淺談超前鉆在建筑工程樁基礎施工中的應用

【摘 要】作為建筑工程樁基施工勘察階段的一部分，超前鉆對工程整體質量的提升具有關鍵性的作用。本文主要對超前鉆在建筑工程樁基礎施工的概況、作用及施工方式進行了分析與探究。

【關鍵詞】超前鉆；建筑工程；概況

1.超前鉆在工程樁基礎施工的概況

高層建筑或大型橋梁大都采用鉆（沖）孔或人工挖孔灌注樁基礎，以中或微風化巖作樁端持力層。在碳酸鹽巖、花崗巖、砂礫巖分布的地區，樁基施工過程中，常常會碰到溶洞、孤石、破碎帶、軟硬互層等不良地質的情況，給成孔造成很大的困難。如果處理不當，往往會留下質量隱患，有時會造成工期延后、浪費資金等不良后果。部分業主對勘察方或設計方提出在樁基施工前做超前鉆不予重視，認為已經做了詳細勘察，勘察就已經結束了，沒必要再做超前鉆。其實，這是對巖土工程勘察階段的分級、對施工勘察階段做超前鉆的重要性認識不足而造成的。超前鉆是施工勘察階段的一部分，是詳細勘察階段的補充、延伸。在詳細勘察時，控制孔的數量偏少、深度偏淺，在場地沒有上述的不良地質現象時可滿足使用要求。施工中可能遇到特殊或專門的巖土工程問題，應進行施工勘察，有針對性地補充詳細勘察的不足。

2.在不良地質作用發育的場地，超前鉆在樁基施工中的作用

（1）碳酸鹽巖分布地區，常發育有溶洞。其大小（指高度）懸殊，大可至一、二十米，小的僅二、三十厘米；垂直方向上一般發育1～3層溶洞，樂昌市某大橋工地，60米的鉆孔最多穿越23層溶洞；按充填狀態分，有的為空洞，有的完全充填，有的半充填。按填充物性質分，有的為砂、礫（松散或稍密），有的為粘性土（軟塑或可塑）；按漏水情況分，有的鉆進時全漏水，有的不漏或少漏水。孔距30厘米的兩個鉆孔，揭露的基巖面的標高有時相差一、二十米。由此可見其復雜和多變性。

一樁一孔或一樁二、三孔的超前鉆，能充分揭露溶洞的容積大小、充填狀態及充填物性質、漏水情況等特點。根據溶洞的不同情況，采用不同的樁型和不同的成孔措施（填充砂、塊石或粘土、水泥或注漿，或下鋼護筒等堵漏），確保工程進度及成樁質量。

（2）在花崗巖地區，在殘積土和全風化、強風化帶常含孤石（球狀風化）。埋藏淺的幾米或直接出露，深的三、四十米；揭露的層數一般1～2層，深圳地鐵某個工地達7～8層；厚度小的二、三十厘米，厚度大的三、四米甚至五米；孤石為微風化或未風化，強度高，單軸抗壓強度常大于100MPa。

孤石埋藏較深、厚度小、層數少的場地，一般可選用沖孔樁機成孔。對于多數樁位都含有厚度大、層數多的孤石的場地，若采用沖孔樁機成孔，有時要十幾二十天才能成一孔，進度極其緩慢。若工期緊迫時，可采用空氣潛孔錘成孔，其效率、效益均比前者顯著提高。為了防止把孤石誤判為穩定的微風化基巖，超前鉆應鉆入連續、完整的微風化巖6米以上。

3.工程實例

某市中心廣場擬建一座24層的貿易大廈，該大廈地基工程地質條件和水文地質條件復雜，巖溶、土洞發育。基坑北5m緊鄰七層高的圖書館及四層高的電影院，南面相距4m處為該市主干道。地基處理施工難度大，施工中引進一些新的施工措施進行嘗試，并取得了良好效果。

該樓為一層地下室，基坑開挖深度4～4.4m，采用一柱一樁獨立基礎形式，單樁最大垂直荷載21000kN。原設計為先開挖基坑，四周用毛石砌擋土墻，坑內采用人工挖孔樁。由于人工挖孔樁施工中抽取大量地下水，造成電影院、圖書館多處開裂，建筑物地基有向下滑移現象，同時挖孔樁沒辦法穿過多層溶洞，施工難以進行，造成停工。在此情況下，對該項工程進行了基礎設計修改，采用沖孔和挖孔灌注樁相結合，并制訂一套科學、合理、可行的施工程序，以保證相鄰建筑物的安全及施工的順利進行。其施工分為兩個部分，即沖孔灌注樁和人工挖孔灌注樁。

3.1沖孔灌注樁施工

該施工主要難點為如何在具有多層溶洞的巖溶區成孔，如何堵住泥漿滲漏及砼流失，如何保證沖孔進尺及清除孔底沉渣。

每當打穿一層溶洞時，經常出現如下情況：a.孔內泥漿迅速流失，因巖溶水系與義昌江聯通，兩臺3PN泵供水也無法使孔內滿上來，出現地面孔口塌陷，產生一大漏斗，不僅不能施工，而且經常危及鉆孔及人身安全，有時連鉆機撤出的時間都沒有；b.溶洞或裂隙水流入孔內，破壞泥漿，泥漿比重減少或變成清水，孔底出現厚層沉渣，無法反漿，更不能進尺，使工程無法進行。

針對上述情況，采取了相應的解決方法：向孔內回填大量粘土，目的是堵漏，同時也堵住小裂隙的漏漿，粘土可不必裝袋，可直接倒入孔內，水泥需整袋拋入，使其沉底，操作方法同上。當再次打穿下一層溶洞發生漏漿時，重復上述工作，直到完成一個樁孔為止。

這樣施工的結果是堵住了漏漿，堵住了溶洞，保證泥漿質量且能正常返漿，正常進尺，同時在灌注砼時，不會出現大量超灌。如63#樁具有一定的代表性，樁徑1.6m，樁長21m，上覆土層厚5.5m，其下為多層分布的溶洞，遇大小溶洞4個，發生強漏漿6次，為堵漏造漿共用318包水泥，直接用于堵漏費8600元。

經比較，上述方法是最經濟、最有效的施工方法。與之相比，在此場地也曾采用鉆孔灌注樁，鉆孔直徑500mm，結果是（1）因泥漿流失過大，無法補足泥漿；（2）長期鉆進，出現大面積地面塌陷；（3）孔底難清除沉渣；（4）砼灌入量無法控制。在僅鉆成的兩個孔中，孔底幾米厚度沉渣無法清除，其中一孔12h灌入幾十立方砼，不知流向何處。

3.2挖孔樁施工

對于人工挖孔樁，按常理是最簡單的施工方法。由于該地層含有大量地下水，抽取地下水已危及周圍建筑物的安全。如何達到最經濟最安全的施工成為第一難點。經認真分析，充分了解該地基的工程地質條件及水文地質條件與周圍建筑的聯系，并對建筑物已開裂的原因進行了細致的分析。抽取大量地下水是導致周圍房屋開裂、地基下沉的最主要原因，如要對基坑周圍進行全面的帷幕防滲，耗資巨大，同時巖石裂隙水未必能堵住。最后采用了不增加投資的方案，只對施工程序進行了調整。

通過施工程序調整，設法改變水的滲透路徑；分散施工，不能成片連續開挖，每隔3～5個樁孔開挖一個；先施工水量較小的樁孔，如果發現水量較大的樁孔，停止抽水，不再向下施工，嚴格控制抽取地下水量；每挖成一個樁孔，驗收后立即灌注砼，堵住水的部分滲透路徑；嚴格監控周圍建筑物的裂縫。

事實證明，按上述原則要求進行施工，順利、安全地完成了施工任務，保證了周圍建筑物的安全，如果不按此程序施工，會產生嚴重的后果。例如，當時現場為了進度，同時開挖4孔，同時抽水，結果4h后觀測發現周圍建筑物裂縫加大，石膏斷裂。緊急停工后再按程序施工沒有出現 這種情況，施工安全順利。再次證明經過施工程序的控制，安全施工可以得到保證。

4.結束語

總之，在樁基施工處理過程中，超前鉆是不可缺的勘探手段。對確定樁型、樁端持力層的性狀及樁端位置（標高）、成孔工藝和確保工程質量等方面起著重要的作用。

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