摘要：本文通过工程实例对岩溶地质桩基桩型对比选择，得出了CFG桩复合地基的应用优势及施工技术要点进行了探讨，以供同仁参考。
关键词：岩溶地质；复合地基；桩基桩型选择；CFG桩；施工技术
一、前言
随着科技、时代的进步与发展，民用建筑的各项施工工艺、技术得到了空前的完善及发展，相应的民用住宅建筑的施工周期及成本在不断的缩短及减少。但是岩溶地区场地内地质及水文地质构造多变，地层表面高差较大，地层内常隐藏着残积层、溶洞、溶槽等复杂状况，往往还蕴含丰富的地下水、地表水、和不同类型风化岩层和残积土层，工程地质情况复杂。位于这些岩溶地质进行民用建筑的施工，要尤其注重基础的形式，基础的设计形式将直接对建筑的成本以及施工过程中的安全、质量、进度造成极大的影响。现通过花都区凤凰路地块项目的基础形式进行以下探讨。
花都区凤凰路地块项目由A、B两个地块组成，总用地面积约69460㎡，总建筑面积约222712.13㎡。A地块由11栋（19F）住宅及幼儿园、垃圾房等配套设置组成，建筑面积约154508.02㎡，其中地上建筑面积105823.15㎡，地下（二层，1-3#楼区域地下一层）建筑面积48684.87㎡；B地块由4栋（2F）商业配套及3栋（12F）办公楼组成，建筑面积68204.11㎡，其中地上建筑面积52364㎡，地下（二层）建筑面积15840.11㎡。
二、项目地质概况
项目整个施工场地地势总体上较为平坦，场地地貌属于长江冲积平原。根据地质勘察报告资料显示，桩基施工场地大部分地段的下伏基岩为石炭系（C）灰岩。地下水为上层滞水、孔隙水、基岩裂隙水及岩溶水，上层滞水分布于局部填土较厚区域，基岩裂隙水赋存于灰岩风化带中，经地下径流排泄。勘测表明灰岩岩体中不均匀分布有大小不一的溶洞，见洞率为 45.5%，根据地下水质分析结果表明，地下水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性。场地原始地貌单元属珠江三角洲冲积平原，场地原为耕地，水塘零星分布，现已初步回填整平。孔口高程9.86～13.26m，最大高差3.40m。根据勘察资料揭露，在勘察深度范围内，场地内钻探揭露地层有人工填土层（Qml）、第四系冲积层(Q4al)、石炭系基岩（C），现将各地层的主要岩性特征自上而下。
场地内土洞发育，第四系中下部土层主要以土洞形式存在，经统计8个旋挖遇土洞，旋挖见洞率4.3%，土洞高度1.60～12.10m；本次勘察中，浅部未发现具一定规模的土洞，但外业勘探期间，遇部分孔位由于施钻机械扰动、振动及施工用水浸入后，以孔口为中心，出现地面塌陷。推测浅部应以小的孔洞、缝隙发育为主，土洞的形成，推测为地表水、第四系孔隙水与基岩裂隙、岩溶水因长期水流侵蚀作用形成的过水通道。由于后期的工程建设中，持续的扰动、振动及施工用水的浸入，现有的水文地质环境进一步恶化，加剧水力侵蚀作用，已有洞体规模上将有进一步扩张的趋势，在平面分布上易形成新的孔洞。
三、桩型对比选择
工程前期首发区设计采用旋挖成孔灌注桩-摩擦端承桩。桩端支承于微风化灰岩，岩石饱和单轴抗压强度标准值为50MPa，要求桩端嵌入该岩层内，入岩深度≥500mm，桩径800~1400mm，桩净长H约为16~29米。在首发区桩基础事迹施工过程中因场地内土洞、岩溶区分部造成经常发生塌孔以及混凝土超灌现象。
现场地质主要以孤石、斜面岩、和溶洞填充物为主，造成不仅施工困难而且成桩速度极为缓慢。孤石和斜面岩在成桩过程中和钻头的接触导致受力不均衡很容易造成钻机的晃动，在钻进中容易卡钻造成钻头和钻杆的损坏，维修时间多且进尺较慢，根据实际已施工的桩位来看，机器的维修频率很高且极大的影响了施工进度。实际施工过程中达不到注浆标准的溶洞（溶洞内有填充物），在成桩过程中溶洞内的填充物会不断往孔内流入，因不清楚溶洞的横向发育走向，无法确定填充物的数量，也无法确定打捞时间且清底不易清理干净，极大的影响了成桩质量（详见图1与图2）。上述现象造成了不稳定的施工质量隐患且严重影响了施工进度。
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现场旋挖钻机运行重量可达80~125吨，如遇串联状溶洞极大可能造成桩机倾覆，具有极大的施工安全隐患。超前钻钻探点仅为桩位中心且无法完全体现实际现场地址原因，如遇土洞、溶洞等不良地质条件偏离超前钻点位且分布在灌注桩桩径内以及桩位周边，将会导致桩身部位存在与无法地基土完全密切嵌入或嵌入区土层较薄弱。所以需停止该桩位点的桩机施工，先处理土洞、溶洞，以防止因为土洞、溶洞等条件的存在造成超量灌注砼、桩身承载力不满足设计要求。现场跟各参建方沟通协调，确定处理方案为高压旋喷桩处理。上述现象造成了较大的施工安全隐患且严重影响了施工进度以及造成极大的成本损失。
根据上述现场已发生的实际情况考虑，施工单位提出后期施工楼栋采用CFG桩复合地基，混凝土灌注粒采用C20素混凝土成桩直径D=500mm，采用合金钻头施工，以灰岩面为桩端特力层施工至岩面后要求磨钻。单桩坚向系载力特征值为500KN。
因CFG桩无需入岩，直接利用灰岩面进行持力层，后利用筏板基础整体受力，可以进行避开溶洞、土洞的方式，相比旋挖桩可以减少处理溶洞、土洞的费用以及加快施工进度。如若发生一根CFG桩因为下部溶洞、土洞造成承载力不足，可联系设计单位进行复核计算，因为CFG桩后期为筏板基础受力，相比旋挖桩的受力方式极大的改良了基础的受力方式。
CFG桩的桩长于旋挖桩相比较短，成桩时间快，极大的加快了施工速度。CFG桩分为抗压桩和抗拔桩，抗压桩为C20素混凝土，抗拔桩需要进行插筋方式进行施工，对比旋挖桩极大的节省了钢筋以及混凝土的用量。CFG桩的施工机械为长螺旋钻机，运行重量仅为35~40吨，对于场地地表土的压力相比旋挖钻机小，对于施工过程中的安全也有了保证。
经过实践后，发现对于岩溶地质采取CFG桩复合地基相对于旋挖成孔灌注桩相比，成本得到了极大的减少以及施工的安全和进度得到了保证！下面对于CFG桩复合地基的施工工艺作出以下见解。
四、CFG桩复合地基的施工技术要点
（1）施工工艺流程图
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图3、CFG桩复合地基的施工工艺
（2）CFG施工准备
1）测量及施工场地准备：施工测量严格按测量规范要求进行，所有测量仪器都进行校核与检定，保证测量精度，桩芯混凝土浇灌至设计桩顶标高以上0.5m（桩头凿除高度），场内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测，严禁使用侵
蚀性水作为施工用水。施工场地具备三通一平条件。
2）物资准备：材料的取样试验工作已经按规范要求完成，全部采用试桩所选用
的混凝土材料。
3）技术准备及试桩：施工设计图纸及有关施工资料到位后，组织技术人员进行图纸复核，组织有关人员培训、学习相关技术规范及施工细则、设计文件，做好施工前的技术准备工作。根据施工图，技术人员要进行技术交底。交底内容包括：
施工方法、施工工艺、施工安全、机械使用等。CFG桩施工前进行配合比试验，以确定混凝土配合比，C25桩体混凝土试件标准养护28天后，标准立方体无侧限抗压强度不小于25MPa。C20标准立方体无侧限抗压强度不小于20MPa。施工前进行成桩工艺试验，每工点不少于3根桩，以复核地质资料及设备、工艺、施打顺序，确定混凝土配合比、坍落度、泵送时间、拔管速度等各项工艺参数。根据之前的试桩参数如下：试桩检测完成后得出各施工工艺参数和控制标准：长螺杆机械型号：BL23；混凝土输送泵型号：SY5271THB（60m3/h）；钻进地层进尺速度：0.9～1.2m/min；钻进机械电流控制：80～120A；提升拔管速度：1～2m/min（连续灌注）；泵压控制：6～9Mpa；混凝土坍落度：180±20mm；抗浮桩钢筋采用后插工艺：采用送桩器和人工配合振动下沉。
（3）长螺旋钻机施工
1）钻机就位。将钻机移至将要施工的桩位，利用四脚升降支腿将钻机调平，保持钻杆垂直度。使用全站仪对场地内控制桩位进行放测，然后利用钢尺逐一将每个桩位放出，采用竹签和白灰做出标记。将螺旋钻杆桩尖对准桩位后开始钻进，严格按照试桩得出的电流值来控制钻进速度。根据长螺旋杆回旋出的土质核对现场实际地质情况，严格按照电流表的读数和桩机本身的反应来判断桩底是否进入持力层。钻进过程中现场盯控技术员认真填写CFG桩施工记录表。
2）钻机钻孔。将钻机移至将要施工的桩位，利用四脚升降支腿将钻机调平，保持钻杆垂直度。将螺旋钻杆桩尖对准桩位后开始钻进，严格按照试桩得出的电流值来控制钻进速度。根据长螺旋杆回旋出的土质核对现场实际地质情况，严格按照电流表的读数和桩机本身的反应来判断桩底是否进入持力层。钻进过程中现场盯控技术员认真填写CFG桩施工记录表。
①当钻至设计标高后，停止下钻，保持当前转速两分钟，然后先将钻杆提升0.5m
左右，
②开始连续灌注桩身混凝土，将钻杆按照试桩得出的提升速度缓缓提升，混凝
土灌至较设计桩顶标高出50cm时，停止灌注。
③钻头拔出后，立即吊入抗浮锚筋（抗拔桩）。
④按试验配合比要求进行配料，每罐料坍落度控制在160～200㎜。具体搅拌及运输时间由混凝土公司集中进行控制。混凝土泵送以前，应首先开机用水湿润整个管道，首浇之前用1m3水泥砂浆使管壁处于润滑状态，方可进行第一根桩的
砼输送。
⑤成孔。钻孔先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移。根据钻杆上的进尺标记，成孔达到设计标高时，停止钻进。为加强工程地质复核，加密设计地勘断面，在施工前先在规划好的断面位置进行地质复核，并进行详细记录绘制成地质纵断面图，作为施工参考；或在一定区域范围内第一个孔进行地质复核，作为本区域CFG桩施工的依据。在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值，作为地质复核情况的参考，桩尖必须钻至持力层上并保证有效设计桩长。
3）灌注及拔管。钻孔至设计标高后，停止钻进，开始泵送混凝土料，每根桩的泵送量应不少于设计灌注量。长螺旋钻孔成桩边灌注边提钻，泵送量应与拔管速度相配合，保持连续灌注，均匀提升，提升速度不得大于砼灌注速度，防止发生缩径、断桩。做到钻头始终埋入混凝土内1m左右。注浆时，必须注满桩孔，观察到砼浆溢出地面后才能停止注浆。灌注成桩后，桩顶盖土封顶予以保护。
4）移机。上一根桩施工完毕，钻机头进行保护，移位，进行下一根桩的施工，施工时由于CFG桩排出的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动，因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对下一桩位进行复核，保证桩位准确。施工必须按照横向和纵向隔桩施工。
5）现场试验。对于每罐混凝土料，试验人员都要进行坍落度的检测，合格后方可进行混凝土料的泵送，在成桩过程中抽样做混凝土试块，每台班做1组试块，测定其标准养护28天抗压强度。
6）清理桩头。清土包括CFG桩钻孔弃土清运和保护土层清运两部分，在CFG桩施工中，由于采用排土成桩工艺，其出土量取决于桩长和桩间距。一般采用人工清运的方式以防止对桩体和桩间土产生不良影响。CFG桩成桩后达到一定强度（3～7天）时，开挖表土先找出桩顶设计标高，然后人工用钢钎等将多余桩头凿除，严禁用挖掘机抓斗触碰桩头，以免造成浅层断桩。截桩时不得造成桩顶设计标高以下的桩体断裂和扰动桩间土。
7）桩顶复合处理措施。CFG桩经质量检验合格后，桩顶填筑褥垫层（桩顶砂石褥垫层厚300mm，为级配碎石垫层，比例为 5：3：1：1[碎石(1~3cm)：圆砾：中粗砂：水]）。
8）检测。复合地基检测必须在桩体强度满足试验荷载条件时进行，一般在施工完成28天后，进行桩身质量、单桩及复合地基承载力检测。承载力检验采用复合地基载荷试验，试验总数为总桩数的0.5%，且每个单体工程复合地基承载力实验数量不少于3点。单桩采取静载，试验总数为总桩数的0.5%，低应变为总桩数的10%。(详见CFG复合地基检测方案)CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法应符合下表的规定。
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CFG桩施工完成并检测合格后，按要求设置沉降、位移观测设备及时进行沉降、位移观测，观测结果纳入施工竣工文件。
五、结语
首发区旋挖桩在施工完毕后，施工单位积极与项目参建各方沟通建议后期楼栋基础形式修改为CFG桩。根据上述情况可得出以下几点：
1.CFG桩相对于旋挖桩可达到每平方米节约建设成本柒佰元。
2.旋挖桩在岩溶地质地形条件下每天可施工40~60米，CFG桩在在岩溶地质地形条件下每天可施工700~800米。综合考虑两种桩型的桩间距后，在岩溶地质地形条件下CFG桩可缩短旋挖桩施工工期的30%。
3.对比两种桩型所使用的施工机械，旋挖钻机运行重量可达80~125吨，CFG桩使用的长螺旋钻机仅为35~40吨。相比CFG桩在岩溶地质地形条件下更加保证施工安全。较好的解决了因溶洞坍塌造成安全事故，造成人员、机械不可逆转的伤害以及对工期的不利影响的难题。
本文主要针对在岩溶地质地形条件下通过现场实际施工所反馈的情况进行旋挖成孔灌注桩和CFG桩的对比进行研究策划、实施、调整、总结，进行技术工艺及施工经验的整理汇总，取得一定的技术、施工成果。可达到节约建设成本、缩短施工工期、保证安全质量，为今后类似项目提供借鉴、参考的依据。