喀斯特地貌大直徑樁基施工工藝分析

李立沙

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 順義 101300）

0 引言

喀斯特地貌，也稱巖溶地貌，是可溶性巖石在物理化學作用下遷移而形成的一種地貌[1]，在我國分布很廣，一般伴隨有極度發育的峰叢和溶洞，底層強度和穩定性低。喀斯特地貌在基坑施工過程中易發生涌水、塌陷等現象，增加了樁基尤其是大直徑樁基的施工難度[2-4]。本文結合蘇灣大橋的4-11#大直徑樁基工程，分析喀斯特地貌下的大直徑樁基施工工藝技術，為類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 設計概況

蘇灣大橋為雙塔雙索面斜拉橋，地處廣西貴港市，主跨跨徑334m，橋面寬34.0m，橋梁全長680m，為5 跨連續結構，跨徑組成為（42+131+334+131+42）m，效果圖如圖1 所示。

圖1 4-11#樁基位置（紅線區域）地勘圖

橋梁位于半徑4500m 的豎曲線上，該橋基礎采用鉆孔灌注群樁基礎，主梁采用預應力混凝土邊主梁結構，橋梁中心線處梁高3.0m，全寬34.0m；斜拉索采用Φ7 高強鍍鋅鋼絲束斜拉索，標準強度1860MPa；主塔為鋼筋混凝土結構，自承臺頂面以上塔高111.0m（含裝飾區6.0m）。建設總工期為36 個月。

1.2 4-11#樁基地質情況及基礎數據

根據地勘資料顯示，4-11#樁基位置存在小溶洞、斜巖、大空腔溶洞，具有較為明顯的喀斯特地貌特征，地質條件較為復雜，基本包含了蘇灣大橋的樁基能遇到的地質條件，因此，具有代表性。

貴港蘇灣大橋4-11#樁基直徑2.8m；設計樁頂標高39.1m；樁底標高14 米（變更后樁底設計標高10m），原設計樁長25.1m，經過樁底溶洞檢測，設計樁長變更為29.1m；護筒頂部標高46m；設計孔深32m；變更后鋼筋籠長度31.41m；鋼筋籠節段3 節段；吊筋長度4.62m，砼設計方量179m3。

1.3 樁基現場地下管線調查

施工前，需對樁基現場進行調查，確保地下管線等現有設施的正常使用。南岸主墩附近有鐵路水泵房，場地內供水主管橫穿橋區和施工臨建場地。施工前，需根據管道管理單位指定的位置現場開挖探坑，以探明管線的具體位置及深度，在管道周圍1m，采取人工開挖。現場車行道下的地下管道埋置深度約0.4m，采用混凝土路面硬化保護措施，未硬化部分現場做好標識，根據其路面情況及行車情況，鋪設鋼板進行保護；位于非機動車道路下的地下管道，現場做好標識，禁止大型車輛通行。

2 樁基施工工藝及控制要點

2.1 施工準備

4-11#樁基施工準備工作：按照設計樁位，采取交會法準確放出沖孔樁位。再平整場地，清除雜物，現場夯填密實。

2.2 泥漿制備

4-11#樁基穿越黏土層、巖層、巖溶區，樁基在沖擊過程中，穿越各個土層的泥漿性能指標各不相同。根據橋梁施工規范，結合現場經驗，制定泥漿各個階段指標，見表1。

表1 泥漿各地層性能指標

在沖擊樁施工過程中，對沉淀池中沉渣及樁基清空時，廢棄泥漿采用泥漿分離器進行分離，泥漿干濕分離后采用汽車運至指定地點消納場棄渣。

2.3 埋設臨時鋼護筒

4-11#樁基護筒埋置深度2m，且在護筒四周回填黏土并分層夯實，護筒頂面中心與設計樁位偏差小于5cm，傾斜度小于1%。采用機械開挖的方式埋設鋼護筒。

2.4 打樁機就位及沖孔

現場立好打樁機，并調整和安設好起吊系統，將鉆頭吊起，徐徐放進護筒內，將打樁機整平，并根據測量中心點對準孔位。

開始沖孔時采用小沖程開孔，待沖進深度超過鉆頭全高加正常沖程后,進行正常沖擊施工。沖孔過程中，勤松繩和適量松繩，不得打空錘；勤抽渣，使鉆頭沖擊新鮮地層。每次松繩量按地質情況、鉆頭重量決定。吊鉆頭的鋼絲繩選用同向捻制、柔軟優質、無死彎和無斷絲者，安全系數不小于1.2。沖孔過程中，各階段泥漿施工參數見表1 所示。

打樁機沖孔過程中，鉆頭檢查：在沖孔一段距離后（5～8m）檢查鉆頭直徑磨耗超過15mm 時，及時更換修補。修補鉆頭前，先檢孔到孔底，確認沖孔正常時放入修正后的鉆頭。

2.5 樁基溶洞的處理措施

（1）溶洞處理措施。本項目所在區域為巖溶發育地區，部分樁基下一定深度有溶洞存在，設計圖紙里，溶洞施工方法如表2 所示。（2）試樁措施。

表2 溶洞施工方法

①片石黏土填筑。4-11#樁基沖孔深度至16.9m時，沖孔內出現翻漿現象（相鄰地勘鉆探孔冒漿），現場采取回填水泥措施進行處理；樁基沖孔至18.1m、20.2m、20.8m、20.9m、20.9m、21.5m、21.7m、22.8m、25.8m、27m、23m、27.3m 時，現場按1∶0.1 的比例回填片石、黏土，對溶洞進行處理。

回填片石注意事項：回填片石時，盡可能地回填級配片石，且要先回填大直徑片石（樁基直徑的0.2～0.3倍），然后再回填小直徑片石（20cm 以上），回填級配片石，能有效地節約溶洞處理工程量。

②永久埋設鋼護筒施工。根據地勘資料顯示，蘇灣大橋4#墩靠近郁江，溶洞較為發育，為了防止在沖擊過程中出現塌孔、澆筑混凝土過程中出現穿孔現象，在灌注混凝土之前，每根樁基埋設鋼護筒至基巖面。

2.6 鋼筋籠加工

4-11#樁基設計樁長25.1m，主筋長度27.42m，沖擊鉆沖擊至設計樁底標高時，根據物探數據顯示，樁基底部3m 范圍內有小的溶腔，勘察、設計單位要求4-11#樁基加長4m，加長4m 后，經過物探二次檢測勘察、設計規范要求，最終確定終孔孔底標高。由于每根樁基都需要經過物探檢測后，才能確定最終成孔樁底高程，導致樁基鋼筋加工,必須按照設計長度，先做底籠及標準節，最后做樁頂鋼筋籠。

4-11#樁基鋼筋籠分節段制作，現場組裝就位。鋼筋籠制作時，按設計尺寸做好加強箍筋，標出主筋的位置，主筋現場采用定制鋼板進行固定，然后進行現場焊接加固，主筋焊接時,對準主筋中部的加強筋標記，扶正加強筋，在主筋上焊好全部加強筋后，將其余主筋逐根照以上方法焊好，然后吊起骨架擱于支架上，用機具轉動骨架套入盤筋，按設計位置布置好螺旋筋并綁扎于主筋上，點焊牢固。第一節鋼筋籠加工完成后，放在胎架上，然后在一根主筋上做好標注，制作第二節鋼筋籠，第二節鋼筋籠與第一節鋼筋籠主筋需要一一對應，如此反復制作鋼筋籠。

4-11#鋼筋籠主筋采用機械鏈接，機械鏈接套絲前，在每根主筋上做好標識，然后根據標識進行加工，套絲的深度采用通止規直螺紋絲頭進行檢查。

鋼筋籠在鋼筋加工場加工完成后，運至施工現場,采用50t 汽車吊進行吊裝，吊裝過程中，鋼筋籠內支撐采用氣割進行割除。

2.7 混凝土澆筑

混凝土澆筑支架用型鋼制作，用于支撐懸吊導管，上部放置混凝土漏斗，導管安裝后，其底部距孔底有250～400mm 的空間；導管采用Φ30 口徑鋼導管；導管安裝前先進行試拼裝，試拼裝后進行壓力試驗。

導管安裝完成后，進行二次清孔，清孔時保持孔內水頭高程，不得小于1m；二次清空后，及時灌注水下混凝土，水下混凝土要連續澆筑，中途不得停頓。混凝土澆筑時間在晚上00:18～04:26，符合澆筑時間要求。

2.8 樁基檢測

4-11#樁基聲測管預留至樁基頂部，混凝土齡期達到14d 時進行樁基檢測（聲測管檢測）。

3 結束語

沖擊樁施工工藝適用于溶洞發育地層的樁基施工，對4-11#樁基試樁施工技術總結如下：

（1）通過4-11#樁基試樁，確定了土層及微風化灰巖地層每天的進尺數據，為樁基排工期提供了依據；

（2）通過4-11#樁基試樁，確定了各個階段的泥漿比重，為后續樁基施工提供了泥漿的技術支撐；

（3）通過4-11# 樁基試樁，確定了溶洞的處理措施：①回填片石黏土施工；②根據附近地勘孔冒漿現象，確定樁基下部是否出現竄孔溶洞；③面對溶洞發育區域，采用鋼護筒跟進至基巖面確保樁基順利成孔；

（4）通過4-11# 樁基試樁，確定了變動樁長(物探后確定樁底高層）鋼筋籠加工方案。

根據4-11#樁基試樁總結出的技術參數,可以有效指導后續的樁基施工。在試樁過程中，也發現了一些不足之處，需要根據實際的試樁施工，不斷進行完善。