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摘 要：以肇庆市高要区新建大湾绿色水厂工程项目TK103#桩基础施工为例，结合现场部分岩溶地区的复杂工程地质状况，探讨了岩溶地区旋挖钻孔灌注桩的实施应用，针对其施工工艺特点采取相应的质量控制措施，避免不良地质条件对桩基础质量的影响，为类似岩溶地区的桩基础施工提供一定的借鉴意义。

关键词：岩溶地区；旋挖钻孔灌注桩；施工工艺； 质量控制；

0 引言

在我国岩溶地区的面积占到领土面积的30%左右，广泛分布在我国南方省份，其中云、贵、川、广西几省发育最为丰富[1]，广东属肇庆地区较为广泛，如肇庆七星岩有大片的喀斯特溶洞地貌。它由岩盐、大理岩、石膏、白云岩、泥灰岩、石灰岩等可溶性岩层在水的作用下，逐渐变化而成的的溶洞、溶沟、石芽、钟乳石、漏斗等奇特地貌。岩溶地质状态下的工程实践项目不在少数，岩溶地区形成的的洞穴、沟槽、裂隙、地下暗河等岩溶地貌都是不良地质表现形式，进而会引发地基基础承载力不足、地基不均匀沉降、滑塌、崩陷或变形等破坏，影响地面构筑物的正常使用。旋挖钻孔灌注桩作为近些年来广泛应用的一种桩基施工工艺，凭借其成本低、效率快、污染小等优点正在被广泛的应用。由于岩溶地区地质情况的特殊性，随着在岩溶地区大规模的应用，其伴随而来的问题也日益突出，如钻孔倾斜、漏浆、塌孔等质量事故，影响桩基础承载力。严重时会出现质量隐患，甚至会造成重大的安全事故。

1 工程概况

本项目属于市政工程，厂址位于大湾镇以北沿西江上游约3.8km处，高熊村北侧。用地面积128000平方米，建筑面积23490平方米，主要建设水厂1座，取水泵站1座，配套输水管线80.3公里，具体工程内容包括： 取水泵站工程、原水管线工程、常规净水工程、排泥水处理工程，生产、管理附屋设施，及相关配套设施等，项目供水量为45万吨/天，分三期建设，每期供水规模为15万吨/天。地处于高山峡谷冲积平原地带，原始地貌属剥蚀残丘地貌与冲积平原地貌。局部地区伴有溶洞。根据地勘报告，钻孔遇岩溶洞5个，溶沟溶槽发育，基岩面相对高差大多介于1～5米之间。

2 岩溶区旋挖钻孔灌注桩施工工艺

2.1 岩溶地区施工影响因素

岩溶区域旋挖施工的主要影响因素如表1所示：

结合岩溶区域对桩基础施工影响因素，施工有以下难点：

1、岩溶区域一般土层结构复杂，场地土在厚度、分布及组成方面差异较大，溶洞多，在桩基成孔过程中容易造成塌陷从而导致地面沉陷等现象，对施工有较大影响。同时由于其存在大量裂隙、溶槽甚至地下暗河湿法成孔过程中容易漏水漏浆，可能引起严重塌孔甚至引起地面塌陷。

2、岩溶孕育广泛，桩基成孔难度高。岩区内部土洞、溶洞等发育深度较大，稳定性较差。孔内有钟乳石、沟槽、孤石、半边洞等，岩面倾斜、陡坡、不规则等复杂情况。在施工时容易埋钻、卡钻、掉钻，造成塌孔、斜孔、弯孔等情况。

3、钻机在钻进时，容易发生塌孔，穿孔；孔桩清渣、换浆时泥浆密度下降、粘度降低，又容易引发塌孔事故；由于具有大量裂隙、溶槽甚至地下暗河，存在混凝土流失等问题从而导致严重后果。

2.2 旋挖钻孔灌注桩施工流程

施工现场岩土构成为素填土层、红粘土层、强风化泥质白云岩，中风化泥质白云岩，且桩基础数量大工期紧，地下水位较高，故本项目桩基础施工采用旋挖钻孔灌注桩泥浆护壁成孔方式作业。湿法旋挖钻施工工艺流程图如图1所示。

2.3 岩溶地区穿越溶洞旋挖钻孔灌注桩施工常用处理方法

桩基础施工常用穿越溶洞时的处理方法有回填法、注浆法和钢护筒跟进法[3]。

回填法适用于溶洞发育完整，但内部无填充物，裂隙地下水流通小等的地质情况。首先采用钻机成孔，采用从上至下步骤，将溶洞用材料填充完毕，并回填夯实直至满足设计要求。

注浆法适用于溶洞岩体破碎，溶洞内充满流塑状填充物。首先将注浆管插入溶洞底部，通过加压注浆使浆液到达孔口，且孔口饱满不再下降，待浆液达到一定强度后通过取芯进行填充效果检测。满足其设计强度后方可继续施工。

钢护筒跟进法适用于溶洞与周围溶洞连通或溶洞尺寸大易发生漏浆，且可防止钻孔过程中钻孔倾斜。当采用钢护筒跟进法时必须结合实际地质条件及溶洞发育情况，过程中可以和注浆法或回填法配合使用[4] 。

2.4 旋挖钻孔灌注桩穿越溶洞技术施工要点

本项目根据地勘报告溶洞深度采取穿越溶洞的处理措施：

1、溶洞高度小于1m的处理措施

到达溶洞顶部之前控制钻机转速，低速钻进。当钻头刚好钻穿溶洞顶时，马上提升钻头。同时要保持泥浆水头，防止埋钻现象，对有明显漏浆的桩孔，向孔内投抛填粘土、片石等方法，填至洞顶部1m左右，并利用钻头反复挤压使孔壁密实，达到堵漏、堵塞小裂隙漏水的效果。

2、溶洞高度在lm～3m的处理措施

由于溶洞高度较高，仅采用抛填法护壁条件难以维持，此种情况下应选用回填法，可向孔内抛投碎石、沙混合料和低等级的水泥砂浆，停钻后待强度到达2.5MPa后可继续钻进，对于没有填充物的溶洞，可以先拋入块石，然后用素混凝土灌满，待混凝土稳固后穿过溶洞。

3、溶洞高度大于3m的处理措施.

首先旋挖钻机正常钻进到距离溶洞顶板上易塌孔覆盖层下0.5～1m左右后，再将钢护筒下沉到钻孔底部位置。控制钻机转速低速钻进，穿透洞穴顶部，此时应及时将钻头提起，对有明显漏浆的桩孔，向孔内投抛片石和粘土块，回填至溶洞顶部 0.5～1m，下钻头反复挤压使孔壁密实。后再继续低速钻进，穿过溶洞底后下沉护筒至溶洞底0.5～1m以下，然后再正常钻进成孔。

3 旋挖钻孔灌注桩施工

3.1 施工前准备

1、熟悉场地地质状况资料，对施工过程中的溶洞情况，制定了针对的处理方法，编制施工专项方案、施工应急预案获审批通过。对项目部相关管理人员和旋挖桩机班组操作人员进行了安全技术交底。定位放线工作已完成，桩位已复核。

2、按照施工方案现场设施、供水、供电、临时道路已完成、场地已进行压实平整。黏土和片石、块石、标准节钢护筒等物资准备就位，钢筋笼制作验收完成。

3、旋挖桩机、挖机、汽车吊、振动锤、水泵等设备械进行调试验收完成。

4、泥浆池已验收，相关安全文明、环境保护等措施已就绪。

5、施工前进行了试桩。

下面就以本项目TK103号1.0m桩径的桩孔旋挖钻机施工为一个代表例子，说明本项目孔桩施工穿越溶洞的具体处理措施：

1、再次复核桩位，校核旋挖钻机钻杆垂直度后，安装高 3m 直径为 1.2m 的钢护筒开孔，上沿露出地面 0.3m。

2、旋挖钻机在泥浆护壁下正常钻进，过程中时刻注重垂直度，钻进至13m位置。检孔器验孔，满足倾斜度要求后，钢护筒跟进。

3、控制钻机转速低速钻进，穿透洞穴顶部，提起钻头，并补充泥浆维持孔内水头。同时向孔中投入片石、粘土等，然后用钻头轻轻冲击回填物，将其挤入溶洞内，反复操作至泥浆不再流失。

4、继续转进钻进至24.9位置，重复步骤3进行处理。

5、继续转进钻进至28.3位置，检孔器验孔钢护筒跟进。效验持力层岩层状态和深度，满足地勘、设计要求后终孔。

6、过程中随时观察泥浆情况、及时发现勘察中未发现的裂隙，并进行处理。对施工过程进行记录。

3 质量控制要点

在岩溶地区，旋挖钻机施工中会出现一些问题，如桩位偏移、孔底的沉渣过多、桩身混凝土强度不足等。针对以上问题，采取的质量控制措施有如下几点：

1、护筒埋设必须位置准确、放置稳定、保持垂直。护筒孔径比实际桩径大200mm采用8mm厚钢板制成，若遇到较深溶洞，回填法达不到控制要求时，采用钢护筒跟进法施工。钢护筒节与节之间采用焊接方式连接，确保所有护筒在轴线重合且连接牢固密实不漏浆。在钢护筒跟进时，其垂直度偏差应≤1%，并控制好岩面接触孔隙[5]。

2、泥浆池制备足够数量符合要求的泥浆，清水严禁用于开钻。钻进过程中，带出的泥浆，必须进入池沉淀。泥浆比重和含砂率应符合规范要求。

3.对非钢护筒做护壁跟进施工的孔桩，需严格控制泥浆浓度及清孔时间，防止由于清孔时间较长，导致沉渣再次到达桩孔底部，成为永久性沉渣。清孔时应采用清孔钻头进行清渣清孔，严禁继续往下开挖。清孔符合规范后当即吊入钢筋笼，过程中谨防剐蹭护壁。吊放完成后立即二次清孔，满足规范要求后连接导管，导管应连接紧密试拼、试压合格，需检查混凝土坍落度、和易性后方可使用。

4.导管首次埋入混凝土灌注面下必须大于 0.8m，导管埋入混凝土深度宜为 2～6m。不得将导管提出混凝土灌注面，并应控制提升导管速度，并由专人测量、计算导管埋置深度及内外混凝土面的高度差，填写水下混凝土灌注记录表；保证最后的混凝土灌入量，超出灌注高度不少于0.8～1.0m。

4 结论

本项目按规范要求进行钻芯取样（包含勘察报告全部遇岩溶孔桩），其中I类桩比例达95%，II类桩比例5%，无III、IV类桩，桩长、桩身混凝土完整性、混凝士强度和桩底沉渣厚度均满足设计及相应规范要求。说明本项目旋挖钻孔灌注桩施工工艺及质量控制措施是成功可行的。

通过对本工程实例的分析和研究，总结了岩溶条件下旋挖灌注桩的施工工艺和质量控制要点，为岩溶地区旋挖灌注桩的施工提供了一定的参照，预防并能减少事故的发生，确保了桩基施工的安全以及施工的质量，缩短施工工期，具有显著的经济效益。

参考文献

[1] 刘之葵，刘宝臣，曹平.岩溶地区岩土工程技术现状评述[J].地下空间与工程学报，2007，3（3）：581 -586.

[2] 王伟. 岩溶区溶洞型桩基承载机理及溶腔整治技术研究[D]. 2019.

[3] 林伟， 阮永芬， 高春钦，等. 岩溶地区旋挖桩施工质量控制措施研究[J]. 施工技术， 2018， 47（S1）：102-104.

[4]朱艳嫦. 复杂地质条件下桩基施工关键技术研究[J]. 建材发展导向， 2018， 016（006）：240-241.

[5] 李修虎. 桥梁桩基在岩溶地区的施工技术探究[D]. 安徽理工大学， 2014.