建筑地基基礎下深埋式防空洞的處理

李書華 唐浩凱 彭曉東

中國建筑第二工程局有限公司 湖南 長沙 410005

1 工程概況

常德碧桂園·十里公園項目位于湖南省常德市武陵區，總建筑面積420 000 m2，項目分為3個地塊，即A、B、C地塊。地上最高27層，地下1層，基礎形式為長螺旋鉆孔灌注樁＋獨立基礎，結構形式為框架、剪力墻結構，抗震設防烈度為7度，結構抗震等級為三級，建筑結構安全等級為二級，結構設計年限為50 a，為大型民用建筑項目，業態為大型住宅社區、公寓、附屬商業、幼兒園（圖1）。

圖1 項目效果圖

根據地勘報告，本次勘察時在西南部場區4#樓處發現有防空洞（圖2），埋深3.50～8.00 m，呈南北走向，洞室長×寬約為30 m×12 m（通道約160 m×1.6 m，已超出場地范圍），為磚砌體結構，現已棄用，地勘建議基礎施工時排障。但根據現場開挖情況，除南北方向防空洞外，場地內還存在零星小截面洞室，主洞室平面走向如圖3所示。

圖2 場地內防空洞實景

圖3 場地內防空洞分布

根據《湖南省常德市城市地質圖集》（湖南省地質礦產局編）分析：擬建場地位于洞庭湖中斷坳之常德新斷坳構造單元，區內新構造運動以斷塊性活動為主，各構造單元以斷層為邊界，各斷塊沿著邊緣斷層呈整體性較緩慢地抬升或下陷。在場地內及鄰近地段，未發現大的構造活動斷裂帶，地層及地質構造相對簡單，對擬建工程影響小。常德于1631年發生過里氏6.75級地震，震中位于常德市城北太陽山一帶。

根據地形、地質條件和勘察期間的地表調查，在可能影響擬建建筑物穩定性的范圍內，不存在產生崩塌、泥石流等地形條件，不存在產生巖溶和巖溶地面塌陷的巖性條件。場區及其周邊無采掘活動，不存在地下采空區。地下水資源的開采強度較低，沒有形成區域性地下水位降落漏斗，未發生明顯的地面沉降和地裂縫。區內新構造運動表現為各斷塊沿其邊界呈整體性地緩慢抬升或下陷，擬建場地及鄰近區域處于緩慢下陷區，未發現活動斷裂通過。

本工程主樓均采用長螺旋鉆孔灌注樁，樁徑在800～ 1 200 mm之間，樁長在22～25 m之間，樁端持力層為中風化泥質粉砂巖，樁端進入持力層不小于7 m，地基基礎設計等級為甲級。

2 施工難點及解決方案

根據防空洞分布圖，確認防空洞主洞下穿3#樓主樓，且部分長螺旋灌注樁要穿越防空洞，如針對此部分樁不采取措施，極易造成漏漿、坍孔，甚至出現吊錘、卡錘及埋錘等危害，對施工安全及進度造成影響。

針對上述技術難點，計劃采取4種施工方案備選[1-2]。

方案一：整體開挖破除法。先采用大開挖方式，將防空洞上部回填土全部挖掉，然后采用破碎機將防空洞頂部結構全部破除，將防空洞填起來，再進行長螺旋灌注樁及獨立基礎施工。

方案二：灌注樁采用片石黏土筑壁法施工，獨立承臺采用小面積混凝土換填施工。

方案三：灌注樁采用鋼護筒跟進輔助法施工，獨立承臺采用小面積混凝土換填施工。

方案四：調整基礎形式，將長螺旋鉆孔灌注樁調整為人工挖孔樁，獨立承臺采用小面積混凝土換填施工。

采用方案一，土方開挖量極大，而且土方外運受天氣制約，施工進度不可控，同時防空洞破除后仍舊存在漏漿風險，回填量大，另外項目周邊為居民聚集區，采用破除的方式噪聲太大，污染周邊環境。采用方案二，防空洞截面大，采用片石黏土筑壁工程量大、成本高、不可控因素多，且存在漏漿及坍孔風險，不適合本項目。方案三的施工進度快，施工難度及工程量均最小，各方面均可控，質量有保證。方案四的施工質量有保證，但施工進度慢，該地質情況下安全風險較大，安全系數不如長螺旋鉆孔灌注樁。綜上，采用方案三，即灌注樁采用鋼護筒跟進輔助法施工，獨立承臺采用小面積混凝土換填施工。

3 關鍵施工技術

3.1 灌注樁長螺旋樁機全護筒成孔施工技術

1）試樁。該處樁基施工前，應按照規范要求先進行試樁，按照設計要求，同一條件下不少于3根。正式開始施工前，需待試樁報告出具后且得到設計院的確認。工程樁的施工工藝及成樁質量必須與工程試樁一致。

2）鋼護筒選擇。根據超前鉆資料，確定護筒長度和內徑，護筒長度＝防空洞高度＋防空洞頂到地面高度＋30 cm，護筒內徑大于樁徑10 cm。護筒采用厚9 mm鋼板制作，制作時需采取防止護筒變形的措施，保證護筒的質量及剛度。

3）鋼護筒安裝。采用振動錘將鋼護筒振動下沉至防空洞底部，為保證鋼護筒的強度和剛度，每隔2 m，設加強鋼板箍增加剛度。為保證鋼護筒順利下滑，要求樁孔豎直，無歪斜、頸縮。安裝時，做好旁站工作，防止偏位。

4）鉆孔。鉆機對準鉆孔位置后，開動鉆桿驅動，順時針旋轉鉆進，直到達到深度要求為止。鉆桿逆時針旋轉，慢慢提升，清理鉆孔內的土方，采用氣舉反循環或旋挖鉆機清孔，孔深驗收合格后下鋼筋籠，澆筑混凝土。下放鋼筋籠時需不斷調整其位置，防止鋼筋籠偏位造成鋼護筒損壞及偏位。

通過采用鋼護筒，3#樓下穿防空洞螺旋樁澆筑時未出現漏漿情況，施工過程安全可靠，澆筑順利。

3.2 單柱承臺小面積回填施工技術

除3#樓外，車庫大面積單柱承臺均位于防空洞上部，針對單柱承臺，則采用獨立施工方法，將承臺落至防空洞底部＋頂部設置下柱墩的方式處理。

首先，將承臺位于防空洞頂部的具體位置測量放線并做好標記。然后采用挖掘機及破碎機將承臺區域防空洞破除，防空洞破除范圍為承臺各邊擴大50 cm。承臺底標高＝防空洞底標高-承臺截面高度尺寸。

按照圖紙設計要求施工首級承臺，并將獨立柱施工至下柱墩底部，就地回填（圖4）。

圖4 承臺施工剖面

后續施工按照圖紙要求進行。經過現場施工，該方案適用于防空洞上部單柱承臺施工，施工方便，進度較快，成本相對較低，滿足質量要求。

4 施工質量試驗檢測及驗收

按照設計要求，樁身施工完畢后應進行樁身完整性和單樁豎向抗壓承載力檢測，樁身完整性檢測采用低應變動測法，檢測數量不小于總樁數的30%，且不應少于20根，每個樁下承臺檢測數量不少于1根。單樁豎向抗壓承載力采用靜載荷試驗檢測，抽檢數量不少于總樁數的1%，且不得少于3根，當單位工程總樁數少于50根時，抽檢數量不少于2根。

通過對主樓樁基進行低應變及靜載試驗，結果顯示樁基成形質量均達到Ⅱ類及以上標準，滿足要求，最終順利通過地勘、設計、建設單位、監理、質檢站驗收，進入下一道工序。

針對獨立基礎，通過試驗采用單柱承臺小面積回填施工技術，無論是進度、質量，還是經濟成本方面，均得到各方的高度認可，最終各方同意后續類似獨立基礎均采用此方案施工。

5 經濟效益分析

通過4種施工方案的對比分析，采用方案三經濟效益明顯，具體成本經濟分析如下：

方案一：土方開挖量約為2 000 m3，土方回填量約為1 000 m3，直接經濟成本約為30萬元。

方案二：對樁位混凝土進行計算，所需混凝土約為500 m3，經濟成本約為20萬元。

方案三：采用鋼護筒，所需經濟成本約為15萬元。

方案四：采用人工挖孔樁，人工費較高，成本增加約為40萬元，且安全風險高。

綜上，采用方案三，無論是施工質量、工藝進度，還是經濟效益，均是最優的選擇，達到了預期效果。

6 結語

該工程在施工過程中，根據不同的基礎形式及場地條件選擇合理的施工方案，防空洞處理比較成功。

1）針對樁基穿防空洞的情況，采用全鋼護筒施工技術，成功地避免了成樁過程中可能出現的漏漿、坍塌等各類風險及事故的發生，無論是進度還是經濟成本均合理可行。該方案還可用于山區地形樁基穿越洞穴的情況。

2）針對單柱獨立基礎位于防空洞上部的情況，采用將承臺落至防空洞底部＋頂部設置下柱墩的方式處理。施工簡單，結構受力可靠合理。