曾桂生 李得超

（桂林矿产地质研究院工程勘察院桂林市541004）（娄底市水利水电勘测设计院娄底市417000）

1 工程概况

临桂县交通大厦工程1#、2#楼位于临桂县世纪大道南侧，地貌上属岩溶盆地地区。1#、2#楼主楼高16层，裙楼高2层，建筑占地面积约3 413.6 m2，总建筑面积25 956 m2，采用框架-剪力墙结构。两栋楼基础采用钢筋混凝土独立基础(局部筏板)和冲孔灌注桩桩基础。冲孔灌注桩桩基础是一柱一桩，设计桩径均为1 200 mm，桩端以较完整灰岩为持力层，桩尖进入持力层深度为0.5 m，设计桩身混凝土强度等级为C25。桩长为（8.5～28.0）m不等，共设计39根桩。

2 工程地质及水文地质条件

地层结构特征：根据勘察报告及桩孔的超前钻资料，场地内有（6～9）m厚的履盖土层，其下为灰岩，地层结构从上至下依次为杂填土、红粘土、中～强风化灰岩、溶洞及微风化灰岩交错，岩溶极为发育，地下岩溶不可预见因素较多，岩溶形态极为复杂。该场地土洞、溶洞发育，尤其主楼部位岩洞最为发育，主要形态表现为溶沟、溶槽、石芽、鹰嘴、溶洞等，其中以溶洞最为普遍，溶洞分布方向呈多方位，竖向单个溶洞最小0.6 m，最大7.0 m，最多为6层串珠现象，连通性强，溶洞充填为全充填、半充填、未充填，充填物为软-可塑状粘土。

该场地地下水属于潜水及岩溶裂隙水，主要受大气降水及渠道等地表水补给，其中土层弱含孔隙水，透水性弱，水量较小；下伏灰岩含裂隙～溶洞水，连通性好，水量丰富，根据抽水试验：单孔涌水量为2.78 L/s，水位降深1.76 m，单位涌水量为1.58 L/（s·m-1），影响水位降深（0.70～0.91）m。稳定水位埋深（0.20～1.00）m，据区域水文地质资料，该地区地下水位年变幅为（1～5）m。

3 施工准备及岩溶处理方案原则

（1）施工设备：采用CZ-30十字型钻头桩机冲孔成桩。

（2）施工工艺流程：测量放线→埋设护筒→桩机就位、泥浆制作→冲击钻进→抽渣→补浆→检孔→清孔→检查沉渣→安放钢筋笼→下导管→灌注水下混凝土。

（3）在每个桩孔上钻进1～3个超前钻孔，钻孔深度进入稳定持力层不小于5 m。主要目的：查明每个桩孔的地层结构及分布特征；查明土洞、溶洞分布及大小、规模、连通程度、充填情况；查明强风化层厚度，溶洞顶板厚度；查明稳定持力层的准确顶面标高及其标准承载力；初步判定地下水类型、大小及流向。

（4）对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。

（5）根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。

（6）对每种处理方案，都要进行仔细地计算，施工前在场地内桩孔外进行溶洞注浆及冲孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。

4 溶洞处理方法

（1）直接回填冲钻法。

对于一些溶槽、溶沟、小裂隙、石灰岩蜂窝状岩溶地层，冲孔时可采取投放片石、碎石夹粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，利用钻头冲击将其挤入溶洞及裂隙中，完成护壁和成孔工作。

（2）钢护筒跟进冲钻法。

对于填充物为软塑状或粘性土溶洞，采用单护筒冲击造浆护壁法成孔；对于填充物为流塑状或较大的溶洞，采用双护筒法成孔。如1#楼CT11号桩采用单护筒法施工，该桩钻头进入溶洞时，首先分层投入粘土和片石，每层厚1 m，用小冲程（0.5 m～1.0 m）反复冲击，将粘土和片石挤入溶洞，并投入水泥烧碱和锯末，增大孔壁自稳能力。另外CT17号桩采用双护筒法施工，该桩桩径1.2 m，桩长23.8 m，上覆土层厚8.5 m，其下为多层分布的溶洞，遇大小溶洞4个，洞高（1.2～4.5）m。首先用振动锤下沉外径为1 400 mm，壁厚（10～12）mm的外护筒至基岩面，以防止孔壁坍塌。其次，当钻穿岩溶顶板时暂停钻孔，将直径为1 250 mm的内护筒沉入岩溶层，随钻孔跟进至稳定岩面，以防溶洞填充物涌入孔内，防止灌注的混凝土流失，并为清渣和清孔创造条件。最后冲钻至设计高程成孔，钢管则留在岩溶内。经过3 h观察，孔底沉碴厚度小于5 cm时，即可停止清孔，灌注水下混凝土。

（3）充填砂石、注浆法。

对于封闭的、比较小的溶洞，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆；若充填物呈松散或软塑状态时，直接注浆固结即可；若充填物已固结呈硬塑状态时，则可以直接冲孔，但需加强泥浆护壁。

如2#楼CT33号桩就是采用该方法，该桩溶洞内无填充物，为2层溶洞，上层溶洞洞高为0.9 m，下层溶洞洞高为2.3 m，首先利用超前钻孔位，放入并固定钢套管，将注砂管与钢套管相连接，在注浆前灌砂。根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律，计算填砂量。若灌入碎石则必须钻一个大孔（直径不小于30 cm）放入钢管并固定，钢管上置碎石料斗，碎石粒径不大于2 cm，投料时振动钢管，以防止堵塞，填充量控制与填砂控制方法相同，最后进行注浆。这样施工的结果是堵住了漏浆，堵住了溶洞，保证泥浆质量且能正常返浆，正常进尺，同时在灌注混凝土时，不会出现大量超灌。

5 主要工程施工技术措施

5.1 塌孔

在石灰岩地区进行桩基施工时，容易发生塌孔现象。由于石灰岩地区地下溶洞裂隙发育且连通性好，当桩孔碰到地下溶洞、溶槽或地下河时，会因泥浆漏失而桩孔内泥浆面骤然下降，孔壁突然失去泥浆静压力的作用而向桩孔内坍塌。如该工程2#楼CT24号桩遇到塌孔，处理方法是采用长钢护筒跟进或立即将桩锤提起，并抛填小石块、粘土块、水泥和锯木屑混合物至塌孔位置以上（1～2）m，反复冲击，待其沉积后重新反复冲击造壁。并向孔内补浆、补水，保持孔内水头。通过采用这种方法顺利处理了该桩塌孔问题。

5.2 桩孔倾斜

桩孔倾斜是指冲孔桩成孔的垂直度不满足规范要求，引起斜孔的原因有：

（1）所用桩锤偏心过大或掉齿；

（2）冲进过程中遇到孤石或障碍物；

（3）桩施工现场地质岩层走向的坡度很大，或孔底土质不均，岩石强度不一；

（4）桩机架在施工中逐渐倾斜。如1#楼CT12号桩桩基施工中遇到倾斜岩面和孤石，出现钻孔速度降低、钻头摆动、偏孔等现象。

采取的措施：当钻头接近倾斜岩面或遇孤石时，马上提出钻头，抛填厚（1.5～2.0）m，粒径为（25～30）cm的片石、粒径为10 cm左右的碎石和粘土块，以45 cm小冲程冲击，待冲到原位后第二次抛填厚（0.8～1.0）m相同配比的混合物，以80 cm的大冲程冲孔，反复进行，直至成孔。

预防措施：不使用偏心过大的锤；定时检查桩锤，发现锤齿磨损严重时及时更换；注意泥浆循环，泥浆比重要适宜；桩机架下面要稳固，防止桩机架在施工过程中移动、倾斜。

5.3 钢筋笼上浮

由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的冲孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。发现钢筋笼上浮，应立即暂停灌注，采取以下措施进行处理。对于钢筋笼上浮在1倍直径以下的可以在采取有效防止上浮的措施后继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼。预防措施如下：

（1）钢筋笼的顶端若在钢护筒范围内，可将其焊到钢护筒上；若在钢护筒以下，则可用钢管套在钢筋上顶压。

（2）当导管底端接近钢筋笼底端时，适当放慢灌注速度，并控制好导管的埋深，以减少混凝土的上冲力。

（3）尽量缩短混凝土的整体灌注时间，若整体灌注时间较长时，应采取措施延长混凝土的初凝时间。

（4）若发现钢筋笼有上浮现象，除了采用钢管套在钢筋上顶压以外，还应提升导管，并放慢混凝土浇灌速度。

6 结语

临桂县交通大厦工程1#、2#楼低应变检测的39根基桩，根据“反射波法”采集的反射波形分析：所测的39根基桩中，推断CT3、CT6、CT25、C26、CT32、CT33、CT39共7根桩桩底局部有轻微缺陷、为Ⅱ类桩，其余32根桩桩身结构均完整、为Ⅰ类桩；所检测的39根桩，现场实测桩身平均波速在（3 130～3 780）m/s之间。所测各桩桩身质量均符合设计要求。

通过对临桂县交通大厦工程岩溶地基冲孔灌注桩施工可知，根据不同的岩溶类型，采用相应的岩溶处理方法，既确保了工程质量、进度，又可以节省投资，不失为岩溶地区冲孔灌注桩施工处理的好方法。

1.史佩栋.实用坑基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

2.陈新胜，顾湘.桩基工程[M].武汉：中国地质大学出版社，1995.

3.叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.