喀斯特地貌桩基础工程施工

喀斯特地貌桩基础工程施工
导言
基础工程一直是工程中重点控制的工序，本文主要浅析喀斯特地貌地区，桩基础施工施工方法的选择与施工过程中的成桩控制。

工程概况
（1）贵州贵阳地区某房屋建筑工程，基础设计为桩基础，桩总数为477根，桩径分别为1000mm、1200mm、1300mm、1500mm、1800mm、2000mm 六种桩径，桩身长净长为10~23m，单桩竖向承载力特征值三种，分别为3800KN、6000KN、8000KN，桩基础以上结构为地下室一层，地上15层框剪结构，设计年限50年，抗震等级三级。

所有桩均在回填后的场平地基上施工，回填高度约5~15米，回填料以碎石为主。

（2）地形地貌：地形、地貌走势大致呈东西向延展，地势起伏较大，南北高，中部低。

奇特的喀斯特地貌大量分布，既有高原山地和丘陵，又有盆地和河谷、台地。

本项目总体处于山间盆地，较平坦。

（3）气象水文：贵阳市属亚热带季风湿润气候，冬无严寒，夏无酷暑，春秋气温多变。

属北亚热带，多年平均气温15.3℃，最热7月，平均气温24℃，最冷1月，平均气温5℃，多年平均降雨量1136.7mm，降雨年度分配不均，丰水期多集中在5~8月，占全年降雨量的60％，枯季12月至次年3月，降雨量占全年的8﹪，雨季一般始于3月，持续接近9个月。

最大日降雨量133.2mm，主要集中于夏、秋季节，夏季降雨量较大、较集中。

年陆面蒸发580～630mm。

根据区内出露的地层岩性、含水介质特征及地下水动力条件，地下水类型分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩溶水三种类型。

孔隙水赋存于第四系松散
土层中，属上层滞水，其中上层滞水主要赋存于红粘土的裂隙和土中，水量有限，主要受大气降水影响，无统一水位，分布不均匀，常呈透镜状分布，水量随季节性变化大。

（4）本工程基础施工控制在3~5月份，降低雨季对施工的影响。

基础施工方式的选择
初步方案采用两种成孔方式，一是采用人工挖孔桩，二是采用机械成孔。

两个方案的优缺点如下：
1.人工挖孔灌注桩优点
具有施工操作工艺简单、施工方便、不需要太多大型机械设备，可通过取岩心，检测地基承载力是否达到设计要求，施工质量容易保证等优势、孔底余渣能有效清理干净。

缺点：人工劳动强度较大，施工速度慢，工期长，安全性差，遇高回填区等易塌孔环境条件，施工人员安全没有保障，施工安全管理难度大，遇淤泥、流沙等环境条件成孔更加困难，不得用于软土或易发生流沙的场地。

地下水位高的场地，应先降水后施工。

2006年1月1日起执行。

孔桩浇筑混凝土时，如果措施不当，混凝土会出现离析等质量隐患。

2.旋挖钻孔灌注桩优点
施工速度快、有利于保证工期、施工精度比较高，对垂直度控制好，易于管理，成孔不受淤泥、高回填区、流沙等恶劣环境影响；安全能得到有效保证，旋挖钻机施工最大优点，就是能完成用人工无法完成的恶劣环境桩基施工，对于没有人生安全保障的易塌孔孔桩施工中，能够完全避免伤亡事故的发生。

孔桩浇筑混凝土时，由于有混凝土浇注管深入到孔底，混凝土不会出现离析等质量问题，孔桩混凝土质量也易于控制。

缺点：工程造价较高，不利于成本控制，由于自重
大，对场地要求比较高，路基必须经过压实处理，对于回填区，淤泥、流沙等环境施工时易出现塌孔，岩层地基承载力靠地勘人员现场确定，孔底余渣不能完全清理干净。

3.本项目施工难点
（1）本工程是贵州省重点项目工程，工期紧。

（2）本工程成孔施工难度大，孔桩区域属于回填区，最大回填厚度达到15.3m，平均回填厚度10m左右。

（3）回填区由于有大量石块，成孔时极易塌孔、存在严重安全隐患。

（4）存在地下溶洞、溶沟、泥槽等。

4.成孔方式的选择
本着施工的安全质量，同时考虑到施工的工期和施工成本，本工程最终采用旋挖钻孔灌注桩施工施工方法，孔口1.5m钢护筒护口。

试钻方案的确定
由于桩基分布在回填区，且填料中基本为挖方区石料，在大面积施工前，针对现场特殊情况，需要进行试钻桩施工，根据商定的干成孔作业至局部护筒试钻，以确保最安全、高质量、最经济、最快速，直至完成成孔的方法为优选，并通过检测结果判断质量是否合格，以全面开展实施。

根据地勘报告及场内回填区域情况，选择3根试钻桩，地勘建议桩长11米左右，桩径为1.2m（设计桩基最多）的1#、2#、3#试验桩，同时，这三根桩的地勘资料为地质状况较差的部位。

1.成孔方法
（1）第一种方法
1）干法成孔施工，如果能够成孔，当钻孔深度达到设计深度并满足地勘要
求后，将3根声测管（声测管规格型号按规范要求选用，并请设计出详图）固定在钢筋笼上完成加工及安装工作，随即浇筑C25填芯商品混凝土；
2）如果1）不能顺利成孔，在塌孔高度或溶洞区段回填素黄土，用钻机反复夯实，以达到固定孔壁作用，再进行施钻；
3）如果2）还是不能顺利成孔，则采用C15混凝土回填后，待初凝完毕4小时后再次施钻，反复操作，直至钻孔深度达到设计及地勘要求。

（2）第二种方法
采用加钢护筒方法（1.2米桩基的选择10mm厚Q235钢板制成），加钢护筒原则仅使用在回填较深区域，当钻孔深度达到设计深度并满足地勘要求后，完成钢筋笼安放及填芯，不取出钢护筒，此方法用于第一种方式尝试未果的情况下，地质条件非常不理想的个别桩位。

（3）第三种方法
采用钢护筒，当钻孔深度达到设计深度并满足地勘要求后，完成钢筋笼安放及填芯，在初凝前及时取出钢护筒，对混凝土凝结时间掌握要求较高。

2.各方商定结论
（1）现浇混凝土灌注桩，根据《JGJ94-2008建筑桩基技术规范》水下混凝土灌注桩，第6.3.30.5条规定：应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8至1.0m，凿除泛浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级”，在桩基成孔验收合格后，明确写清是否桩下有水，如为干孔则超灌高度为500mm，桩下有水的混凝土需要挤压出地下水，超灌高度为800mm。

（2）钢筋笼焊接要符合相关技术规范、规程要求，同一截面接头数量不应大于主筋总数的50%。

为缩短钢筋笼制作时间，钢筋采用绑扎搭接，按规范要
求搭接长度不少于56d（根据16G101-3第61页表，C25混凝土，d≤25mm 时，纵向受力钢筋搭接长度L1=56d，d为钢筋直径。

（3）桩基在钻芯检验后需要将钻芯孔进行高压灌浆填封密实。

（4）桩进入设计标高后，持力层是否合格由地勘单位现场人员签字确认。

（5）试验桩如施钻有问题，现场各方共同确认如何处理。

试钻结果总结
（1）现场试钻桩严格按照施工方案施工，混凝土浇筑完成，经过12天后，经建设、监理、审计等单位见证，由第三方检测机构现场对自编号1#、2#、3#桩做超声波检测，检测报告显示1#、2#桩为Ⅰ类桩，54#桩位Ⅱ类桩，检测结果合格、满足规范要求。

（2）根据试钻桩试钻方法及检测结果，本项目桩基成孔方法为：由于桩孔位于回填区，而回填区主要是挖方区岩石块，回填时由于场内没有土，外借土成本较高，依据建设单位节约成本要求，全部采用挖方区挖出的石块回填，极易塌孔，为了保证桩位不致偏移，每个桩孔口安装1.5m深钢护筒，浇筑完毕后立即拔出护筒，直径=设计桩径+200。

（对于浅回填区，桩基与独立柱基础交界区域，只要不塌孔，可不加钢护筒，可直接成孔）。

（3）钻孔过程中对塌孔桩，现场由各参建单位共同协商处理，采用北区挖运黄黏土回填塌孔桩，运距1.2km，压实后继续钻孔，对于深回填区，采用黄黏土压实后也无法成孔时，改用C15低标号混凝土回填，待混凝土硬化后再钻孔，直至满足设计要求。

（4）钻孔深度：一是地勘报告建议深度，二是地勘人员现场确认地基是否达到承载力要求深度作为最终成孔深度，各个参建单位人员随时坚守现场，实时
监控。

（5）钻孔岩石成分确定：根据现场实际情况，原有地貌回填前清理地表土30cm，耕植土40cm，开始回填至平场标高1100.15-0.4m（结构层厚度）=1099.75。

回填区主要为坚硬石灰岩渣块。

回填区以下详参地勘报告柱状图。

（6）混凝土浇筑：由于本项目地下水位均位于桩底标高以上，地下水主要是片状岩石裂隙水，渗透速度很快，水泵还没有取出来，水已经浸入与地下水位相平，无法抽干，故本项目孔底有水时采用水下浇筑混凝土方法。

（需要注明地勘单位确认的水位标高、水深）现场均采用56m臂架泵配合浇筑混凝土）。

结束语
总之，基础施工方式的选择相当关键，上层构造的安全与建筑物的下沉与成柱的程度是紧密相连的，同时桩基础的施工具有特殊性，因此，进行施工时候必须选择恰当的施工工艺。