在斷裂帶形成的暗河地段灌注樁施工技術研究

摘要：在斷裂帶形成的地下暗河地段施工灌注樁時，根據暗河與暗河周圍的地質特征可采取針對性的處置措施：（1）全套管護壁成樁；（2）采用摻入速凝劑的高標號水下混凝土；（3）先采用低標號混凝土填充，再成孔、灌注樁體混凝土。以下以一項典型工程為例論述以上3種處置方案的應用。實踐結果表明：處置措施針對性強，較好地節省了工程造價，縮短了工期，滿足了“經濟上合理、技術上可行”的基本要求。

關鍵詞：灌注樁斷裂帶地下暗河地下空洞

中圖分類號：U445.551

ResearchofFillingPilesFoundationConstructionTechnologyintheUndergroundRiverSectionFormedbyFaultZone

XIEChengqi

YunjiSmartEngineeringCo.，Ltd.，ShenzhenCity，GuangdongProvince，518000China

Abstract：Whenconductingfillingpilesworkintheundergroundriversestionformedbyfaultzones，correspondingdisposalmeasuresshouldbetakenaccordingtothegeologicalcharacteristicsoftheundergroundriveranditssurroundings：1）Pileswithfullcasingwallprotection;2）Highgradeunderwaterconcretemixedwithacceleratingagentcanbeused;3）Low-gradeconcretecouldbefirstfilled，andthenpileholeswouldbebored，pileconcretebefilled.Atypicalprojectiscitedasfollowsasanexampletodiscusstheapplicationoftheabovethreedisposalschemes.Thepracticalresultsshowthatthedisposalmeasuresarehighlytargeted，effectivelysavingtheprojectcost，shorteningtheconstructionperiod，andmeetingthebasicrequirementsof"economicallyreasonableandtechnicallyfeasible".

KeyWords：Fillingpiles;Faultzone;Undergroundriver;Undergroundcavity

深圳市的斷裂破碎帶分布范圍廣、形態多樣；大型工程項目位于斷裂破碎帶上或其影響范圍內時，常會因為基礎施工工藝的不適用而導致地基基礎的分部分項工程陷入停滯、延期狀態。以下論述一例在斷裂帶形成的暗河地段施工灌注樁的成功工藝案例，目的在于啟發工程技術人員，并在生產實踐注意以下事項：（1）在斷裂帶（尤其是區域性大斷裂帶）從事巖土工程勘察時，外業工作的側重點；（2）斷裂帶構造巖類、裂隙、空洞、地下暗河等的分布對工程建設產生的影響；（3）在斷裂帶上進行樁基施工時，如何使工程措施更有針對性。

1工程概況

該醫院工程位于廣東省深圳市龍華區觀湖街道，東北側緊鄰平安路（龍瀾大道），西南側距離橫坑水庫約300m，總用地面積56204.3m2，建設用地面積約56000m2，總建筑面積（含地下室）約356868m2，建設內容包括新建辦公科研樓、門診樓、內科住院樓、外科住院樓、婦幼住院樓及醫技裙樓等。擬建建筑地上為5～19層，建筑物總高度小于100m。根據規劃，以內科住院樓東側邊線為界，西側為3層地下室，底板標高為41.1m；東側為1層地下室，底板標高為49.5m。地基基礎設計等級為甲級。上部塔樓采用框筒結構，裙房和地下室采用框架結構，建筑主體采用大直徑旋挖成孔灌注樁基礎。

2地形地貌、工程地質與水文地質簡述

場地地勢呈西南高、東北低，原始地形標高為49.64～67.72m，最大相對高差18.08m；原始地貌為低丘間溝谷，溝谷走向為北西～南東，后經人工堆填筑高整平，并種植樹木，成為國有儲備用地；場地周邊市政道路路面標高為53.342～65.579m。

地層自上而下有：第四系人工填土（Qml）、第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）、第四系全新統坡洪積層（Q4dl+pl）、第四系上更新統沼澤相沉積層（Q3h）、第四系上更新統沖洪積層（Q3al+pl）、第四系殘積層（Qel）、場地下伏基巖為侏羅系砂巖（J）及早白堊世坪田凸單元蝕變花崗巖及角礫狀花崗巖（K1Pt）及構造巖（F）；部分地段尚有地下空洞，主要分布于構造巖層內。

場址范圍內通過大芬斷裂束丹竹頭斷裂（根據《深圳地質》（地質出版社，2009年版），斷裂編號為F3441，屬先張拉后壓扭斷裂），呈北西走向，傾向南西，傾角約70°～75°，斷層及其影響帶橫向寬度

超過200m。場地內基巖受斷裂構造影響蝕變嚴重，碎裂、糜棱巖化特征十分明顯，綠泥石化現象明顯；中、微風化基巖中節理裂隙發育，裂隙面傾角多為70°～80°，節理裂隙在近地表基巖中呈現極發育，蝕變嚴重，局部綠泥石化現象明顯，差異風化明顯，風化溝槽密集[1]；場地完全處于斷裂構造及其影響帶中，場地內中、微風化巖面埋深大且起伏大，厚度變化極大。

場地西南距橫坑水庫約300m，橫坑水庫泄洪通道從場地西側穿過，現狀為常年流水的小河溝，寬約0.5～2.5m不等，深約0.3～1m，地勢相對較低洼。橫坑水庫面積約250000m2，庫容約2550000m3，正常蓄水水位標高為60.2m，水庫壩堤面標高約為64.5m。

3問題

設計樁端持力層為中、微風化巖，當構造碎裂巖厚度較大（≥15m）時，以構造碎裂巖作為樁端持力層，并適當加大嵌巖深度，實際樁長為7～50m。實際成樁后混凝土充盈系數至少為1.3，相當數量基樁的充盈系數達1.5以上，驗證、表明了場址范圍內的斷裂構造裂隙極發育，且不排除分布地下空洞的可能性。

問題所在區域為3層地下室，設計坑底標高約39.5m。基坑開挖至坑底以上約0.5m處施工工程樁。2019年4月起，本區進入多雨季節；4月下旬，施工至門診與醫技樓西南側基樁（編號243#）時，澆筑的混凝土快速塌落、流失，無法順利凝固成樁。經與建設單位、監理單位溝通，總包單位協商現場超前鉆施工單位緊鄰于問題樁孔一周施打3個鉆孔，揭示地下垂向呈串珠式分布若干空洞；f5d6f33eb815bc2034b5d3f3ff24a3f41d41e2eb3f8484b718e90b7b1ffb35cc通過研究地勘報告，發現本地段在詳勘階段已揭示若干地下空洞，主要位于構造碎裂巖與基巖內；而在2018年施工靠近平安路一側（位于場地東側）的支護樁時，同樣遭遇地下空洞。經過數據對比、分析，咨詢顧問專家，查明造成243#樁基無法順利成樁的主要原因是：降雨后，本場地地下水極豐富，構造裂隙是較好的儲水結構，部分地段空洞互相聯通，形成地下暗河，水流排向北側場地外。

結合地勘報告，由建設五方責任主體共同確定、選取特定超前鉆位置；2019年5月初到中旬，在可能分布大洞徑地下空洞的位置密集施工超前鉆孔。該區域除分布小洞徑（洞徑≤50cm）地下孔洞外，有3個樁位（除243#外，尚有257#及269#）處分布大洞徑（洞徑：4.0～8.0m）地下空洞，或可能為地下暗河主要流動通道。

4解決問題的方案

總包單位、樁基分包單位在與設計單位、地勘單位、巖土工程專家等多方溝通后，采用以下3種方案，經試驗成樁，效果較好。

（1）采用全套管護壁工藝成樁，由于整體處于封閉環境，且采用清水清孔，基樁質量非常高，有極高的安全性和穩定性[2]；可隔離地下暗河對混凝土的沖刷，避免地下空洞對成樁的不利影響，但造價高，不適宜全面使用，適用于地下空洞垂向分布密度大、洞徑大、地下暗河水量大、流速大的地段；對于成孔施工，為防止孔壁坍塌，亦可采用鋼套筒跟進成孔，即一邊旋挖（沖、鉆）孔，一邊接高套筒，并將其震動下沉至已鉆成的孔段內，以有效護壁并隔斷地下水。

（2）使用摻入適量速凝劑的高標號（強度等級≥C60）水下混凝土，并調整混凝土配合比，使其具有較低的坍落度；同時，為使混凝土較好地充填地下空洞，適當延長灌筑間隔時間；適用于地下暗河水量豐富但流速較小或有地下空洞分布的地段。

（3）先采用低標號（如C20）混凝土灌注，實踐證明，除流失外的部分，可殘留10%～20%的混凝土凝固形成“保護體”，再進行二次成孔、清孔、吊入鋼筋籠、二次清孔、灌注設計強度混凝土；該方案成本低，適用于裂隙極發育、封閉空洞多、地下暗河流速低的地段。

使用以上3種措施前，尚采用錨桿機在樁孔周圍2m處鉆孔灌注水玻璃（Na2O·nSiO2）。在注漿壓力的驅使作用下，水玻璃壓入巖體的空隙和裂縫之中，主要作用是充填巖體的空隙和裂縫[3]，從而增強破碎巖體的整體性，有效避免樁孔施工時孔壁掉塊、坍塌、灌注的混凝土流失。

后兩種措施與水玻璃處理地基為超前地層處理，工作原理為：先在暗河與地下空洞、巖體裂隙發育地段形成固結結構，再在固結結構形成區域施工灌注樁體[4]。

5方案效果簡述

以上3種方案結合勘察技術報告、超前鉆成果，有針對性地施用，取得良好效果，有效避免了該地段樁基施工的進一步延期。充盈系數為1.3～1.7，經低應變檢測、超聲波檢測、抽芯檢測、單樁豎向抗壓靜載試驗，樁底沉渣滿足設計要求，基樁樁身完整性為Ⅱ類～Ⅰ類，單樁豎向抗壓承載力均滿足設計要求[5]。

6斷裂破碎帶灌注樁施工其他注意要點

工程技術人員尚應以系統性思維考慮工程問題的解決方案，并在提出方案前、提出方案時、實施方案過程中注意以下所述要點。

（1）對于勘察設計單位、施工單位，有必要收集建筑于本市斷裂帶上與影響范圍內的工程資料，對不同的斷裂形態予以區分，以總結出其適用的基礎型式、基坑支護型式、施工工法和工藝；并從技術經濟適用性的角度分析其優劣性，用以指導具體項目的實施。

（2）在地下水豐富的地區施工地基基礎工程，宜盡可能避開豐水期，可避免地下水對施工的干擾，縮短分部分項工程工期，并節省措施費用。

（3）對斷裂帶形成的地下空洞、地下暗河及裂隙密集地段，亦可借鑒巖溶地區工程施工的經驗。

（4）在斷裂破碎帶進行灌注樁成孔施工時，可用以下現象鑒別破碎帶深度范圍：①出現水頭突降，泥漿流失嚴重；②出現鉆頭漂移、跳鉆、鉆機擺動厲害、斜孔等現象；③沖擊成孔時，吸錘程度嚴重，提錘困難[6]。

（5）樁孔成孔過程中極易發生孔斜，應加大孔斜測定的頻率，并及時采取措施[7]。

（6）基樁成樁后，樁身范圍內的任意擴孔改變了樁的豎向承載力的傳導模式，當擴孔直徑大到一定程度時，可能不利于樁端承載力的發揮，使基樁在設計荷載下發生過量下沉。

（7）基礎施工大范圍干擾地下暗河時，除了改變地下水流場，對地下水環境亦會造成一定的污染。

（8）斷裂破碎帶周邊分布大、中型的常年地表水體，且其蓄水量較大、地勢高時，應注意常年的地下水徑流持續掏空斷裂構造巖體，使地下形成空洞、暗河。

（9）對灌注樁需穿透地下暗河的地段，其處理措施為將大塊徑石料加工成數段適宜尺寸的條石，混入碎石塊，投入孔內暗河，埋至暗河頂板后，采用比成孔直徑稍小的沖孔鉆頭進行二次沖擊成孔；該方法尚需通過實踐驗證。

7結語

隨著深圳市建設用地的日趨緊張，大規模的建設工程常跨越斷裂帶或處在斷裂帶的影響范圍內；對斷裂帶的研究與處置直接關系到工程造價、工期及運營期內工程的安全性。上述3個方案較好地解決了建設工程地基基礎部分位于斷裂帶及其影響范圍內時所遭遇的一類典型問題。

參考文獻

[1]康鎮江，王玉梅，王賢能，等.深圳地質[M].北京：地質出版社，2009.

[2]張新宇.港澳地區大直徑鉆孔灌注樁施工技術及方案優化[J].施工技術（中英文），2023，52（7）：57-62.

[3]張付濤.裂隙巖體注漿材料研究及應用[D].青島：山東科技大學，2011.

[4]曹進海，葉勝林，肖代勝，等.巖溶強發育及超厚回填土地層鉆孔灌注樁施工技術[J].施工技術（中英文），2024，53（1）：17-22，54.

• 廣東省住房和城鄉建設廳.建筑地基基礎檢測規范：DBJ/T15-60

—2019[S].北京：中國城市出版社，2019.

• 王赟.斷層破碎帶大直徑深樁基鉆孔灌注樁施工技術[J].工程技術研究，2019，4（13）：53-54.
• 楊小軍，龍波，王勇，等.巖溶地區鉆孔灌注樁孔斜處理施工技術研究[J].四川水力發電，2022，41（5）：49-53.