南宁国际机场新航站楼所处的特殊岩溶地区桩基施工

中国建筑第八工程局有限公司广西分公司 南宁 530028

1 工程概况

南宁国际机场新航站楼主体工程中央大厅标段总建筑面积9.6万 m2，地下1 层，地上3 层，主体结构为钢筋混凝土框架结构。桩基工程采用冲孔灌注桩，共计1 029 根，桩径分为800 mm、1 000 mm、1 200 mm、1 500 mm 4 种，桩长为6～47 m不等。场地为回填土整平，最长空桩达12.6 m。经详勘、超前钻和物探综合判断，地下地质情况十分复杂，桩基持力层完整岩面较深，最深达70 m；超前钻见洞率超过50%，高度超过28 m的超大溶洞以及大量的串珠型溶洞都让桩基的施工极其困难。工程所处区域地质主要有以下几点：

1）软弱层泥浆护壁困难，尤其在岩溶区域，护壁易坍孔。

2）溶沟、溶槽内施工时易卡锤，沿岩面易发生倾斜。

3）极其发育的岩溶地质条件下，易在冲孔过程中产生土洞、斜岩、溶洞、漏浆现象。

4）沉渣清理较困难，易降低端承力。

2 冲孔灌注桩施工操作要点

根据超前钻资料，完成柱状图的绘制，然后提交设计院，由设计院根据超前钻资料定出每根桩的桩底标高及桩长；采用RTK进行桩位放点；按十字线定位法来埋设护筒，并用水平尺和锤球检查平整度及垂直度。护筒的埋深一般要大于2 m，且周围要进行固定[1-3]。

2.1 冲孔

冲孔施工是复杂岩溶地区冲孔灌注桩施工的关键。施工前在冲孔机旁挖一个泥浆循环池，设一个大泥浆沉淀池。在冲孔过程中，泥浆制备选用高塑性黏土或膨胀土，并加入适量纯碱。

施工现场配置流动试验站，确保泥浆稠度符合要求，以减少孔壁内外的压力差，有效护壁。

2.1.1 冲孔过程注意事项

1）在各种不同的土层和岩层中冲进时，可按表1的施工要点进行。

表1 冲击成孔施工要点

2）做好施工安全预案，成立施工应急小组，施工过程中全天候安排专职技术员观察泥浆中的排渣及水头变化等异常情况，并充分准备泥浆、片石、黏土、水泥等物质和应急机械，防止坍孔事故发生。

2.1.2 岩溶地区冲孔过程中主要问题的处理

1）冲孔灌注桩遇到土洞时的处理。浅层土洞直接开挖然后进行充填；深层土洞需要填片石加填土，用冲孔机冲击挤密处理，如图1所示。

图1 深层土洞处理示意

2）冲孔灌注桩在斜坡岩溶层的处理。冲孔过程中遇到斜坡岩时，受侧向冲击力，钻头会偏位，导致孔偏位；斜岩位置无法冲进岩层，桩端嵌入基岩的深度无法保证。

处理方式为：看到冲绳被拉偏时，往孔内投片石，片石投放高度为1 m，再进行冲孔，如图2所示。

图2 斜坡岩溶层的处理示意

3）冲孔灌注桩在岩溶溶洞的处理。处理方式为：

（1）对较高大的溶洞，可采用下沉钢护筒法处理。钢护筒厚度为10 mm，长4～6 m为宜（具体视实际情况加长），护筒直径比桩径大20～25 cm。采用振动锤将护筒振入溶洞区域直接堵漏，形成坚实护壁。下沉护筒时必须保证护筒中心线与桩位中心线重合，以控制垂直度，保证下筒后能继续冲孔。

（2）当溶洞倾斜且高度小于2 m时，用混凝土导管注浆法对溶洞进行处理，混凝土强度等级为C50，水下导管浇筑混凝土堵漏如图3所示。

（3）溶洞较大时，在溶洞顶2～3 m的位置低锤轻冲击，加大泥浆相对密度至1.4以上，然后回填混凝土加片石多次复冲。

（4）溶洞内没有填充物时（半填充物），极易漏浆，直接回填片石加黏土，直至不漏浆为止。每次投石的高度控制在1.5～2 m；当溶洞较小，无充填物或充填物为软塑状态无法形成护壁时，回填片石至洞顶30～50 cm。如图4所示。

图3 溶洞回填混凝土示意

图4 溶洞无填充物时的处理

4）冲孔灌注桩施工空桩的处理。桩顶标高变化极多，且覆盖土均为松散回填土，因此对空桩部分采用先8 m人工挖孔桩，再结合冲孔桩的施工工艺，有效防止松散回填土地区的孔壁坍塌。

2.1.3 其他常见问题处理方法

1）坍孔的预防、处理措施：制备优质泥浆，使用黏度大、含砂率低的黏土造浆，泥浆相对密度保持在1.2，并始终保持浆面高度；采用加强型泥浆护壁技术（即在普通泥浆中掺加纯碱、水泥、片石等），使孔壁更坚实；尽量缩短成孔时间，采用冲击钻头直接进行冲击；冲击成孔穿透软弱土层时，及时埋设钢护筒，护筒的埋设要垂直；若坍孔较严重，可回填片石加黏土复冲成孔。

2）漏浆的预防、处理措施：溶洞发育的区域，提前在孔边附近准备足量的黏土与片石，准备充足的泥浆，发现漏浆立即填入黏土与片石，及时补充泥浆，加大泥浆相对密度，然后进行低锤慢击，直到泥浆不漏为止。成孔捞渣后要迅速浇筑桩基混凝土。

3）串孔的预防、处理措施：采用隔序跳打的形式成桩；若已经出现串孔现象，且串孔的桩均已成孔，则直接浇筑；串孔且未成孔的，将浅的回填。

4）卡钻的预防、处理措施：冲至溶洞、石芽或灰岩斜面时，向溶洞内（石芽、斜面以上）填入片石 ，冲程选择0.5～1 m为宜，并低锤密击；若已经出现卡钻现象，不能强行提拉，避免冲孔机倾翻，只能用一小冲击锤碰撞锤头，并用吊车配合，缓缓起拔。

5）掉钻的预防、处理措施：对U形环销子、锤头梁子及钢丝绳必须经常检查，如有异常，马上处理；如果已经出现掉钻，用打捞钩进行打捞。

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6）桩底沉渣量过多的预防、处理措施：严格控制泥浆的相对密度和黏度；下钢筋笼时，钢筋笼的中心要与桩的中心保持一致，避免钢筋笼插到孔壁；下完钢筋笼后，对沉渣量进行检查，如果沉渣量已经超过规范允许值，进行二次清孔；严格控制混凝土首灌量。

2.2 清孔

1）采用反循环方法进行第1次清孔，确保清渣干净，保证沉渣厚度不大于5 cm，泥浆相对密度保持在1.2～1.4之间。

2）下完钢筋笼后进行二次清孔。第2次清孔后的沉渣厚度和泥浆性能指标应满足设计要求，沉渣厚度≤50 mm。

2.3 吊装钢筋笼

钢筋进场前，应总体规划现场平面布置，并对钢筋堆放场地及钢筋加工场地进行混凝土硬化，并按照标准化规范搭设钢筋加工棚。为保证钢筋笼施工质量、降低吊装难度、提高吊装效率，钢筋笼应尽量减少分节，仅对超长钢筋笼分节制作、运输及吊装。钢筋笼制作完成后，应统一放置在钢筋加工棚内的成品区，避免雨淋。钢筋笼须单层放置，不得重叠，不得在钢筋笼上放置重物以免笼体变形。钢筋笼运输采用平板车或拖拉机牵引长板车。

2.4 导管安装及混凝土浇筑

2.4.1 导管安装

导管长度视工艺要求确定，底管长度不宜小于4.0 m，另配备若干0.5～1.0 m短节，以便配置导管；导管使用前要进行拼接和试压，检验其垂直度和密封性；导管下设总长度应根据混凝土浇筑前实际孔深确定，导管下端距孔底300～500 mm，并记录导管下设的节数和总长度[4-6]。

2.4.2 混凝土浇筑

1）混凝土浇筑前必须检测混凝土坍落度、和易性并记录。

2）确保混凝土首次浇筑量：首次浇筑量是确保第1斗混凝土必须淹没导管2 m以上。计算公式为：首次浇筑量=桩基的截面积×H+V，H=导管距离孔底的高度（一般高度是30～40 cm）+200 cm，V是导管中高出H部分的混凝土量。

3）混凝土首灌量应灌至导管下口2 m以上，导管下口埋入混凝土的深度不小于1.5 m，不大于6 m，最好将导管在混凝土中埋深控制在4 m左右。以此操作往上循环直至混凝土浇筑完成。

3 旋挖机钻孔灌注桩施工操作要点

3.1 旋挖机钻孔施工

护筒埋设同冲孔灌注桩。施工时，将钻头放到钻孔位置，旋转钻头，开始钻孔，钻斗满时，将钻斗底部阀门关闭，并提升钻斗，然后将土卸到堆放位置。反复进行，直至钻孔完成。由于石灰岩硬度较大，钻岩层时，要经常检查钻头是否损坏，同时要采用质量好的钻头，保证施工效率。

3.2 施工中遇到溶洞的处理

1）对较高大的溶洞，其处理方法同冲孔灌注桩。

2）当溶洞倾斜且高度小于2 m时，用混凝土导管进行注浆。

3）溶洞内无填充物或半填充物，回填素混凝土至溶洞顶。

4）溶洞内填充为淤泥，且溶洞较大时，旋挖机钻至溶洞处，淤泥将填满钻斗，使得旋挖机无法继续钻进，此时，必须下钢护筒，方能阻止淤泥流入钻斗。

3.3 清孔、钢筋笼吊装及混凝土浇筑

地下水位较低，钻孔完成均未见地下水时，旋挖机钻孔施工完成后，用钻斗慢慢扫孔，将孔底沉渣清除。如果地下水较高，要用浓度较低的泥浆进行清孔。2 种清孔方法均要确保沉渣厚度≤50 mm。钢筋笼吊装及混凝土浇筑均与冲孔灌注桩相同。

4 结语

通过采用冲孔灌注桩与旋挖钻孔灌注桩相结合的方法进行桩基施工，很好地解决了地下存在的溶洞可能引起的桩基失稳隐患，为类似工程提供了可资借鉴的经验。