作業位置，然后調節桅桿X軸、Y軸偏差，以保證鉆孔的垂直度。旋挖鉆機作業面應予以硬化處理，防止鉆孔作業時鉆機晃動、沉降，而造成的成孔不垂直或發生斜孔。

2.5 鉆進成孔

開始實施鉆孔，鉆進時應按照“先慢后快”的原則，開始鉆進可控制每次進尺約40～50cm，以確保地下無不良地層。待鉆進約5m后，如果鉆進正常則可加大進尺，鉆進至滿足設計標高要求后，采用旋挖斗清理孔底虛土[1]。成孔過程中，應派專人檢查施工地質情況，若地質條件發生變化則應及時調整方案，放慢鉆進速度，整個過程中應由專人觀察鉆進儀表變化，一旦變化異常及時調整鉆進速度。

2.6 清孔排渣

鉆進至滿足成孔的相關要求后，應安排專人對鉆孔深度、孔徑、孔壁垂直度以及孔底沉渣厚度等各項指標進行嚴格檢查，確保鉆孔深度、孔徑等不得小于設計標準，孔壁傾斜度偏差應小于1%，孔底沉渣厚度應滿足設計標準。另外，在完成終孔的各項檢查工作后，及時清理孔底沉渣。鉆至預定孔深后，在原深位置處按照10r/min的速度進行空轉清土，然后停轉提鉆，空轉清土時不得深鉆，提鉆時嚴禁回轉鉆桿，完成清孔作業后，應采用測繩檢測成孔深度。

2.7 鋼筋籠下放

（1）鋼筋籠制作。鋼筋籠縱向鋼筋通過焊接的方式接長，焊縫長度應不得小于10d（d為鋼筋直徑），鋼筋籠制作應盡量減少接頭數量，同一截面的主筋接頭數量應小于50%，且兩接頭間距應不小于90cm[2]。對于d不大于22mm的鋼筋可采用搭接進行接長，接頭應按要求錯開布置，縱向與橫向鋼筋的搭接應焊牢，加強箍筋與主筋全部采用焊接進行連接。制作完成的鋼筋籠應放置在干燥且平整的場地，避免堆放場地坑洼而導致鋼筋籠發生變形。

（2）鋼筋籠安裝。鋼筋籠下放前，應首先測量成孔深度，確保孔內無鉆渣及虛土，然后在孔壁內側放置3根φ50mm的鋼筋作為鋼筋籠保護層，使鋼筋籠保持居中下放，并減少鋼筋籠下放時摩擦而導致的孔壁坍塌。鋼筋籠下放過程中，孔口兩側應安排專人觀察，以確保鋼筋籠下放緩慢，完成鋼筋籠下放作業后，應及時對孔深進行測量，確保孔內無沉渣及虛土，如果測量發現沉渣超標，應將鋼筋籠吊出，并再次清孔檢查沉渣厚度，然后吊放鋼筋籠，直至孔底沉渣滿足要求為止。固定孔口位置的鋼筋籠，防止后期灌注砼時發生浮籠，在完成砼灌注并開始初凝時，將豎向固定裝置拆除，避免對砼收縮造成影響而出現開裂問題。

2.8 導管安放

（1）導管選擇。水下砼采用導管灌注，所選導管直徑應結合樁徑與砼灌注量綜合確定，通常不小于200mm，導管分節長度須依照工藝要求進行確定，通常為2.7～3m，灌注砼用導管內壁應順滑、無凹凸，應及時清理干凈管壁所沾有的灰漿等雜質[3]。（2）導管試拼。結合項目孔底標高及護筒頂標高，合理計算得出砼灌注所用導管長度，然后進行導管試拼，滿足長度要求后，對導管進行編號。導管連接多采用法蘭盤、活接頭螺母或快速插接進行連接，連接位置處應確保嚴密，無漏水、漏氣等問題。（3）導管下放。導管下放應采用人工與吊車配合作業，在安放過程中，應注意實時觀察，人工扶穩使導管對準鋼筋籠中心緩慢下放，避免下放時卡住鋼筋骨架或與孔壁碰撞而損傷導管。下放時，應將導管先安放至孔底，然后再向上提起導管，使其與孔底距離保持在40cm左右。

2.9 水下砼灌注

（1）砼拌制。首先測定拌和用砂、石的含水量，然后按照試驗室所提供的配比參數進行拌和。砼拌和坍落度不得超過180～220mm，應由試驗人員對坍落度、出站溫度等進行檢測，檢測不達標的砼嚴禁出站。砼運輸采用砼運輸罐車，如果在夏季炎熱季節進行施工，還要做好罐車的灑水降溫，避免運輸過程中因砼升溫而影響砼的灌注質量。（2）砼灌注。導管法水下砼灌注流程如圖1所示。①將導管緩緩下放至孔樁內，避免碰撞鋼筋籠、孔壁；②導管下放至相應位置后，將料斗底用封口板封好，并用鋼絲繩引出；③人工配合吊車灌注砼，首批砼灌注時，應將整個料斗灌滿；④灌滿料斗后，向上拉拔鋼絲繩將封口板拔出，初灌砼時導管底部埋入砼下至少1.5m；⑤連續不間斷進行砼灌注，并向上提拔導管，并始終保持導管埋入砼內至少1.5m；⑥完成砼灌注作業后，將事先埋設的鋼護筒拔出。需要注意的是在砼灌注前應首先檢測砼的坍落度、入模溫度等，砼灌注過程中應控制砼上升的速度不得低于2m/h，灌注應保持連續均勻灌注，嚴禁一次性傾倒灌注，且兩次砼灌注的間隔時間不得超過30min。

圖1 水下砼灌注示意圖

3 成孔施工中遇溶洞的處理措施

（1）對于溶洞高度低于2m的，溶洞內無充填或半充填，可將片石、黏土以及水泥按照一定比例進行回填，然后采用0.5～0.8m小沖程，不循環泥漿干打幾分鐘，使回填物更加密實，待回填水泥達到一定強度堵住漏漿位置處后，使用小沖程鉆機繼續反復沖擊施鉆，以形成人工泥石護壁直至無漏漿現象。（2）對于溶洞內有可塑或軟塑類的黏土充填物，且溶洞無滲漏水情況時，無論溶洞多大均可視為正常地質條件進行旋挖鉆進施工，此種情況可不考慮溶洞的存在。（3）對于高度超出2m且呈垂直串珠帶狀的溶洞，可采用鋼護筒跟進法施工，即邊鉆孔邊接鋼護筒，通過振動將鋼護筒壓入或沉入鉆成的樁孔內，在樁孔穿過多個串珠狀溶洞時，通過鋼護筒對坍塌位置進行堵漏。