喀斯特地貌區超長灌注樁施工要點

張鵬飛

【摘? ? 要】：針對喀斯特地貌區發育較強、地質情況復雜、成樁施工困難的問題，采用人工挖孔灌注樁并結合水磨鉆分割孔內巖層、孔內鋼筋籠綁扎、孔壁處理等技術，混凝土澆筑使用輔助振搗裝置；完成了超長灌注樁的施工，滿足了樁基入巖要求，防止了孔壁的坍塌，保證了工程的質量，提高了工作效率。

【關鍵詞】：超長灌注樁；喀斯特地貌；人工挖孔

【中圖分類號】：TU753.3【文獻標志碼】：C【文章編號】：1008-3197（2023）03-63-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.03.019

Construction Technology and Key Points of Overlong Cast-in-place Pile

in Karst Area

ZHANG Pengfei

（MCC Tiangong Group Co. LTD.， Tianjin 300301， China）

【Abstract】：Aiming at the problems of strong karst development， complex geological conditions and difficult pile construction in karst area， artificial hole digging cast-in-place pile is adopted， combined with water grinding drilling to divide rock strata in the hole， binding of steel cage in the hole， hole wall treatment， and auxiliary vibration device is used in concrete pouring.The construction of super-long cast-in-place pile is completed， which satisfies the requirements of pile foundation into rock， prevents the collapse of pore wall， ensures the quality of the project， improves the work efficiency.

【Key words】： extra long cast-in-place pile; karst landform; hand digging

喀斯特地貌主要由石灰巖、石膏、巖鹽等可溶性巖層組成，因常年地下水流侵蝕逐漸形成溶蝕的溝槽或溶洞[1]。在此地區進行鉆孔灌注樁施工，護壁泥漿經常漏漿或大部分漿液流失，易造成塌孔[2]；孔內遇到巖石沖擊施工后留下大量沉渣，給清孔清底帶來困難[3]。人工挖孔樁能夠避免此項問題；同時具有承載力高、穩定性好、直觀，質量有保證、作業面大，作業點多、不受地形影響等特點，在喀斯特地貌區被廣泛采用。而溶洞、裂隙或軟弱夾層等不良巖層，往往在一根樁中反復出現，在工程建設中為了找到完整的基巖作為持力層，樁孔長度可能是超過20 m的超長樁孔。本文以實際工程為例，介紹采用了人工挖孔灌注樁，利用水磨鉆機在孔底取芯破除巖石、制作孔內輔助振搗裝置加強混凝土密實等措施，解決了在喀斯特地貌區進行打樁施工遇到的各種問題，順利完成了人工挖孔灌注樁的施工。

1 工程概況

吉首市供電公司搬遷安置房子項目建筑面積7 500.05 m2，框架結構；人工挖孔樁基礎，樁徑1 m，樁長10～16 m的有32根、16～20 m有13根、20 m以上有2根，其中最長樁基為20.9 m。建筑位于吉首市最大的溶洞“黃蓮洞”附近，地質情況比較復雜，喀斯特地貌發育較強，以中風化白云質灰巖為樁端持力層。

2 工藝原理

人工挖孔樁是在有可靠安全保障措施的情況下，工人使用鎬、鍬或水磨鉆機下到孔內直接開挖，深度達到設計要求的巖層，利用垂直運輸提升架出土；在挖孔過程中，封堵與樁孔連通的溶洞、溶槽等。根據樁孔周邊地形，采用成品鋼筋籠直接吊裝到孔內或樁孔內綁扎鋼筋籠的方法安裝，最后澆筑混凝土成樁。

3 施工要點

3.1 樁位放樣

依據建筑物測量控制網的資料和基礎平面布置圖，測定樁位軸線方格控制網和高程基準點。確定好樁位中心，以中心為圓心，以樁身半徑加護壁厚度為半徑劃出上部（即第一節）的圓周。撒石灰線作為樁孔開挖尺寸線。沿樁中心位置向樁孔外引出4個樁中軸線控制點。

3.2 樁頂護筒施工

人工開挖樁孔應從上至下逐層進行，先挖中間部分的土方，然后擴及周邊，有效控制開挖樁孔截面尺寸，開挖深度約1 m ，護筒上口高出地面250 mm。開孔完成后進行一次全面測量校核工作，對孔徑、樁位中心檢測無誤后綁扎。

3.3 提升架及相關設施安裝

1）樁頂護筒施工完成后，在孔上口安置垂直提升架。垂直提升架包括成品提升設備、鋼管吊架、工字鋼導軌支架，鋼管吊架和工字鋼導軌支架要求搭設穩定、牢固。見圖1。

2）井底照明必須用低壓電源（12 V），防水帶罩安全燈具。井口上設圍護欄。電纜分段與護壁固定，長度適中，防止與吊桶相碰。超長樁孔應全部進行井下機械通風（通風量≮25 L/s），加強空氣的流動，必要時向井下輸送氧氣，防止有毒氣體對人體的危害，操作時上下人員輪流作業。

3）孔內應在井下作業人員站立時頭頂以上位置設置半圓形月牙板，吊渣桶起吊后，井下作業人員應在半圓形防護板下躲避。

3.4 樁孔土層開挖

從樁頂護筒一般每節開挖深度約為 1 m（軟質土層挖深不超過0.5 m）。安放鋼筋并與上節預留的豎向鋼筋連接，拆除上一節護壁模板，支護下一節。護壁模板采用拆上節支下節依次周轉使用。使上節護壁的下部嵌入下節護壁的上部混凝土中，上下搭接150 mm。樁孔檢測復核無誤后澆灌護壁混凝土。循環作業直至挖至中風化巖層為止。

3.5 樁孔巖層開挖

3.5.1 水磨鉆機開孔取巖

樁孔達到中風化巖石時，使用水磨鉆機開挖，分節進行，每節施工深度為0.8 m。

1）鉆取孔內四周巖石。沿樁基孔壁布置取芯點，芯點中心位于設計內徑基線上，取芯直徑為150 mm，依次以外傾角3°向下鉆取外周的巖芯，取出的巖芯高約800 mm。鉆到深度后，在鉆縫中插入鋼釬，折斷鉆芯，用取芯夾取出巖芯。外周巖芯取完后中間巖體便形成一個環形臨空面。見圖2和圖3。

2）放入鋼楔，用鋼釬擊打鋼楔分裂巖石。在水磨鉆機鉆出的孔內放入鋼楔，用大錘錘擊鋼釬擊打鋼楔使巖體獲得一個水平的沖擊力，在水平沖擊力作用下底部會發生水平剪切破裂，依次分裂巖體，直至該層巖體與下部全部分開。見圖4。

3）提升架取石。全部鉆孔及鉆芯取出后，對中部巖芯進行破碎，若提升架提升力允許可不進行破碎，一般情況下800 kg以內的石塊不用破碎直接吊出。破碎時，使用風鉆打孔，鉆頭直徑25 mm，孔位距離邊緣500 mm左右，間距500 mm左右并用鋼釬打裂中部巖芯。破碎的石塊用提升架外運，石塊用鋼絲繩捆扎，捆扎要保證牢固，提升至孔口后，側向拉出至地面。石塊清運完成后，繼續下一級的鉆孔取芯。

3.5.2 特殊孔壁處理

施工過程中，經常會遇到溶洞、溶槽等不良地質情況。

1）孔壁側向較小的、高度約1 m左右的溶洞。在洞口邊回填土袋，邊砌筑配筋墻體，墻體厚度250 mm，封堵后繼續向下開挖。見圖5。

2）孔壁或孔底高度＜3 m的溶洞。直接用C30混凝土填充，填充高度要高于溶洞上口。見圖6。

3）一直向下延伸且無法探明深度的溶洞、溶槽。可先在溶槽部位打孔勘探，探明下方是否有完整基巖。若有完整基巖，先利用現場石塊封堵，待石塊不再下落后，用C30混凝土填充，達到強度后繼續向下開挖，挖到填充物底部時，若溶槽還存在并向下延伸，繼續填充石塊和混凝土，直到進入完整基巖。見圖7。

4）在溶槽、溶洞周邊的地質情況良好，暫時不處理對繼續開挖沒有影響，而且鋼筋籠可以加工好后整體吊裝的情況下，可以預先測量好溶洞口的位置及大小，在鋼筋籠加工過程時將模板固定在鋼筋籠相應的位置，隨鋼筋籠一起吊入孔內，模板就位后，將上下模板與孔壁的接縫用水泥砂漿進行封堵。見圖8。

3.6 孔內綁扎鋼筋籠

在山地溝谷施工時，成品鋼筋籠運輸困難，采用鋼筋籠孔內綁扎鋼筋定位裝置施工。

1）利用現場鋼筋制作螺旋箍筋定位裝置，見圖9。

2）根據樁孔位置，施工鋼筋混凝土井口護筒并在護筒頂部井圈上預留螺旋箍筋定位桿掛鉤孔。按照井口十字線，將螺旋箍筋定位桿放入已開挖完成的孔內[4]。

3）利用垂直運輸設備，將螺旋箍筋放入樁孔內并安裝在螺旋箍筋定位桿上。

4）制作并安放鋼筋籠豎向鋼筋定位裝置，將橫梁放置在鋼筋混凝土井圈上。見圖10。

5）順著豎向鋼筋定位孔下滑鋼筋籠豎向鋼筋，使豎向鋼筋上下垂直。

6）工人進入孔內將螺旋箍筋和豎向鋼筋進行綁扎，綁扎完畢后拆除鋼筋籠豎向鋼筋定位裝置。

7）將墊塊移除，下放并旋轉鋼筋籠螺旋箍筋定位裝置，移出孔內。

3.7 澆筑樁身混凝土

混凝土澆筑前要抽干孔內積水，抽水的潛水泵要裝設逆流閥，保證提出水泵時，抽水管中殘留水不會又流入樁孔內。如果孔內的水抽不干，提出水泵后，可將干拌混凝土混合料或干水泥鋪入孔底，再澆筑混凝土。澆筑時利用現場鋼筋制作混凝土澆筑輔助振搗裝置，以避免振搗人員反復進入孔內振搗，保障施工人員人身安全。見圖11。

4 結語

1）人工挖孔灌注樁施工技術設備簡單，不受場地地形的影響，可以在溝谷、山坡上施工，施工速度快、土層情況明確，樁底沉渣能清楚干凈，施工質量可靠。

2）與炸藥爆破相比，在喀斯特地貌區使用人工挖孔結合水磨鉆的施工方法，尺寸精確、安全風險系數低，施工費用相對較高；但由于溶槽、溶洞排列錯綜復雜，使用爆破容易炸穿孔壁，反而需要更大的投入處理溶洞、溶槽。水磨鉆施工工期交長的問題，可用增加開挖人數來解決；與靜態爆破對比，開挖6 m的巖石，水磨鉆能節省2 d工期及節省128元/m施工費。與機械成孔對比，人工挖孔結合水磨鉆的施工方法是用人力或小型電動工具開挖地下土石方的，成本較低，無需使用大型樁機設備，方便施工，而且可以同時展開多樁施工，也容易及時發現巖層中的溶洞、溶槽，及時處理，便于控制控制樁底沉渣，單樁承載力高。

3）本工藝適用于地形較為復雜、喀斯特地貌發育較強地區的超長人工挖孔灌注樁施工。

參考文獻：

[1]李勇.巖溶地區鉆孔灌注樁施工特點及技術措施[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2010，（7）：103-104.

[2]馬明強.巖溶地區鉆孔灌注樁施工常見問題及采取的工程措施[J].中國房地產業，2016，（1）：113.

[3]馬駿.大直徑超長嵌巖灌注樁沖樁施工工藝[J].建筑施工，2017，39（8）：1175-1176.

[4]史佩棟.樁基工程手冊[M].北京：人民交通出版社，2008.