淺析旋挖樁施工技術(shù)在巖溶強(qiáng)發(fā)育場地的應(yīng)用

李勇

旋挖成孔灌注樁具有施工效率高、成孔深度大、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此其被廣泛應(yīng)用到建筑工程基礎(chǔ)分部施工中，研究發(fā)現(xiàn)其在巖溶強(qiáng)發(fā)育場施工時(shí)仍存在較大難度。本文結(jié)合本單位承建的昆明某棚改項(xiàng)目旋挖樁施工案例，分析了旋挖樁施工技術(shù)在巖溶強(qiáng)發(fā)育場地的應(yīng)用過程，以期為同行提供借鑒與參考。

旋挖樁;后注漿;巖溶強(qiáng)發(fā)育;施工技術(shù)

樁基工程廣泛用于建筑工程中，隨著施工工藝的發(fā)展，樁基從傳統(tǒng)的人工挖孔樁過渡到機(jī)械成樁工藝。人工挖孔樁現(xiàn)已很少采用，現(xiàn)階段只有在不具備機(jī)械施工的場地才使用人工挖孔樁。在機(jī)械成樁工藝中：長螺旋主要用于土質(zhì)、砂質(zhì)地層中的摩擦型樁施工;沖孔樁對周邊地質(zhì)環(huán)境影響較大，城區(qū)基本不使用;旋挖樁可以適應(yīng)各種地層的摩擦型樁核端承樁。灌注樁雖然具有良好的適應(yīng)性，但其在強(qiáng)巖溶發(fā)育場地內(nèi)施工仍然存在很多問題。文章結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例針對強(qiáng)巖溶發(fā)育場地旋轉(zhuǎn)樁施工技術(shù)進(jìn)行研討，總結(jié)施工過程中的相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，用于指導(dǎo)工程施工。

昆明某棚改項(xiàng)目為27層及33層的高層建筑，設(shè)計(jì)考慮基礎(chǔ)采用旋挖樁進(jìn)行樁基施工。本工程樁長在20～54.1m之間，樁徑800mm，屬于大直徑工程樁。通過后注漿工藝對樁端進(jìn)行處理，注漿量為3噸。為檢測樁基成樁質(zhì)量，工程樁施工完畢后10%進(jìn)行鉆心檢測，30%進(jìn)行超聲波檢測。

該地區(qū)屬于溶蝕盆地地貌單元，微地貌為寶象河河谷及兩側(cè)平緩河流沖洪積階地的河流沖積地貌，盆地南北兩側(cè)多為侵蝕溶蝕低山地貌;盆地中部寶象河自東向西流淌。擬建場地及其附近區(qū)域歷經(jīng)沖積、洪積等多種地質(zhì)環(huán)境作用形成，地形起伏較小，地形坡度多<5°。根據(jù)地勘報(bào)告本場地基巖為角礫灰?guī)r、砂質(zhì)白云巖、白云巖，屬可溶巖;場地原始地貌均被第四系土層覆蓋，巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為：土層中發(fā)育土洞;淺部巖溶以溶溝溶槽為主;深部巖溶以溶洞、溶隙為主。巖溶強(qiáng)發(fā)育，部分單層溶洞高達(dá)20m，且溶洞呈現(xiàn)成串珠狀，豎向溶洞發(fā)育深度可達(dá)50m以上。溶洞內(nèi)填充有巖礫及流塑狀粘土，溶洞自穩(wěn)性差，被擾動(dòng)時(shí)溶洞將發(fā)生坍塌。

勘察場地工程地質(zhì)條件復(fù)雜，垂直溶隙、溶蝕面發(fā)育顯著，溶溝、溶槽廣泛發(fā)育，鷹嘴巖現(xiàn)象較多;鉆孔見洞率高，聯(lián)通性好;巖溶發(fā)育深度大，巖溶發(fā)育等級屬強(qiáng)發(fā)育。擬建場地地下水富水性好、透水性好、連通性好，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，樁基施工過程中受地下水影響較大，尤其是在強(qiáng)巖溶發(fā)育地段，在地下水流動(dòng)沖刷作用下可能造成混凝土離析、流失等影響樁身質(zhì)量。由于擬建場地巖溶地基的復(fù)雜性及勘探手段本身的局限性，施工勘察鉆探揭露的地基土分布情況與旋挖成孔灌注樁施工揭露的地基土分布情況存在一定的差異，施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整。

依據(jù)地勘報(bào)告工程樁樁端持力層為砂質(zhì)白云巖、白云巖強(qiáng)度在45.05～161.6MPa之間，工程樁施工樁最大樁長54.1m，綜合考慮選擇360及以上旋挖機(jī)進(jìn)行施工。地勘報(bào)告揭露，該場地上層為圓礫層并伴有流砂，地下水埋深較淺、流動(dòng)性強(qiáng)，下層基巖內(nèi)巖溶發(fā)育，溶洞內(nèi)填充有圓礫流塑狀粘土，故考慮采用鋼護(hù)筒+泥漿護(hù)壁的方式進(jìn)行成孔。

通過全站儀測量定位，定位時(shí)采用跳樁號的放樣方式進(jìn)行放樣定位，保證同一次成孔距離大于6m，以減少后期成孔和混凝土澆筑時(shí)塌孔、竄孔發(fā)生。所放出的樁位采用A6mm的廢鋼筋頭和小彩旗進(jìn)行定位，并在小彩旗上標(biāo)注原地貌標(biāo)高、建議樁長、樁號的相關(guān)信息以方便后期查找。樁中心誤差控制在100+0.01Hmm（H為樁頂?shù)降孛娴母卟睿┮詢?nèi)，護(hù)筒誤差50mm以內(nèi)。下護(hù)筒時(shí)注意復(fù)核是否在誤差范圍內(nèi)，復(fù)核方式如圖1所示十字中心配合鋼尺進(jìn)行測量，合格后方可繼續(xù)施工。

本工程采用化學(xué)泥漿進(jìn)行泥漿護(hù)壁，現(xiàn)場采用鋼板加工一個(gè)40m的泥漿池用于泥漿儲存。配置泥漿時(shí)先在泥漿池中加入清水，采用燒堿先將水的PH值調(diào)到9～10之間，按照泥漿配比加入材料配制泥漿，完成后對泥漿進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于48小時(shí)。泥漿配比為：水：鈉土：火堿：纖維素：化學(xué)泥漿=1m：200kg：5kg：5kg：2.5kg，施工時(shí)更具現(xiàn)場情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。采用泥漿三件套進(jìn)行泥漿質(zhì)量控制，泥漿比重在1.2～1.4之間，含沙率0.5以內(nèi)，黏度18～30s之間，靜止24小時(shí)后的膠體率大于95%。

針對本場地表層存在土洞情況，采用挖機(jī)對旋挖機(jī)行走路線進(jìn)行碾壓平整，以確保旋挖鉆機(jī)就位時(shí)其傾斜角不超過4°，并在旋挖機(jī)下鋪墊一塊2m×6m×15mm的鋼板，旋挖就位時(shí)將兩條履帶壓在鋼板上，降低旋挖傾覆風(fēng)險(xiǎn)。旋挖機(jī)調(diào)整好后進(jìn)行引孔，引孔1m后將采振動(dòng)錘將10mm厚的1m直徑鋼護(hù)筒安裝到樁孔位置。護(hù)筒安裝時(shí)注意檢查其垂直度和安裝位置，當(dāng)垂直度和安裝位置不滿足要求時(shí)，需拔除后重新安裝。

護(hù)筒安裝完成后，旋挖機(jī)二次就位進(jìn)行鉆孔。鉆孔至護(hù)筒底以上1m位置處開始向孔內(nèi)注入泥漿，若在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)存在涌水時(shí)，及時(shí)灌入配置好的泥漿，確保泥漿面高于地下水位2m以上。鉆起鉆落時(shí)根據(jù)現(xiàn)場情況及時(shí)補(bǔ)充泥漿，確保泥漿面的高度滿足要求。鉆孔過程中應(yīng)該及時(shí)檢查成孔情況，對發(fā)生鉆孔傾斜等情況應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保樁孔的垂直度。

樁基施工中，樁底的沉渣會影響樁的承載能力，故需嚴(yán)格控制樁底的成渣厚度。本工程為端成樁，樁底沉渣厚度控制在50mm以內(nèi)。

根據(jù)現(xiàn)場施工情況，實(shí)際施工樁長和建議樁長基本一致，故本工程鋼筋加工籠采用提前加工的方式進(jìn)行制作，成樁后可直接澆筑混凝土，避免了成孔后還需等待鋼筋籠加工，減少成孔到澆筑混凝土的時(shí)間間隔，可以有效避免樁孔存在跨孔的情況。長度在20m以內(nèi)的鋼筋籠一次加工成型，超過20m的鋼筋籠分段加工，在樁孔位置接長后再安裝。樁基樁身保護(hù)層采用C14制作保護(hù)層，保護(hù)層同一截面位置不少于4個(gè)，相鄰截面間距不大于2m。如圖2所示。

聲測管采用53×3的鋼管制作，底部采用專用封堵接頭進(jìn)行封堵，聲測管插入連接套管的深度符合要求，擠壓連接前應(yīng)確保擠壓套筒和聲測管間連接可靠，澆筑混凝土?xí)r混凝土不會進(jìn)到聲測管內(nèi)。注漿管采用25×3的鋼管制作，注漿管間連接需確保其密封性滿足要求，保證注漿時(shí)不漏漿。注漿管和聲測管和鋼筋籠同時(shí)加工，固定間距不應(yīng)大于2m，接頭位置固定間距不大于1m，加工好后對其進(jìn)行檢查，檢查合格后和鋼筋籠一起安裝到樁孔內(nèi)。

混凝土采用超流態(tài)混凝土，按照水下澆筑工藝進(jìn)行澆筑，澆筑時(shí)將300×3的導(dǎo)管安裝到樁孔內(nèi)，導(dǎo)管底部距樁底300500mm。首灌混泥土澆筑時(shí)，先采用塞子塞住導(dǎo)管上端，在料斗內(nèi)放入2m混凝土后采用吊車拔出塞子，使混凝土快速?zèng)_入樁底將樁底成渣帶出，并確保導(dǎo)管埋深不小于1m。正常澆筑混凝土是確保導(dǎo)管埋深大于2m，當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土無法下落時(shí)及時(shí)拆除一段導(dǎo)管后繼續(xù)進(jìn)行混凝土澆筑，直至混凝土澆筑到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上3m處。由于本工程采用了鋼護(hù)筒，導(dǎo)致護(hù)筒段樁徑為1m，拔出護(hù)筒后樁頂混凝土?xí)陆担蕽仓炷撩娓叨劝凑?m控制。

溶洞處理是本工程樁基施工的技術(shù)難點(diǎn)，溶洞增加了成孔的難度，也增大了樁基的充盈系數(shù)，其處理不好還會造成工程樁承載能力不滿足設(shè)計(jì)要求。在旋挖樁施工時(shí)可能在成孔過程中發(fā)現(xiàn)溶洞，也可能在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)溶洞。

（1）遇單個(gè)小溶洞土洞時(shí)，首先要充分了解地質(zhì)情況，2米直徑范圍內(nèi)，若為無內(nèi)容填充物，一般在穿越溶洞后確保鉆入溶洞底部1米左右，采用C15商品混凝土回灌。

（2）若溶洞內(nèi)容物多，則根據(jù)其性質(zhì)若為軟塑流動(dòng)內(nèi)容物或?yàn)椴灰?guī)則流沙石等，采用導(dǎo)管放入孔底，按照水下混凝土澆筑工藝采用C15混凝土填充，待48小時(shí)后再次成孔（串珠溶洞同樣采用此法）;如遇溶洞內(nèi)為流塑填充物時(shí)，導(dǎo)致沉渣清孔達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可向孔內(nèi)加入適量的水后再加入高分子化學(xué)泥漿，用旋挖鉆頭放至孔底攪拌均勻后進(jìn)行清孔，直至樁端成渣滿足要求才可澆筑混凝土。

由于護(hù)筒無法穿過巖層，導(dǎo)致其無法應(yīng)對首層基巖面以下的流砂、圓礫層、淤泥等地質(zhì)情況，若需對以下地質(zhì)進(jìn)行處理則需先在上層下一個(gè)直徑1.2m的大護(hù)筒，采用1m直徑的鉆頭將巖層打穿后再安裝1m的護(hù)筒。按照類型工程的相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，護(hù)筒安裝到14m以上后護(hù)筒將無法拔除，結(jié)合本工程的地勘報(bào)告本工程首層基巖埋深超過12m的數(shù)量較少，故采用大于12m的雙護(hù)筒和單護(hù)筒意義不大，其不但大幅增加成樁的成本，還增加了澆樁的風(fēng)險(xiǎn)。

本工程工期較緊，考慮到灌注C15混凝土后再進(jìn)行復(fù)打工期較長，且C1地塊范圍內(nèi)溶洞率為90%以上。為保證樁基施工的節(jié)點(diǎn)工期，當(dāng)樁基施工可以正常成孔的樁，在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)溶洞，按照如表1所示進(jìn)行處理：

澆筑混凝土?xí)r發(fā)現(xiàn)混泥土面上升緩慢、甚至出現(xiàn)下降的情況，表面在澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)了溶洞，此時(shí)需要特別注意導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深，確保導(dǎo)管最小埋深不低于2m，混凝土下降時(shí)需將導(dǎo)管進(jìn)行回插保證埋深。當(dāng)澆筑過程中混凝土突然下沉至導(dǎo)管底埋深小于1m時(shí)，先將導(dǎo)管反插入混凝土1000mm后按照正常施工工藝澆筑混凝土，直至成樁。

后注漿技術(shù)屬于2017版十大新技術(shù)之一。灌注樁注漿技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用，不僅避免了泥皮、混凝收縮產(chǎn)生的空隙、沉渣等施工技術(shù)問題，而且可提高樁承載力40%以上，降低沉降量30%左右。

灌注樁后壓漿工藝是通過在澆筑混凝前，在樁身鋼筋上綁扎注漿管（一般為無縫鋼管，管徑不宜小于32mm），澆筑混凝土后進(jìn)行在注漿管內(nèi)注水泥漿。通過注漿的壓力對樁周土體和樁端沉渣進(jìn)行加固，從而提高樁基的承載能力，該技術(shù)在粗粒土、砂土的加固效果尤為明顯。后壓漿的時(shí)間宜在樁芯混凝土澆筑2至30內(nèi)進(jìn)行注漿，注漿樁孔和施工樁孔應(yīng)間隔10m以上。根據(jù)樁長和地質(zhì)情況來選擇采用樁端注漿，還是樁端樁側(cè)同時(shí)注漿，同結(jié)合樁徑考慮埋設(shè)注漿管數(shù)量。

后注漿是通過注漿泵的注漿管與預(yù)埋的注漿管進(jìn)行連接，現(xiàn)階段多采用兩種方式，一種是在樁頭破除后焊接連接器進(jìn)行注漿，該方式難滿足規(guī)范2-30天內(nèi)完成注漿的要求;另一方式為預(yù)埋注漿管上部提前開絲，安裝時(shí)直接高出地面，后期直接注漿。本工程將注漿管直接預(yù)埋到自然地面以上200mm處，故采用第二種方式進(jìn)行注漿。

灌漿施工過程中需要使用合理的灌漿壓力和水灰比漿液，注漿壓力應(yīng)根據(jù)工程樁所處的地質(zhì)情況來確定，在大面積施工前先進(jìn)行試樁施工，通過試樁及地勘報(bào)告確定水灰比和注漿量及注漿壓力。當(dāng)注漿壓力無法產(chǎn)生壓力或地面帽漿時(shí)，應(yīng)采用間歇注漿，間歇時(shí)間為0.5至1小時(shí)，當(dāng)仍無法滿足要求時(shí)，在設(shè)計(jì)同意情況下采用調(diào)整水灰比的方式進(jìn)行注漿，終止注漿條件應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。后注漿的施工質(zhì)量還和漿液的水灰比有很大的關(guān)系，故施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，漿液在攪拌工程中采用比重計(jì)對泥漿比重進(jìn)行檢查。

本文結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例論述強(qiáng)巖溶發(fā)育場地旋挖樁施工技術(shù)，第三方檢測結(jié)果表明該方案具有一定的可行性，能較好的適應(yīng)強(qiáng)巖溶地區(qū)樁基施工存在的各類問題。鋼護(hù)筒和泥漿護(hù)壁的配合使用，相互彌補(bǔ)了各自的不足，達(dá)到了1+1〉2的效果。但該方式也存在無法絕對避免塌孔，解決巖溶地區(qū)混凝土充盈系數(shù)過大等問題，以上問題有待同行及專家不斷總結(jié)和研究，共同為強(qiáng)巖溶地區(qū)旋挖灌注樁施工技術(shù)的實(shí)施提供技術(shù)支撐。

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（Yunnan Construction Investment Second Construction Co.， Ltd.，? Kunming? Yunnan? 650228）

Rotary excavated bored cast-in-place piles have the characteristics of high construction efficiency， large hole depth， and strong adaptability. Therefore， they are widely used in the construction of the basic branch of construction engineering. More difficult. This paper analyzes the application process of rotary excavation pile construction in a shed remodeling project in Kunming undertaken by this unit， and analyzes the application process of rotary excavation pile construction technology in karst strong development sites， in order to provide reference and reference for peers.

rotary excavation pile; post grouting; karst strength development; construction technology