岩溶地区旋挖钻孔灌注桩基础施工技术要点

中铁十四局集团建筑工程有限公司，山东 济南 250014

1 项目背景

1.1 工程概况

滇中新区医疗器械产业园建设项目位于昆明市滇中新区，总建筑面积为310601.37m2。建筑功能为厂房，建筑类别为多层工业建筑，包括小型标准厂房6层，建筑高度为33.9m；中、大型标准厂房均为4层，建筑高度为25.5m，基础形式均采用桩基础，建筑结构形式采用框架结构；宿舍楼1栋5层，建筑高度为22.6m，3栋7层，建筑高度为26.1m；研发楼11层，建筑高度为49.1m，均采用框剪结构。地下部分共1层，地下层高3.9m，建筑结构形式采用桩筏基础，框架结构。

1.2 项目难点

（1）地质条件复杂。岩溶地貌即常说的喀斯特地貌，此类特殊的地貌主要是由石灰岩、石膏、岩盐等可溶性的岩层，在受到长时间地下岩溶水流的侵蚀作用下而形成。在此地质条件下进行桩基作业，如果前期勘察不到位或溶洞处理措施不合理，则会导致漏浆、坍孔、埋钻等情况的发生。（2）岩层硬且斜岩分布。云南地区的岩溶基岩表面凹凸变化大，内部岩溶发育，且存在深浅及大小不一的溶洞，溶洞的见洞率较高，前期勘察极难摸清岩溶的发育情况，从而给后期的正常施工带来难题，导致施工进度缓慢。另外，在钻进施工中，极易因“V”形的岩沟而影响成孔质量，出现斜孔现象。

2 旋挖钻孔灌注桩基础施工技术要点

2.1 施工准备

（1）正式钻进施工前，相关技术人员须认真熟悉设计图纸、施工进度以及相关技术标准等，并对施工区域内的地形地貌以及地质特征进行认真复查，尤其是项目勘察报告中桩基位置处存在溶洞情况的，应结合项目实际制订具有针对性的作业方案与处理措施。（2）根据项目实际及现场地质情况，合理选择旋挖钻的设备型号，并配备适宜的钻头。（3）结合项目情况与旋挖钻设备情况，配备适宜的注浆设备、砼灌注设备，并根据作业方案要求，明确注浆材料、灌注砼等的配合比。

2.2 桩位放样

严格依照从整体到局部的原则开展桩位放样作业，现场行车路线规划应与桩孔保持足够距离，避免车辆通行造成桩孔稳定性造成影响。成孔前，采用全站仪进行桩位中心的放点，十字线定位，埋设护筒后实施二次检测，且在终孔及下笼前应进行严格检测，进而有效保证桩位放样的准确性。

2.3 护筒埋设

护筒埋设时，首先通过定位控制桩放样，在孔底标出钻孔位置，然后将护筒吊放入钻孔内，用十字线找出钢护筒中心，使护筒中心与钻孔的中心保持重合，之后采用垂球或水平尺对护筒垂直度进行检查，最后在护筒四周用黏土对称、均匀地回填并夯实至密实度达标。对于护筒底层土非黏土时，应回填一定厚度的黏土后再埋设护筒，以免护筒底部位置出现渗漏或坍塌等不良情况。

2.4 钻机就位

该项目采用宝峨25旋挖钻机，首先移动旋挖钻机至指定的作业位置，然后调节桅杆X轴、Y轴偏差，以保证钻孔的垂直度。旋挖钻机作业面应予以硬化处理，防止钻孔作业时钻机晃动、沉降，而造成的成孔不垂直或发生斜孔。

2.5 钻进成孔

开始实施钻孔，钻进时应按照“先慢后快”的原则，开始钻进可控制每次进尺约40～50cm，以确保地下无不良地层。待钻进约5m后，如果钻进正常则可加大进尺，钻进至满足设计标高要求后，采用旋挖斗清理孔底虚土[1]。成孔过程中，应派专人检查施工地质情况，若地质条件发生变化则应及时调整方案，放慢钻进速度，整个过程中应由专人观察钻进仪表变化，一旦变化异常及时调整钻进速度。

2.6 清孔排渣

钻进至满足成孔的相关要求后，应安排专人对钻孔深度、孔径、孔壁垂直度以及孔底沉渣厚度等各项指标进行严格检查，确保钻孔深度、孔径等不得小于设计标准，孔壁倾斜度偏差应小于1%，孔底沉渣厚度应满足设计标准。另外，在完成终孔的各项检查工作后，及时清理孔底沉渣。钻至预定孔深后，在原深位置处按照10r/min的速度进行空转清土，然后停转提钻，空转清土时不得深钻，提钻时严禁回转钻杆，完成清孔作业后，应采用测绳检测成孔深度。

2.7 钢筋笼下放

（1）钢筋笼制作。钢筋笼纵向钢筋通过焊接的方式接长，焊缝长度应不得小于10d（d为钢筋直径），钢筋笼制作应尽量减少接头数量，同一截面的主筋接头数量应小于50%，且两接头间距应不小于90cm[2]。对于d不大于22mm的钢筋可采用搭接进行接长，接头应按要求错开布置，纵向与横向钢筋的搭接应焊牢，加强箍筋与主筋全部采用焊接进行连接。制作完成的钢筋笼应放置在干燥且平整的场地，避免堆放场地坑洼而导致钢筋笼发生变形。

（2）钢筋笼安装。钢筋笼下放前，应首先测量成孔深度，确保孔内无钻渣及虚土，然后在孔壁内侧放置3根φ50mm的钢筋作为钢筋笼保护层，使钢筋笼保持居中下放，并减少钢筋笼下放时摩擦而导致的孔壁坍塌。钢筋笼下放过程中，孔口两侧应安排专人观察，以确保钢筋笼下放缓慢，完成钢筋笼下放作业后，应及时对孔深进行测量，确保孔内无沉渣及虚土，如果测量发现沉渣超标，应将钢筋笼吊出，并再次清孔检查沉渣厚度，然后吊放钢筋笼，直至孔底沉渣满足要求为止。固定孔口位置的钢筋笼，防止后期灌注砼时发生浮笼，在完成砼灌注并开始初凝时，将竖向固定装置拆除，避免对砼收缩造成影响而出现开裂问题。

2.8 导管安放

（1）导管选择。水下砼采用导管灌注，所选导管直径应结合桩径与砼灌注量综合确定，通常不小于200mm，导管分节长度须依照工艺要求进行确定，通常为2.7～3m，灌注砼用导管内壁应顺滑、无凹凸，应及时清理干净管壁所沾有的灰浆等杂质[3]。（2）导管试拼。结合项目孔底标高及护筒顶标高，合理计算得出砼灌注所用导管长度，然后进行导管试拼，满足长度要求后，对导管进行编号。导管连接多采用法兰盘、活接头螺母或快速插接进行连接，连接位置处应确保严密，无漏水、漏气等问题。（3）导管下放。导管下放应采用人工与吊车配合作业，在安放过程中，应注意实时观察，人工扶稳使导管对准钢筋笼中心缓慢下放，避免下放时卡住钢筋骨架或与孔壁碰撞而损伤导管。下放时，应将导管先安放至孔底，然后再向上提起导管，使其与孔底距离保持在40cm左右。

2.9 水下砼灌注

（1）砼拌制。首先测定拌和用砂、石的含水量，然后按照试验室所提供的配比参数进行拌和。砼拌和坍落度不得超过180～220mm，应由试验人员对坍落度、出站温度等进行检测，检测不达标的砼严禁出站。砼运输采用砼运输罐车，如果在夏季炎热季节进行施工，还要做好罐车的洒水降温，避免运输过程中因砼升温而影响砼的灌注质量。（2）砼灌注。导管法水下砼灌注流程如图1所示。①将导管缓缓下放至孔桩内，避免碰撞钢筋笼、孔壁；②导管下放至相应位置后，将料斗底用封口板封好，并用钢丝绳引出；③人工配合吊车灌注砼，首批砼灌注时，应将整个料斗灌满；④灌满料斗后，向上拉拔钢丝绳将封口板拔出，初灌砼时导管底部埋入砼下至少1.5m；⑤连续不间断进行砼灌注，并向上提拔导管，并始终保持导管埋入砼内至少1.5m；⑥完成砼灌注作业后，将事先埋设的钢护筒拔出。需要注意的是在砼灌注前应首先检测砼的坍落度、入模温度等，砼灌注过程中应控制砼上升的速度不得低于2m/h，灌注应保持连续均匀灌注，严禁一次性倾倒灌注，且两次砼灌注的间隔时间不得超过30min。

图1 水下砼灌注示意图

3 成孔施工中遇溶洞的处理措施

（1）对于溶洞高度低于2m的，溶洞内无充填或半充填，可将片石、黏土以及水泥按照一定比例进行回填，然后采用0.5～0.8m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物更加密实，待回填水泥达到一定强度堵住漏浆位置处后，使用小冲程钻机继续反复冲击施钻，以形成人工泥石护壁直至无漏浆现象。（2）对于溶洞内有可塑或软塑类的黏土充填物，且溶洞无渗漏水情况时，无论溶洞多大均可视为正常地质条件进行旋挖钻进施工，此种情况可不考虑溶洞的存在。（3）对于高度超出2m且呈垂直串珠带状的溶洞，可采用钢护筒跟进法施工，即边钻孔边接钢护筒，通过振动将钢护筒压入或沉入钻成的桩孔内，在桩孔穿过多个串珠状溶洞时，通过钢护筒对坍塌位置进行堵漏。