岩溶地区桩基础施工问题及处理措施

吕付玉

摘要：本文结合工程实际情况，对岩溶地区某高压输电线路工程桩基础施工遇到的钻孔漏浆、地面开裂等问题进行分析，针对漏浆问题提出了改进的回填粘土处理方案，并对围堰地面开裂问题分析开裂原因，确定经济合理处理方案，供相关工程参考。

关键词：岩溶地基，桩基础施工，钻孔漏浆，地面开裂

1 引言

中国岩溶地区分布范围广泛，约占国土面积的三分之一，而以桂、黔、湘、赣、川、滇、粤、鄂等省（区）最为发育[1]。岩溶发育对地基稳定性造成严重影响，引发地基下沉、不均匀沉降甚至倾覆等地质灾害，如位于广州市白云区某220kV架空线路工程，在基础施工过中水位突然下降，2至4分钟后钻机倾倒，钻孔现场塌陷成一个深4.8m、直径22m的大坎。接着陆续发生多次不同程度的塌孔事件，施工人员马上回填砂土。在回填土夯实后的地基进行施工，再次发生塌孔情况[2]

近年来，随着电网建设的飞速发展，岩溶塌陷对输电线路塔基稳定性的影响问题日益突出。本文针对肇庆市某220kV线路工程施工过程中遇到的桩孔漏浆、地面开裂等地质问题，分析问题原因并给出经济可行的处理方案，供相关工程参考。

2 工程概况

某220kV架空输电线路位于广东省肇庆市鼎湖区，沿线地貌主要为冲积平原，现场分布鱼塘、水田等，上覆地层主要为第四系淤积土、粘性土、砂土层，沿线地下水主要为上部土层孔隙水和基岩裂隙水，属潜水型；主要靠大气降雨及地表径流补给，排泄途径为大气蒸发及流向低处，地下水位随季节变化而变化的，地下水埋深较浅。

在施工图详勘阶段，按照一塔一孔进行地质超前钻勘察时，11基塔位中有4基发现有土洞，2基发现有溶洞，土洞、溶洞高度在0.6m至5.9m之间，其中NA6号塔位发现有多层溶洞现象。出现岩溶问题的塔位占总塔位数的55%，根据钻孔见洞隙率及基岩面高差等标准，判定岩溶发育程度为岩溶强发育。为保证设计施工安全，对已发现溶洞或者土洞的塔基，均按"一桩一孔"的密度进行补钻；对未发现岩溶现象，但是基岩面以上土层不稳定的塔位，也按"一桩一孔"的密度进行补钻验证。对地质钻探揭露的土洞、溶洞埋藏较深，上覆粘性土层稳定性较好的塔位，仍采用浅基础或摩擦桩设计方案，对基岩上覆土层不稳定的塔位，采用嵌岩桩基础设计方案，桩端持力层满足稳定性要求。

在基础施工过程中，发生了漏浆、塌孔、掉钻、地面开裂以及混凝土超灌等问题，经过分析出现问题的特征，有针对性地确定处理方案，在确保施工安全和地基稳定的前提下，尽量节省施工时间和投资费用。

3 桩孔漏浆塌陷处理

NA3塔位为J2型转角塔，右转35°50分，基础为单桩连梁，桩径1.2m，埋深19m。NA3-Ⅱ腿超前钻揭露地质情况依次为：填土、淤泥、可塑粘土、硬可塑粘土、微风化石灰岩，基岩面深度18m，顶部岩面有溶蚀痕迹，未见溶洞或土洞。

NA3-Ⅱ腿桩基采用冲击钻成孔施工工艺，入岩深度1m。开钻后施工至18m时遇到较小土洞，但并未发生漏浆现象。继续冲击至19m深度时开始漏浆，在有大量池塘水渗入的情况下，孔内水位最大时约在地面以下8m，并且水位波动较大。

3.1 漏漿分析及处理措施

次日上午，经设计、施工、监理现场查看，结合地质情况，认为发生漏水问题的原因为基岩顶面溶蚀裂隙在泥浆压力下形成贯通通道导致漏水。距离NA3-Ⅱ腿左侧约7.5m位置的超前钻揭露16.9m至18.3m为土洞，从漏水量分析，本腿溶蚀裂隙与土洞之间已经相互连通，导致漏水量较大。

经研究，原回填粘土方案无效的主要原因为填土速度太慢，粘土随水流流失。为解决以上问题，可采用以下方案[3]：一、采用沉放钢护筒方案，制作高2～3m的钢护筒，振动沉放至漏浆部位；二、采用粘土回填方案，将粘土装入蛇皮袋之后回填，防止粘土过多流失。

对于方案一，钢护筒需要联系工厂制作，周期较长，沉放钢护筒施工技术要求高，不容易处理，考虑现场已经出现塌孔，时间紧迫，排除方案一。对于方案二，施工单位提出，粘土装袋需要时间太长，现场孔口已经出现塌方，施工时间无法满足。经多方案必选，考虑现场实际情况，采用改进的回填粘土方案，具体如下：

（1）采用挖掘机回填，提高回填速度，减少粘土流失量；

（2）粘性土中加入一定量的片石（并拌适量水泥），减少粘性土的流动性。

经回填8立方碎石土、8立方粘性土后，漏水现象逐渐终止。回填后检测填土深度，发现桩孔内回填土距地面高度约9m，而按照回填土的方量折算应回填至地面以下5m位置，说明回填过程中仍有较多的粘土随水流流失，也有可能是桩孔下方有塌孔现象。

3.2 桩基稳定性分析

本塔位各腿超前钻揭露，基岩以上部位为可塑状粘土层，厚度在7m～10m范围，基岩面深度在18m～19m范围，土洞见洞率25%，最大高度1.4m。基岩面起伏不大，上覆土层稳定性较好，可以采用原基础设计方案继续施工[4]，但应做好以下施工措施：

（1）加长钢护筒，护筒底部埋入原状土以下约0.5m，护筒周围填土并夯实，防止孔口坍塌；

（2）桩孔回填粘土后，重新施工应控制冲程不应过大，约为0.5～0.8米（先不进行泥浆循环），穿过土洞后可恢复到正常冲程。

（3）对可能发生漏浆的塔位，应提前准备好粘性土，发生漏浆后及时回填，防止发生塌孔问题。

4 地面开裂问题处理

NA4塔位于路边的鱼塘中，因跨越要求铁塔总高达85m，基础占地面积较大，鱼塘围堰边长达22m，高度3m～4m，基础及围堰布置情况如图1所示。基础采用单桩钻孔灌注桩基础，桩径1.4m，冲击钻成孔施工工艺，施工顺序为Ⅱ-Ⅰ-Ⅳ-Ⅲ腿。在Ⅳ腿基础施工至18m深度时，围堰顶面填土出现多道裂缝，裂缝宽度约1cm，走向大致与道路方向平行。因距离本塔位约30m外的旧线路施工时，曾经出现整体塌陷、钻机陷落情况，为保证施工安全，施工单位及时停工并将Ⅳ腿用粘性土回填。

图1 NA4基础布置图

4.1 地面开裂原因分析

NA4全塔共布置7个超前钻孔位，其中Ⅰ腿未发现溶洞或土洞；Ⅱ腿15m深度处发现0.9m高土洞（软流塑粘性土填充，无漏水）；Ⅲ腿20m深度处发现2.1m高充填溶洞；Ⅳ腿19m处发现2.6m高溶洞（流塑粘土填充，漏水）。自围堰顶面算起，各腿基础下回填土及淤泥层厚度为2.9～5.2m，其下为可塑状粘性土，黏土层厚度均超过10m。

结合地质情况及裂缝分布特征，笔者认为裂缝的出现与地质塌陷无关，出现裂缝的主要原因为：

（1）围堰下方淤泥层厚度不均匀，靠近道路时淤泥及填土层厚度较小，靠近鱼塘中间的淤泥及填土层厚度较大，在施工振动及回填土自重压力下，靠近鱼塘中间填土的沉降较大，而靠近道路的回填土沉降较小，故而出现与道路方向大致平行的裂缝；

（2）鱼塘围堰采用水泥沙包砌筑，中间回填碎石土。因水泥沙包直接砌筑于塘底淤泥層上，其抗滑移性能差，在施工振动作用下围堰在填土的被动土压力作用下，向塘中间方向滑移，导致填土裂缝的出现。

4.2 地面开裂处理方案

虽然本塔位岩溶见洞率较高，但是基岩面以上均有超过10m厚度的可塑状粘性土，地基整体稳定性较好，出现整体塌陷的概率很小，采用原桩基设计方案可行。为控制围堰填土的裂缝情况，在围堰的边缘打一排松木桩，防止鱼塘围堰向临空面滑移失稳，并要求施工时控制冲孔冲程，减小施工振动的影响。

5 总结

本文针对肇庆市某220kV架空输电线路施工过程中遇到的漏浆、塌孔、地面开裂等问题进行分级和处理，对于漏浆问题，对回填粘性土的方法进行改进，避免了采用钢护筒或者注浆加固等施工难度大、成本较高的处理方案。对围堰地面开裂问题，根据原地质及地形情况，结合裂缝发展方向，分析裂缝出现的具体原因，有针对性的进行处理，避免不必要的投入。

采用以上处理方案，合理地控制了工程进度和工程造价，施工按时完工，投产至今运行稳定。

参考文献

[1]潘健等， 广州市白云区岩溶塌陷风险初探. 岩土力学， 2013（09）： 第2589-2600页.

[2]李文丽， 石灰岩地区铁塔基础设计和施工的探讨. 广东输电与变电技术， 2010（05）： 第59-61页.

[3]肖剑秋， 浅谈岩溶发育地区大孔径深水桩基础施工. 公路， 2009（07）： 第109-114页.

[4]中华人民共和国国家标准编写组， GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范. 2011， 北京： 中国建筑工业出版社.