余文涛
武汉安居工程发展有限公司, 湖北省武汉市 430014
摘要：岩溶地区的地质结构复杂，岩溶面积大发展，地表水浅地下暗河交错，洞穴比邻出现。溶洞内填充物复杂，空洞可能成串出现，传统的机械冲孔施工方法不能实现冲孔桩基通过多层溶洞的施工目的，必须进行有效的地基处理和桩基施工技术干预，才能妥善解决工程中的问题和缺陷，为工程顺利实施提供必要的条件。本文基于岩溶地区大直径冲孔桩的施工技术要点展开论述。
关键词：岩溶地区；大直径冲孔桩；施工技术要点
引言
在岩溶地区钻孔灌注桩施工过程中，往往存在多层溶洞。应根据溶洞大小和厚度的不同相应的采取对应的施工工艺，保证施工的顺利进展。
1岩溶地区冲孔灌注桩施工特点
(1)冲孔过程中遇到溶解岩、裂缝带、破碎岩石时，保护泥浆快速流失，此时如果不及时补充浆水，孔内液面下降，从而导致扩张孔、塌陷孔、掩埋等现象，严重时甚至导致表面大面积坍塌。(2)可溶性基岩中石灰岩的强度高，因此成功的难度大，冲击力大的话，不仅会穿透溶解层，还会在桩直径外的溶洞地区形成负压，在浇筑桩身混凝土时容易造成质量缺陷。(3)受局部溶解岩的影响，桩直径范围内的地质结构非常复杂，变化不定，纵向、侧向起伏大，有基岩反露头现象，冲孔过程中容易发生卡钻、桩孔倾斜、部分弯曲等现象。(4)在地下水丰富的岩溶地区，孔底因大量水涌而加大孔底残渣的控制难度。(5)如果桩端持力层是基岩，而基岩的顶部是岩溶洞或岩溶发育带的主要分布部分，地质勘探阶段对桩端以下的溶洞没有完全阐明，如果洞顶厚度较小(持力层厚度不足)，则桩基施工和使用的安全风险较大。
2溶洞对桩基施工的影响
该项目溶洞分布表现为单孔体积大、分布范围广、局部集中等特点，针对溶洞发育情况的模拟结果，计算出溶洞体积达到1600m3，3号楼区域及周边成片溶洞占地面积达到3200m2，对桩基施工造成重大不利影响。桩基冲孔过程中，如遇到溶洞严重漏水，会导致泥浆液面迅速下降，低于钢护筒底标高，从而造成严重塌孔、地面塌陷甚至埋钻的事故发生。1200mm和1400mm的大直径桩锤重量超过6t，如遇到无填充或半填充溶洞，在击穿溶洞顶岩层时，重锤会自由下落，造成卡钻甚至桩机失稳，对施工人员的生命安全造成伤害。成片贯通的溶洞区域内，不同桩机施工时会出现严重的塌孔和串孔现象，造成桩基施工安全和成桩质量的问题。溶洞区域采用回填处理后桩身夹渣量会显著增加，水下混凝土浇筑时也会出现漏浆的情况，对成桩质量造成影响。水下混凝土浇筑时，如果因为溶洞回填后侧壁强度不够，而混凝土产生的侧压力和冲击力比泥浆产生的侧压力大，会导致溶洞护壁坍塌，混凝土流失，造成断桩等问题。
3施工过程控制
3.1工程前期准备工作阶段
为准确放线工程桩位，需根据工程设计采用交会法布设基线控制网；桩锤和钢护筒的加工严格按照桩径设计，钢护筒的厚度一般保持在10 ~ 12毫米；打桩装置成功安装后，为了适应桩位的平稳准确移动，需要在其滚轮下铺设枕木。
3.2桩位冲击成孔
采用冲击成孔设备能有效保证桩孔垂直度，但对于洞顶厚度较小或洞顶存在破碎岩时，往往对于判断入岩深度存在一定偏差。对于倾斜岩面，还应结合地勘资料适时调整冲程，确保入岩深度满足设计要求。施工现场应准备片石，遇到溶洞泥浆液面会迅速下降，发现漏浆后应结合地勘资料判断溶洞大小，相应地采取抛填片石或灌注混凝土的方式结合冲击钻锤击封堵，对于较大规模的溶洞，也可采用下超长钢护筒的方式进行封堵处理，以确保成孔质量。对于同一楼栋的桩基施工顺序，应根据地勘资料将桩位处溶洞大小、形态进行归类，提前预判抛填片石或者灌注混凝土的体量，选择最优的施工顺序，做好桩基施工应急预案。成孔后应及时完成第一次的沉渣清除，便于控制桩底沉渣厚度，确保桩基桩端承载力。
3.3钢筋笼吊放
在提升钢筋笼框架之前，为了确保钢筋笼保护层的厚度符合要求，根据设计规定，在钢筋框架周围焊接钢筋，或者将砂浆垫绑起来。在吊装过程中，将钢筋笼对准孔后，慢慢平稳下沉，下沉到设计位置时，立即固定钢筋笼，防止浮动现象。钢筋笼吊装过程中应注意以下三点:①为了防止钢筋笼吊装过程中变形，抬起时上吊点要在扁担梁下挂两个吊索，下吊点要用吊索，吊架点要安装吊索捆绑和悬木靠垫。②在提升过程中，首先要抬起上吊索，再抬起下吊索(形成斜吊索)，在加强固定架底部完全脱离地面的情况下，向上吊索点，直到加强固定架垂直为止，然后移除下吊索点和木垫，将加强固定架垂直抬起并安装在孔内。③在钢护筒中焊接钢筋笼限制骨架，防止在混凝土灌注过程中出现钢筋笼漂浮现象。
3.4水下混凝土的浇注
为防止钢筋笼吊放过程产生新的孔底沉渣，应在混凝土浇筑前进行二次清孔。水下混凝土的强度等级应严格按照设计要求相应提高配比强度等级。完成二次清孔后，在孔顶入口处用方木做井架，安装导管。导管用法兰连接，导管下入口的悬空高度约为0.5米。在水下混凝土灌注过程中，导管底部的埋深必须超过0.8米。混凝土储备可以根据桩基的直径计算，连续灌注时埋管深度应达到2.6米，混凝土灌注面应达到设计桩高度1.2米或更高，以便于观察成桩质量。应记录实际混凝土灌注方量，实时计算充盈系数以辅助判断桩身完成质量。
3.5安全及应急措施
溶洞区桩基施工过程中，周边5m范围需用警戒线分隔，并安排安全员负责此范围内的安全监视，禁止非施工人员进入。在桩机冲孔过程中，需密切监视孔内情况及桩机的位置及倾斜情况，一旦发现严重塌孔或者桩机位置变化较大甚至桩机出现明显倾斜，马上停止冲孔，同时疏散施工人员。待项目部联合业主、监理、设计及勘察等五方单位召开专项会议讨论解决措施后，方可继续进行桩基施工。
4施工控制要点
在施工过程中针对不同的溶洞，采取相应的施工技术。一般来说，充填材料和数量是根据地质报告和洞穴周围环境确定的。一般来说，这些材料是碎石和优质粘土。碎石为花岗岩，粒径25~80cm，强度15~20MPa，料量比3：1。搅拌过程中注意泥浆比重。对于倾斜岩面地质洞室，在施工过程中容易出现偏锤现象，常采用孔内抛石的方法填充洞底，以进行锤击校正，保证冲孔安全。施工过程中出现偏锤现象，应及时处理，否则可能会出现偏孔、卡锤等严重后果。
岩溶地区的桩身混凝土浇筑过程中，也可能出现漏浆现象，是因为混凝土质量高于泥浆质量，其自重产生的侧压力和端部压力可能会冲破成孔过程中未发现的溶洞薄壁。一旦发生漏浆事件，因结合地勘资料分析漏浆原因并判断岩溶分布及规模，若与地勘资料不符应及时反馈勘察单位及设计单位，尽快协商拿出解决方案后再进行施工。需要指出的是，若采用钢护筒处理，其实施方案的原则是将钢护筒沉到岩面，防止岩面以上砂层、土层在击穿溶洞时塌陷，用小桩锤采用小冲程穿过溶洞，同时结合毛石或者粘土的回填来进行全填充，再通过抛石、粘土及泥浆等进行溶洞的填充，以达到缩小溶洞壁间孔隙和使溶洞壁密实的效果，待填充稳固后，再进行冲孔灌注的施工。
结束语
岩溶地区桩基施工的质量控制一直以来都是工程重点，地勘受限于以点概面的特点，往往无法完全揭露工程桩桩位上的溶洞分布情况及规模，给施工造成了一定困难。本文对岩溶地区冲击成孔的过程进行了描述，对施工技术要点也进行了阐述，对实际施工有一定的指导意义，但因岩溶地质情况复杂，桩基施工过程中遇到的问题往往不尽相同，对具体问题应具体分析，选择最合适的施工解决方案，以确保桩基质量。
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