喀斯特地貌上的桩基础施工

柴睿智

（广州天力建筑工程有限公司，广东广州 510000）

0 前言

喀斯特地貌具有鲜明的特色，其在形成上主要是由于带有溶蚀力的水长期溶蚀可溶性岩石由于溶蚀、冲蚀、潜蚀、坍塌等逐渐形成的。

在桩基础施工过程中，十分容易受到溶洞、地下水及洞结构中存在的石笋、石柱等卡斯特地貌的影响。因此，在喀斯特地貌地区施工具有较大难度，并且安全风险高。如果基建设施不完善，那么桩基础施工施工就及其容易受到地质条件的影响。因此，在喀斯特地貌地区进行桩基础施工时，必须要考虑各种因素，例如地质条件因素，桩基础施工要求与标准以及工程造价等等。除此之外，在喀斯特地貌地区进行桩基础施工必须要经过严格的地质勘探，通过严格的地质勘探获取更多关于施工现场的地质信息，根据勘探结果，对施工设计方案进行比选，选择的条件为施工安全系数高，效率高以及综合系数高的方案进行施工。由于喀斯特地貌的特殊性，在施工过程中复杂性程度高，因此，在施工过程中必须要对有关施工技术以及注意事项及时进行分析与总结，遇到问题及时解决。

1 工程概况

都匀市群众体育中心项目为大型公建，采用大直径桩基础（项目桩基础最大直径2.8m），云贵高原喀斯特地貌地质情况复杂，桩基础最深达41.15m。我司使用旋挖灌注桩采用机械成孔式全程钢护筒施工工艺，保证了工程合理有序推进并控制成本，为工程各参建单位创造良好的经济效益及社会效益。

2 施工技术

2.1 埋设护筒

护筒沉入采用专用振动锤振入，护筒中心与桩中心偏差必须≤50mm，倾斜度须≤1%。为实现泥浆可循环，在护筒顶端留有出浆口，出浆口的规格为高30cm，宽20cm。

护筒采用16～30mmQ235B厚钢板制作（具体厚度根据现场实际情况保证安全及质量的情况下，各方一同确定），其内径规格见护筒规格与工程量表，对于小直径桩（D1.0～2.0m），采用回旋转全护筒钻至桩底标高，灌注桩芯混凝土时，边灌注边拔起护筒，直至浇筑完成。对于大直径桩（D2.2～2.8m），护筒振沉至卵石层底1.0m，以确保不坍孔为宜，并尽量控制沉入深度，以免起拔困难。护筒或护筒高出泥浆面200mm，并高出地面300mm。

护筒或护筒每节长度2～3m，钻进或振沉、开挖、接高交替进行，直至沉入预定标高。护筒或护筒平面定位与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。振沉护筒或护筒时应通过测量放样，定出桩心位置，插短钢筋作为标志，将短钢筋作为圆心，半径长度设置为2～3倍的孔桩半径，在圆得任意一个内接三角形上确定3点，并且用短钢筋标记，切记标记埋深≥300mm，必须保证短钢筋得稳定性。为控制护筒安装高度及桩顶标高，使用全站仪或者是水准仪将高程标定到外围短钢筋顶部，将钢护筒吊放进在短钢筋桩组成的等边三角形的圆心即钢护筒中心与孔桩中心重合的圆坑中，钢护筒吊的直径与短钢筋的直径大小相同，调整护筒位置，确保护筒外边缘与三个短钢筋头有相等的距离，同时，检查钢护筒垂直度，确保钢护筒的孔口标高符合相应标准，此后需要对称且均匀地回填粘土，该粘土的含水量需要进一步控制并使粘土分层夯实，以固定护筒，使其不移位，不倾斜，夯填时要防止钢护筒偏斜。

2.2 钻机就位

钻机就位前应对钻机各项准备工作进行检查，旋挖机地基须满足承载力要求，使钻机作业更为平稳，在连接泥浆循环系统之前务必要核对好中心位置，连接泥浆循环系统之后，需要使泥浆循环2—3min后再开始钻孔，钻孔时，要注意速度的把握，在护筒底处要使用低压慢速小心进行钻孔作业，直到钻至护筒底下1.0m后方可开始正常钻进。

2.3 泥浆制备

泥浆的制备在选材上一定要格外注意，要选取优质的粘土和膨润土，将粘土混入一定比例的膨润土加水进行搅拌混匀，泥浆的标准是含砂量不能大于4%，胶体率不能小于96%，泥浆比重在1.05～1.20之间。泥浆的用处之一主要是在钻孔施工过程中及时向孔内及补浆以保持孔内应有的水分，防止孔壁坍塌事故的发生。泥浆的另外一个用处是对桩孔混凝土进行灌注，在灌满时要注意将溢出的泥浆引流到泥浆池中，避免造成资源的浪费。

2.4 钻机成孔

对D1000～2000mm直径的桩，旋挖钻机的钻进采用干挖施工工艺，先用全护筒钻进，钻至一定深度时，用小于护筒内径15cm的旋挖钻斗进行取土，护筒钻进与取土交替进行，直至钻至桩底标高。

D2200～2800mm直径的旋挖钻机的钻进采用半护筒泥浆护壁施工工艺，先用振动锤振沉护筒，达到一定深度后，用小于护筒内径15cm的旋挖钻斗进行取土，护筒沉入与取土交替进行，护筒沉入至预定深度后停止振沉，旋挖钻斗连续取土钻进行，直至钻至桩底标高。

旋挖钻机在通过钻孔进行取土时，主要是利用钻杆以及钻头自身重量切入土层，再通过斜向斗齿在转斗回转过程中切下土块以完成取土工作。在遇到硬土时，往往会因为钻杆和钻头自重力不足而使斗齿无法顺利切入土层，在此情况下，需要对钻杆进行加压，以迫使斗齿切入土中，以完成取土作业。

在成孔过程中如遇到土体太干的情况，可以在孔中注入少量水以湿润土体，从而达到增加护壁强度的目的。成孔的过程必须连续不可间断，如停机，应及时取出钻头，防止坍孔事件的发生。

土层中成孔时，使用一般锥形桶斗齿取土，斗齿穿透土层后，需要更换带挖掘机斗齿的钻头掘进，直到达到设计要求深度方才终孔。

每钻进5m深度验孔一次，在更换钻头前或在容易缩孔的地方应进行验孔。进入基岩后，非桩端持力层每钻进300～500mm，桩端持力层每钻进100～300mm取样一次。

2.5 清孔

（1）全护筒作业钻孔至预定深度后即可进行第一次清孔，清孔采用桶钻钻头进行，清孔2～3遍，确保桩底无余土，清孔后及时安装钢筋笼。灌注混凝土前进行二次清孔，二次清孔采用泵吸反循环进行，用泥浆作循环介质。

（2）半护筒泥浆护壁桩钻至孔底后可进行第一次清孔，清孔采用桶钻钻头及泵吸反循环方式进行，用泥浆作循环介质。灌注水下混凝土前进行二次清孔，二次清孔采用泵吸反循环进行，用泥浆作循环介质。

2.6 二次清孔

首次清孔后，由于安装钢筋笼及导管一般需要1h以上，因此灌注水下混凝土之前必须再次清除孔底沉渣，方可灌注混凝土，在混凝土浇筑前必须进行不间断的清孔，在二次清孔采用泵吸反循环法，确保沉渣厚度小于设计要求。清孔结束后，孔底沉碴厚度不得大于50mm，灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25，含砂率不得大于8%，黏稠度不得大于28s。

2.7 导管安装及其水密性试验

导管采用φ300的钢管，第一节4m，标准节2.7m，配1.5m的短管，钢导管内壁要求光滑并且圆顺，除此之外，还要内径一致，接口严密。导管在使用前必须全部完成拼装、编号以及水密承压和接头抗拉试验。

采用吊机对导管进行安装，其连接接头必须采用丝扣连接，并使用橡胶垫圈增强密封。导管底标高按照1.6m标准的孔径及以上的孔距孔底不超过0.3m，1.6m孔径以下的孔不超过0.5m控制。料斗安装在导管顶部，采用丝扣连接。导管安装时间尽可能控制在半小时以内，若孔桩较深，安装时间相应延长，但不宜超过1h。

2.8 灌注水下混凝土

本工程灌注桩的混凝土强度等级要求为C30，使用的是搅拌站提供的商用水下混凝土，混凝土由罐车运输至现场。混凝土的浇筑在二次清孔后30min内进行，为防止出现混凝土离析等不良现象的发生，浇筑混凝土时应设溜管或串筒。首批封底混凝土下落时必须要由冲击能量，以把桩底沉渣以最大限度冲开，这是控制桩底沉渣，减少施工后沉降最为关键的步骤。灌注后泥浆从导管中排出，必须保证首批混凝土料埋入导管下口≥1m高度。

混凝土灌注之前就要对坍落度进行检测和记录，水下混凝土坍落度为180～220mm，混凝土灌注过程中，需要对每根桩进行留样，浇筑量不同，留样量也有所不同，混凝土抗压试验50m3一组，且每根桩≥1组。并且必须派专门的人员对灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常等现象进行及时的记录和整理汇报。

3 施工难点分析

如前文所述，喀斯特地貌地区工程桩基础施工过程易出现塌孔、漏浆、斜孔等问题，尤其本工程中需要从溶洞区域处穿过，以上问题的防范难度较高。本工程桩基础长度差较大，部分桩长甚至超过主体建筑标高长度在60m以上的桩成桩困难，全部使用机械施工方式会导致施工成本大幅增加，而缩短桩长则无法满足建筑承力要求，施工过程中端承桩与摩擦桩之间易发生不均匀沉降。

4 结论

本文以大型公建项目都匀市群众体育中心项目为例，分析了喀斯特地貌下桩基础施工技术过程中的主要流程以及出现的问题等。受喀斯特地貌自身属性的限制，无法通过前期勘察全面了解地下情况，桩基础施工必须充分考虑可能遭遇的情况，适当选择施工技术和工艺，并做好相应防范措施，避免出现塌孔、漏浆、斜孔等问题。同时，加强施工过程监管，确保桩基础施工顺利进行。地质条件对工程施工难易程度有较大得影响，地质条件的复杂性会加大工程难度，工程的地基与基础形式越难以施工。为保证各类复杂条件下桩基础的施工，施工单位必须要从机械、材料等方面不断创新，不停实践，解决各类工程难题，为工程创造良好的经济效益和社会效益。