喀斯特地貌地區中樁基礎施工技術應用探究

李純澎

摘 要：喀斯特地貌并生溶洞、地下水等特殊地質現象，該類施工環境中，復雜程度高、危險性大。本文簡要介紹喀斯特地貌特點，探討該地區樁基礎施工主要技術及常見問題，并結合具體案例，重點分析存在溶洞的喀斯特地貌地區樁基礎施工方案，以供參考借鑒。

關鍵詞：喀斯特地貌；樁基礎；溶洞

中圖分類號：TU753.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-9052（2020）04-0180-02

喀斯特地貌地區樁基礎施工方案的選擇需綜合考慮實際地質條件、樁基礎施工技術要求及工程造價限制等問題，通過嚴格的地質勘察盡可能多地獲取施工現場信息，從多種施工方案中選擇安全性最高、施工效率最好且綜合成本適宜的方案進行施工作業。考慮到近年來樁基礎施工遭遇喀斯特地貌地區的頻繁程度增加及施工過程額復雜性，有必要對有關施工技術和注意事項進行總結。

1 喀斯特地貌

喀斯特地貌指的是帶有溶蝕力的水長期溶蝕可溶性巖石而形成的地表或地下地質形態，溶蝕、沖蝕、潛蝕、坍塌等都可能形成喀斯特地貌。樁基礎施工主要受地下喀斯特地貌的影響，如溶洞、地下水及洞結構中存在的石筍、石柱等。喀斯特地貌區域施工難度大、安全風險高，由于土地資源緊缺及基建設施不完善使樁基礎施工遭遇該地質條件的情況越發頻繁。

2 喀斯特地貌地區樁基礎施工技術及常見問題

2.1 施工技術

2.1.1 人工挖孔

人工挖孔一般應用于溶洞位置較淺，或樁基長度不超過15m，且施工現場地表層穩定性較高的情況。人工挖孔的優勢在于施工操作簡單方便，無需使用大型設備，施工成本低，過程中可通過取芯方式檢測地基承載力是否達標，孔內沉渣也易于清理。但人工挖孔需要耗費大量人力，施工進度緩慢、工期長，且施工過程安全風險較高，一旦遭遇易塌孔地質條件，現場施工人員的人身安全難以保證。另外，在淤泥、流沙、地下水等環境下，人工挖孔的成孔難度大，因此對其技術的使用有較多限制。

2.1.2 旋挖鉆機挖孔

旋挖鉆機挖孔是利用專門設備，擊穿溶洞后，填充混凝土等材料進行強度加強，達標后再沖孔至指定標高。旋挖鉆機挖孔可有效確保樁基垂度，但由于溶洞體積、位置的不確定性，可能涉及較高的施工成本。可通過以下兩種方式進行處理：第一，鋼護筒跟進技術。鋼護筒跟進技術可應用于溶洞規模較大的施工環境中，如果溶洞起伏大、周圍可能存在地下水，可在沖孔作業的同時進行護筒接高，配合振動下沉進行施工[1]。該技術的應用需做好鋼護筒規格參數的選擇，并確保護筒順利下放。第二，混凝土灌注填充技術。若施工過程遭遇高度在1～3m的溶洞，且為填充或半填充類型，其采取混凝土灌注填充技術，即在填筑混凝土、石片、水泥漿之后，再利用旋挖鉆機將填充物擠壓至溶洞邊緣，形成穩固的外護壁結構。如在選用水泥做填充物時，強度達到2.5MPa后可進行鉆孔作業。

2.2 常見問題

2.2.1 塌孔

喀斯特地貌樁基礎施工中的塌孔事故主要發生在地表回填土及溶洞夾層裂縫等位置。如若地表回填土處的塌孔事故，可使用鋼護筒做加固處理。如若溶洞夾層裂縫位置，需結合具體情況進行處理：塌孔面積有限，可利用旋挖鉆機清除坍落的土方，然后下放鋼筋籠并開始混凝土灌注作業；如塌孔面積較大，需將鋼護筒取出，使用粘土回填，然后采用護筒跟進技術完成施工。

2.2.2 漏漿

樁基礎施工前的現場勘查很難詳細了解內部地質條件，即便打孔位置不存在溶洞或其他特殊地質結構，樁間也可能出現溶洞或裂縫，混凝土澆筑過程中易發生擠壓護壁的現象，導致混凝土外流。若出現上述問題，且施工現場不存在縱向、橫向發育特征，可采用混凝土滿注的方式處理，若裂縫處溶洞體積較大，且會出現擴大的可能，此時必須停止現場施工，使用鋼護筒處理護壁，并進行樁頭清洗和接樁操作。

2.2.3 斜孔

斜孔問題的處理相對簡單，若施工過程發現孔垂度誤差超標，可進行素混凝土回填，強度達標后，使用旋挖鉆機緩慢進行沖孔，進行偏斜調整。在溶洞區域，斜孔問題多與溶洞面傾斜有關。

3 喀斯特地貌地區樁基礎施工案例分析

3.1 案例背景簡介

某地鐵車站建筑工程施工地點處于典型的喀斯特地貌地區，前期勘察發現，現場地勢起伏較大，存在多個溶洞區域，見洞率約為5.4%。溶洞多集中在中部位置，埋深在3.8～22m，頂板厚度0.3～3.6m。本車站建筑主體為地下三層雙跨島式，主體采用框架剪力墻結構，樁長分布在8～65m，采用C25等級混凝土。通過綜合分析，本工程樁基礎施工遭遇溶洞的概率達到52.3%。

3.2 施工難點分析

如前文所述，喀斯特地貌地區工程樁基礎施工過程易出現塌孔、漏漿、斜孔等問題，尤其本工程中40%左右的樁需從溶洞區域處穿過，以上問題的防范難度較高。本工程樁基礎長度分布在8～65m，長度差較大，部分樁長甚至超過主體建筑標高長度在60m以上的樁成樁困難，全部使用機械施工方式會導致施工成本大幅度增加，而縮短樁長則無法滿足建筑承力要求，施工過程中端承樁與摩擦樁之間易發生不均勻沉降。

3.3 施工技術應用

3.3.1 具體施工流程

結合施工現場勘查情況及工程實際要求，最終選擇沖孔灌注法進行樁基礎施工，具體施工流程及技術應用情況如下：

（1）施工準備。施工前，在施工區域內修整作業平臺，滿足施工過程對空間及承載力的要求。清除作業范圍內地表覆土，更換為細砂礫土，以提高施工區域對機械擾動的承載能力，確保后期護筒埋設作業過程穩定。確定機械設備最佳作業位置并完成有關安裝固定工作，進行樁基礎中心放樣。

（2）泥漿配制。沖孔灌注漿施工法在樁基礎中增加泥漿護壁，避免發生塌孔事故，過程中需循環開展清孔及掏渣作業。泥漿配制主要考慮泥漿比重和粘度兩項參數，若比重過低，難以發揮護壁作用，易發生塌孔，若比重過高、壁厚過大，會影響沖孔作業的順利進行[2]。

（3）沖孔及清孔。沖孔作業前要求全面檢查樁錘的直徑、錘牙、鋼絲繩等工具是否符合施工質量及安全要求，開孔過程需采用低密度錘擊的方式，孔位確定且穩定后，可適當增加樁錘落距，提高施工速度。沖孔過程結合底層及進尺速度，可適當調整泥漿循環量。若進尺速度較快，此時采用小循環量易導致泥漿粘度過高，產生大量沉渣，使成孔質量降低；若在地質較松的施工位置，泥漿循環量較高，則易出現塌孔事故，或導致孔徑擴張。因此在施工過程中，需結合實際情況嚴格把控泥漿循環量。終孔前，再次檢查孔徑、孔深、嵌入持力層的深度等是否達標，檢查合格后進行終孔作業。清孔作業一般分兩次進行，第一次清孔開展于沖孔作業與持力層達到設計深度時，使用泥漿進行循環清孔。第一次清孔過程要求徹底、嚴密，嚴禁出現因存在二次清孔要求而忽視一次清孔的現象，主要是考慮到一次清孔的吸力更大，清孔質量高，絕大多數沉渣可通過第一次清孔被排出。第二次清孔作業開始于鋼筋籠及導管下沉后，利用導管完成清孔作業，此時的沉渣吸力明顯降低，主要是為了清除因鋼筋籠及導管下沉作業而掉落到孔內的沉渣。清孔過程需實時關注孔內水頭情況，避免發生塌孔。

（4）鋼筋籠施工。鋼筋籠焊接制作之前需檢查鋼筋材料質量、強度等是否達標，并結合設計圖紙核對鋼筋長度、直徑、數量及規格。鋼筋籠焊接需滿足如下技術指標：同一截面內，鋼筋接頭數量不超過主筋總量的50%；采用綁扎搭接的方式，以提高施工效率；當混凝土等級為C25、直徑不超過25mm時，鋼筋搭接長度應在56d以上。鋼筋籠制作完畢后進行質量驗收，由于鋼筋籠被暫時固定在鉆架地梁上，因此要求重點檢查吊環長度是否能確保鋼筋籠平穩被吊運至設計標高。下放過程中，防止鋼筋籠與孔壁相碰撞，如出現卡阻現象，嚴禁強制下放，以免導致鋼筋籠變形或引發塌孔，應停止吊運作業，查找卡阻原因。若是鋼筋籠垂度問題導致，可對其位置進行調整；若是孔本身存在偏斜，則需要復鉆對孔進行調整，檢查合格后再進行鋼筋籠下放，盡量保證鋼筋籠在較短時間內達到指定標高。

（5）混凝土灌注。混凝土灌注施工前需重新檢查鋼筋籠標高，查看導管下端與孔底距離是否合理、孔深是否達標、有無坍孔現象等，檢查合格或處理達標后進行混凝土灌注。灌注過程應平穩、連貫，避免坍孔或出現泥漿沉淀。本工程使用的混凝土在拌制站完整拌制，使用運輸車運送至施工現場，配合起重機進行灌注。水下混凝土一次性灌注完成，混凝土初存量以首批混凝土灌注后導管埋深大于1m為標準[3]。混凝土初存量的控制需提前計算漏斗及儲料斗容積，過程中要始終保持導管端部距孔底40cm左右。

3.3.2 溶洞部分處理

本工程的一大難點在于樁基礎在溶洞結構中穿過，此時可采取以下措施對溶洞部分進行處理：

（1）若溶洞內存在填充物且高度不超過1m，可直接進行鉆穿作業；若存在塌孔現象，或溶洞內出現孤石，需向孔內填筑粘度、水泥、石片的混合物，穩定后進行施工。

（2）若溶洞內存在填充物且高度在1～4m，鉆孔過程如若出現塌孔現象，可繼續作業至底部，下沉導管后灌注等級C15的混凝土泥漿，標高為溶洞上2m左右，混凝土終凝后繼續進行鉆孔作業，從混凝土護壁中穿過，該方法可多次使用。

（3）若溶洞內存在填充物且高度在4～25m，鉆孔作業前2d，在樁側位置設置注漿孔，以高壓旋噴注漿的方式進行溶洞內部加固，確保鉆孔作業可直接開展。

（4）若溶洞內不存在填充物且位于同一截面的溶洞較分散、頂板厚度超過4m，在此類溶洞頂板位置可使用等級為C25、坍落度為60～100mm的混凝土灌注至頂板位置，混凝土終凝后繼續鉆進，直至底板上1m左右。

4 結語

受喀斯特地貌自身屬性的限制，無法通過前期勘察全面了解地下情況，樁基礎施工必須充分考慮可能遭遇的情況，適當選擇施工技術和工藝，并做好相應防范措施，避免出現塌孔、漏漿、斜孔等問題。同時，加強施工過程監管，確保樁基礎施工順利進行。

參考文獻：

[1]毛正.土木工程施工中樁基礎施工技術探討[J].佳木斯職業學院學報，2020，36（2）：254-255.

[2]王國慶，等.喀斯特地貌地區中樁基礎施工技術應用研究[J].建筑技術開發，2018，45（16）：105-106.

[3]賈志勇.淺談喀斯特地貌樁基礎工程施工[J].居舍，2018（3）：48-49.

（責任編輯：李凌峰）