浅谈贺州市农产品商贸园果蔬交易区墩（桩）基础施工应用

□ 莫春峰

广西贺州市位于南岭山系之中段南部，属南岭山地丘陵范畴，山多平地少；地貌类型以构造侵蚀中低山为主，岩溶地貌和岩溶化地貌次之。岩溶地貌亦称喀斯特地貌，主要有溶洞、溶槽、溶沟、石芽、石笋、裂隙、暗河、漏斗及落水洞等形态，是可溶性岩长久以来受水的化学和物理作用的结果。在目前可利用土地相对较少的情况下，在岩溶地区实施工程项目则需要克服各种困难，特别是岩溶地区工程基础的设计及施工。本文通过贺州市农产品商贸园果蔬交易区墩（桩）基础处治方案及施工工艺的选择，从几个方面对岩溶地区墩（桩）基础施工进行分析。

1   项目概况

贺州市农产品商贸园果蔬交易区位于贺州市平桂区黄田镇境内，主要建设集水果、副食、干货、粮油等食品农产品批发交易与农产品集配、分级包装、果蔬安全检验检测以及农产品会展中心、信息中心、服务中心等功能于一体的现代化大型农产品集散综合服务平台，总建筑面积25万m2。其中包括1栋4层冷库、2栋4层立体仓库、21栋2层农副食品交易行、4层配套住宅及6层酒店等，属多层公共建筑，为框架结构。项目所处地质为典型喀斯特地貌，岩溶发育、岩溶裂隙水较丰富，钻探期间具有一定的微承压性，场地勘探实测发现有地下水，根据含水层的性质、地下水的赋存特征、埋藏条件和水力特点，场地地下水类型为上层滞水和岩溶裂隙水，施工前需对地表水进行截排，同时四周修建排水沟进行集水和明排水。鉴于该场地，设计单位采用石灰岩作为持力层，根据勘察报告建议优先采用墩（桩）基础施工，以确保结构物稳定。施工过程进行施工勘察（超前钻），采用钻探取芯方式，根据施工勘察结果采用相应的处理措施。在确保工程质量的前提下，为有效节省投资，创造效益最大化，在该项目设计时对基础设计进行充分论证，优化工程方案。

2   岩溶地区墩（桩）基础处治方案及施工工艺

2.1 钢护筒跟进法

岩溶强发育地段墩（桩）基础施工， 由于地层基岩受侵蚀不均匀而起伏较大，溶洞大小、形状等各式各样；当洞内无充填物或有少量流塑状充填物且漏水严重，即使采用片石和黏土回填后反复冲击打密仍然无法形成泥石护壁的，需采取钢护筒跟进法处理溶洞。钢护筒跟进法在钻孔灌注桩工艺的基础上增加边冲孔边接护筒工艺，将钢护筒下沉并贯穿溶洞，以隔绝溶洞内流塑填充物或水，便于桩基成桩。当岩层地下水丰富，人工挖孔墩（桩）孔内的水不易抽干；当岩层地质不理想、易坍塌时，一般采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。在施工过程中，充分利用钻头的扩孔作用及控制钻孔竖直度，确保钢护筒顺利下沉和护筒垂直度[1]。钢护筒直径宜选用大于桩径（钻头）5cm～10cm，钻头太小容易卡护筒而影响施工进度，钻头太大则造成混凝土浪费而增加施工成本。护筒跟进可采用振锤法、搓管法、旋挖驱动法等。钢护筒安装时可利用四周护桩返测出孔位中心点，再使用吊机安装钢护筒，保证钢护筒安装顺直，在连接处进行满焊处理，防止漏浆。

采用钢护筒跟进法处理高大溶洞时，施工速度快是保证施工安全和施工质量、缩短工期的一种可靠的施工方案及施工工艺；缺点则是施工成本较高，不利于投资控制。

2.2 岩溶注浆预处理法

经详细勘察揭露地质为岩溶地区地质后，针对具体情况进行施工勘察（超前钻），在完善地质调查条件下，墩（桩）基础钻孔施工前，使用水泥浆灌注对裂隙、溶洞、溶槽、溶腔等进行填充，以提高墩（桩）周围岩层的完整性，避免钻孔时发生漏浆、塌孔、缩孔等现象。当溶洞层数较多或溶洞较大，且土层中有较厚的砂层或松土层时，可采用地质钻机钻孔，预先压注水泥浆，注浆压力控制在0.4Mpa以内，待稳定后再进行下一个孔洞的注浆。对桩底3倍桩径深度范围内的溶洞进行充分压浆，将溶洞完全填满、充实，岩溶注浆14d后，再进行墩（桩）基础施工。

2.3 冲击钻成孔灌注桩

冲击钻成孔灌注桩是利用冲击钻机上下往复冲击，将土体、岩石破碎成孔，部分碎渣和土体挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用掏渣筒掏出成孔，再灌注混凝土[2]。工艺流程：平整场地→桩位放样→埋设护筒→泥浆制备→钻机安装并定位→冲孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出护筒→桩基质量检查。在冲孔过程中如遇到岩溶出现漏浆的现象，则需回填片石及黄黏土重新冲孔，将片石挤入岩溶中充填密实，从而形成保水护壁。其主要优点：设备构造简单，适用范围广，操作简便，所成孔壁坚实、稳定、不易坍孔，不受施工场地的限制，无振动和噪音影响等；对桩基混凝土浇筑超方偏离较小，主要缺点：成孔速度慢、孔底沉渣不易掏尽、成桩后单桩承载力不够稳定、冲孔灌注桩成孔工艺较复杂、操作要求较严格、易发生质量缺陷等。因此，在成孔过程中要观察孔内泥浆情况，以便及时补充浆液；成孔后根据需要检测泥浆稠度机含砂率，漫出相应技术指标后方可进行混凝土灌注。

2.4 旋挖钻孔灌注墩（桩）

旋挖钻孔灌注墩（桩）利用旋挖钻机成孔后灌注成桩，先通过钻头回转破碎土体及岩石，再通过回旋钻筒装土提出孔外卸土，循环重复以上步骤程序，直到钻至设计深度的施工工艺[3]。钻孔时根据岩层情况选用干式、清水钻进或泥浆护壁钻进工艺。工艺流程：平整场地→测量放线定位→埋设护筒→检查墩（桩）中心轴线→泥浆制备（如需）→钻机就位→钻孔→清孔→吊放钢筋笼→安装混凝土导管→灌注混凝土→拔出护筒→桩基质量检查。与传统的冲孔灌注桩相比，旋挖钻机具有成孔速度快的特点，施工精度高，移位方便，自动化程度高，噪音小、环保特点突出，施工现场干净[4]。缺点是旋挖钻机重量大，施工地面需处理；需及时保持孔内水压平衡，维持孔壁稳定，防止塌孔埋钻事故的发生；钻机价格较贵，维修费用高、时间长。当遇到岩溶地质时，溶洞需在墩（桩）混凝土浇筑时填充饱满，而淤泥性孔底沉渣则难以清理干净，造成墩（桩）基础单桩承载力下降或墩（桩）基不均匀沉降。

3   项目墩（桩）基础施工方案应用

根据广西力诚勘察设计有限公司出具的《贺州市农产品商贸园果蔬交易区项目岩土工程勘察报告》，该工程采用旋挖墩，持力层为微风化石灰岩，承载力特征值为5500KPa，墩端全截面进入该层深度不小于0.5m。所有墩孔应进行超前钻，以确保墩底下3d且不小于5m深度范围内无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质条件。

旋挖墩成孔施工。当旱季无地下水或地下水位较低时，采用干式钻进工艺。对于易坍塌松散的土层，或地下水位较高、孔壁不稳定时，则采用泥浆护壁钻进工艺。钻孔时要控制泥浆黏度和钻进速度，保证孔壁光滑、垂直，避免产生缩颈及塌孔现象。钻机就位后，需保证墩身的垂直度，做到机前、机后高差小于5mm，横向小于2mm。在成孔过程中，采用泥浆护壁，泥浆比重控制由施工单位根据地质实际情况和现行规范调配或者泥浆置换，待泥浆满足护壁要求后，在确保成孔安全情况下，进行继续钻孔或下一道工序。待终孔后进行泥浆循环清孔，及时补足泥浆，保证孔内压力平衡及浆面稳定。

墩基成孔后按设计及规范要求进行钢筋笼制作及安装。钢筋笼在沉放过程中要确保笼体的垂直度、保护层厚度以及钢筋笼搭接后的垂直度，确保受力主筋应在同一轴线上[5]。待沉放钢筋笼及灌注导管后，利用导管进行二次循环清孔，需适时检测泥浆稠度及含砂率。混凝土灌注前应通知监理工程师、质量监督部门及其他有关单位，检查验收孔深、孔径、孔底沉渣厚度及钢筋笼位置等，各项指标验收合格后方能进入下一道工序；混凝土灌注时，先将导管下至离孔底30cm～50cm处，灌料斗安装后，安放隔水球及隔水板，待灌料斗内盛满混凝土后拉起隔水板，混凝土落入孔底，压出导管中的泥浆，并使导管下端能埋入混凝土中2m以上。在灌注过程中，要勤测量混凝土高度，防止导管埋太深或拔脱，边灌边拔导管，导管埋管深度应控制在2m～6m，严格按施工方案进行每道工序，确保混凝土灌注质量。

对于可预见性溶洞、穿越溶洞墩，为了防止大量混凝土超灌，节约投资成本，可在原钢筋笼外增加镀锌碳钢编织网，沿墩全长布置，做法大样见图1所示。每一条主筋对外设置1条同墩长Φ10的钢筋，使用1根Φ14的钢筋与主筋焊接固定。外围使用双层镀锌碳钢编织网（5mm×5mm×1mm）搭接紧包墩身钢筋笼，搭接长度不小于250mm，采用扎丝与外圈Φ10钢筋绑扎固定。根据墩长及压力情况适当在网外圈使用铁线螺旋绑扎加固，工程应用如图2所示。下笼时控制下笼速度，避免钢编织网受损坏。采取有效措施固定钢筋笼，防止浇筑过程中钢筋笼上浮。在浇筑混凝土过程中，需注意控制拔导管的高度和速度，避免压力过大致使钢编织网破裂。浇筑完成后观察一段时间，确定混凝土不下沉、无漏浆情况后方可拔出导管。

图1 穿越溶洞墩绑钢丝网大样

图2 穿越溶洞墩绑钢丝网应用

4   岩溶地区墩（桩）基础施工问题的解决方案

4.1 加强地基设计前的勘察工作

为提高施工图设计的合理性和准确性，采用综合法进行设计前地质调查工作。如选用钻探与物探结合，或地质雷达、地震波反射、红外探测等组合勘察方案，以提高岩层性状、夹层、溶洞、水文等地质解析的准确度和精度；使用新技术并借助电子信息系统实现对岩溶地基土洞、溶洞形态及地下水的三维立体成像，为设计人员提供准确清晰的地质基础资料。

4.2 创新适应岩溶地区的地基基础型式

根据岩溶地区受力特点及基础力学分析，在现有的基础上研究更能适应岩溶地区的新型基础型式。目前，岩溶地区的地基基础型式相对较为传统，现行的规范及安全储备取值相对安全，设计创新方法有待进一步提升。桩基设计时地基承载力、最佳嵌岩深度和岩溶顶板安全厚度、力学特性及其对桩基特性的影响、工程应用案例分析等需结合材料和科技信息的发展融合分析。

4.3 优化并规范岩溶地区墩（桩）基础施工工艺

在现有的桩基施工工艺基础上，创新岩溶地区地基处理的施工工艺，研发新型施工机械。同时，改进桩端喷浆技术、后注浆技术；优化改进冲孔桩岩溶桩基施工方法，降低孔底沉渣，加强桩头的嵌固能力；创新刚性桩、半刚性桩等复合地基工艺等。

5   结语

桩基钻孔因地质条件的“不可预见性”而面临不小的不确定性，在桩基钻孔过程中因某些技术问题处理不当，则会造成较大的经济损失，甚至可能对工程设备和人员安全构成威胁。掌握岩溶地区翔实的地质勘查资料对岩溶地区墩（桩）基础施工非常重要，地勘能否准确地揭露岩溶发育情况，直接影响施工质量和施工进度。因此，在岩溶地区墩（桩）基础施工前，必须进行全面准确地进行墩（桩）位地质勘查。结合现场地质情况，有针对性地编制岩溶地区墩（桩）基础施工方案，细化工艺方案及保障措施；辅以施工缺陷应急处治预案，是确保岩溶地区墩（桩）基础施工顺利的技术保证。此外，还要重视现场施工的管理，过程管理的缺失将会降低桩基质量控制措施的效果。因此，采用创新施工工艺及施工精细化管理是墩（桩）基础施工进度和质量优良的有效保障。