喀斯特地貌基础雨季施工的典型施工方法

陈历祥

（福建省送变电工程有限公司，福建 福州 350013）

0 引 言

喀斯特地貌在我国分布广泛。由于这些地区地表附近分布着大量的节理发育性致密石灰岩，加上季节或全年雨量的充沛以及地下水循环的通畅，极易导致石灰岩在水流溶蚀、冲蚀以及坍陷等机械侵蚀和破坏作用下，形成一种包含溶沟、水洞、溶洞、陷塘、天生桥、波立谷、地表升高和凸起等各种侵蚀和堆积物体形态的岩溶地貌。

喀斯特地貌外形奇特而复杂，会带来地表水在不同季节的巨大差别。旱季时，由于喀斯特地貌的发育，地表严重缺水，地下水位随之迅速下降，极易导致地面塌陷；雨季时，地表集聚的雨水难以及时排泄，地下喀斯特的泉水也会不断涌出，不仅严重影响地面基础施工的安全与高效，还会对路基、铁路以及建筑物等带来水淹损害的质量威胁[1]。对于堤坝、水库等工程的施工与运营，必须全面考虑喀斯特洞穴可能产生的渗漏事故，在工艺设计、技术组织、质量管理以及安全监督等方面面临着更大的复杂性与困难。

目前，在我国基建工程施工领域，特别是在输配电线路等电力基建工程项目中，正常气候条件下针对喀斯特地貌基础的施工已经形成了一套较为成熟的技术方法体系，但对喀斯特地貌基础的雨季施工却鲜有报道和介绍。

1 工程概况

糯扎渡电站送电广东±800 kV直流输电线路工程14标，起自武鸣县马头镇渌淇村（D193），止于贵港覃塘区东龙镇莫村（J401）。线路长度95.8 km，新建铁塔187基，其中耐张塔34基，直线塔153基。线路路径途经武鸣县马头镇、上林县巷贤镇、宾阳县新圩镇、邹圩镇、洋桥镇、和吉镇，贵港市覃塘区樟木乡、蒙公乡、山北乡和东龙镇。铁塔基础采用板式直柱基础（31基）、掏挖基础（146基）和岩石嵌固基础（10基）。根据施工现场的地形、地质和地貌特点汇总统计，其中喀斯特地貌基础共计105基。每年雨季时间2—9月。

2 地貌特点

该工程涉及的地形多为典型的喀斯特地貌，很多地区甚至存在涌水、溶蚀以及塌陷等多重风险。从山北乡段的塔位综勘资料及开挖揭露资料得知，在该段塔基坑开挖的基础土体为深约2 m且分布不均、状态多维的软粘土层，而在粘土层以下存在着具有不同发育形态且夹杂着水、泥物质裂缝的风化岩体（风化程度为中型和微型）。该工程施工期间遭遇了连续的强降雨，地表水大量集聚，地下水位升高，裂隙水充分发育、丰富等问题，导致基坑开挖、混凝土浇筑与保养上面临诸多困难。特别是在基坑开挖过程中，裂缝充分发育的塔位基坑会随着基坑开挖面下降，导致大量积水、泥、砂等汇入基坑低处，而裂隙中的夹土随势而下，不仅会另已开挖的基坑被反复填埋，还给人、机、材等构成了多重威胁。

3 工艺特点

工程结合不同塔位所面临喀斯特地貌的具体特点和施工难点，考虑基坑开挖土体中粘土层和风化岩石缝隙层的不良分布，避免由于反复降水、积水、抽水以及排水等的实施造成的水位上下波动对基坑四壁和周围岩土稳定性的扰动与侵蚀，以将基坑可能产生的冲刷、掩埋与坑壁坍塌的风险降到最低，必须对坑壁采取相应的堵水、导水、加固以及抗渗等防护措施。混凝土浇筑施工时，必须抽排尽基坑内积水。若无法抽排尽基坑内积水，则可采取水下混凝土浇筑工艺。

4 典型施工方法

4.1 基坑开挖典型施工方法

4.1.1 水易导不易堵

对于水的问题，最常规的施工方法是堵水，阻塞水体向基坑内聚集。但是，水的最大特性是流动性和水压。随基坑深度的不断增加，水压不断增大，水体对基坑壁的作用力不断增强，基坑壁坍塌风险不断增加。本工程施工中常常面对着地下水位高、土层深厚且裂隙充分发育的风化岩石基坑，加上其外部包围着各种形态的粘土层，堵水的措施会带来外沿粘土在长时间的积水围堵中被浸软，进而稳定性缺失存在基坑垮塌的风险。因此，喀斯特地貌基础雨季施工时，基坑水体不宜采取封堵措施，而是应该采取疏导措施，即通过在基坑围壁中预埋PVC导水管（管口需进行细网纱的包裹，以防止泥沙对管口的堵塞），从而将基坑壁的积水不以冲刷坑壁的方式进行疏导。

4.1.2 采用新机械设备——水磨钻

经到房建地基基础有水岩石基坑施工现场及水磨钻生产厂家的实地考察、分析、论证，水磨钻机械具有开挖岩石能力强（岩石硬度可达6～7级）、速度快、功效高、操作简单等特点，可在水中连续施工，适合中风化及以下岩石的喀斯特地貌基础雨季基坑开挖施工。

4.1.3 阶梯交替型爆破开挖法

在持续强降雨的喀斯特地貌基础施工中，单纯的排水、导水措施难以有效应对积水产生和泥石流冲刷掩埋的速度。为了更加高效地解决基坑汇水问题，实现基坑开挖效率，提升安全性，可以结合基础开挖区域喀斯特地貌的具体特征和地质情况，适时采用阶梯交替型爆破开挖基坑施工方法，以达到高效率基坑开挖与加固条件下对水风险的充分规避。

对于存在中、微风化岩石基坑的开挖，可采用阶梯交替式的炸药爆破开挖方式进行，即基础爆破不是一次完成的，而是要根据土层的不同状态分布和水位变化，将基础分为若干层，采用不同等级口径的炮眼进行上、下的循环开挖。在分层、分阶段爆破过程中，需对可能爆破产生影响的其他层积水进行抽、排处理，而台阶突起面则用于炮眼的开凿，以避免积水对炮眼的堵塞而弱化爆破效果和效率。基坑阶梯形开挖工艺如图1所示。

图1 基坑阶梯形开挖工艺示意图

4.1.4 “布兜兜”截排水法

对于基坑中水的排泄处理，往往需要多台潜水泵同时工作。对于积水严重的基坑，大量的潜水泵会占据过多的基坑作业空间，进而严重降低施工效率，影响工艺实施的有效性。潜水泵数量越少，基坑内积水不能排尽，基坑开挖无法持续进行。采用“布兜兜”截排水法，将水“截而制之”，实现坑内积水与上层坑壁流水“分而治之”，从根本上解决坑内积水、空间狭小以及开挖工效低等施工难题。

4.2 混凝土浇筑典型施工方法

4.2.1 漏斗提升水下浇筑混凝土

对于水量特别严重的基坑，坑壁水流具有股多、量大的特征，抽排水设备无法抽排尽基坑内积水，常规混凝土浇筑方法难以保证混凝土浇筑施工质量。利用水下灌注桩基混凝土浇筑施工工艺，采用漏斗“提而制之”的浇筑施工方法，可在积水严重的基坑中实现高效、高质的混凝土有效浇筑。

4.2.2 吊包抽水浇筑混凝土法

基坑内积水较严重及一般时，在混凝土浇筑施工过程中可采用抽排水设备抽排基坑积水，而后浇筑混凝土。若基坑内积水可抽排干净，则按常规混凝土浇筑施工方法施工；若基坑内积水严重，所需潜水泵的数量已经对混凝土的正常施工产生影响，且沿坑壁有着流水冲刷、离析混凝土的风险，可以采用吊包抽水浇筑混凝土的方法保证工程建设的安全与质量。该方法采用抽水设备将基坑积水抽至坑底，符合混凝土浇筑要求后浇筑混凝土。坑壁水流采用吊包抽水，随混凝土浇筑高度不断增加，不断提升吊包直至混凝土表面高过地下水位，而后拆除吊包。

4.3 其他工序施工

其他工序施工同正常情况下的掏挖基础、岩石嵌固基础施工方法。

5 结 论

（1）喀斯特地貌基础雨季基坑开挖时，应遵循水易导不易堵的原则进行水体处理，而后方可进行基坑开挖。

（2）中风化及以下岩石的喀斯特地貌基础雨季基坑开挖施工宜采用水磨钻机械。

（3）中风化及微风化岩石的喀斯特地貌基础雨季基坑开挖，宜采用阶梯交替型爆破开挖法。

（4）积水严重的喀斯特地貌基坑，宜采用“布兜兜”截排水法开挖。

（5）积水特别严重的基坑，混凝土浇筑宜采用漏斗提升水下浇筑混凝土法。

（6）基坑内积水较严重及一般时，混凝土浇筑宜采用吊包抽水浇筑混凝土法。

（7）喀斯特地貌基础雨季施工，采用“导”“分”“截”“提”的施工方法。

实践证明，上述施工方法科学、合理、可行，其他类似工程可因地制宜、借鉴实施。