浅析旋挖桩施工技术在岩溶强发育场地的应用

李勇

旋挖成孔灌注桩具有施工效率高、成孔深度大、适应性强等特点，因此其被广泛应用到建筑工程基础分部施工中，研究发现其在岩溶强发育场施工时仍存在较大难度。本文结合本单位承建的昆明某棚改项目旋挖桩施工案例，分析了旋挖桩施工技术在岩溶强发育场地的应用过程，以期为同行提供借鉴与参考。

旋挖桩;后注浆;岩溶强发育;施工技术

桩基工程广泛用于建筑工程中，随着施工工艺的发展，桩基从传统的人工挖孔桩过渡到机械成桩工艺。人工挖孔桩现已很少采用，现阶段只有在不具备机械施工的场地才使用人工挖孔桩。在机械成桩工艺中：长螺旋主要用于土质、砂质地层中的摩擦型桩施工;冲孔桩对周边地质环境影响较大，城区基本不使用;旋挖桩可以适应各种地层的摩擦型桩核端承桩。灌注桩虽然具有良好的适应性，但其在强岩溶发育场地内施工仍然存在很多问题。文章结合项目实例针对强岩溶发育场地旋转桩施工技术进行研讨，总结施工过程中的相关工程经验，用于指导工程施工。

昆明某棚改项目为27层及33层的高层建筑，设计考虑基础采用旋挖桩进行桩基施工。本工程桩长在20～54.1m之间，桩径800mm，属于大直径工程桩。通过后注浆工艺对桩端进行处理，注浆量为3吨。为检测桩基成桩质量，工程桩施工完毕后10%进行钻心检测，30%进行超声波检测。

该地区属于溶蚀盆地地貌单元，微地貌为宝象河河谷及两侧平缓河流冲洪积阶地的河流冲积地貌，盆地南北两侧多为侵蚀溶蚀低山地貌;盆地中部宝象河自东向西流淌。拟建场地及其附近区域历经冲积、洪积等多种地质环境作用形成，地形起伏较小，地形坡度多<5°。根据地勘报告本场地基岩为角砾灰岩、砂质白云岩、白云岩，属可溶岩;场地原始地貌均被第四系土层覆盖，岩溶形态主要表现为：土层中发育土洞;浅部岩溶以溶沟溶槽为主;深部岩溶以溶洞、溶隙为主。岩溶强发育，部分单层溶洞高达20m，且溶洞呈现成串珠状，竖向溶洞发育深度可达50m以上。溶洞内填充有岩砾及流塑状粘土，溶洞自稳性差，被扰动时溶洞将发生坍塌。

勘察场地工程地质条件复杂，垂直溶隙、溶蚀面发育显著，溶沟、溶槽广泛发育，鹰嘴岩现象较多;钻孔见洞率高，联通性好;岩溶发育深度大，岩溶发育等级属强发育。拟建场地地下水富水性好、透水性好、连通性好，水文地质条件复杂，桩基施工过程中受地下水影响较大，尤其是在强岩溶发育地段，在地下水流动冲刷作用下可能造成混凝土离析、流失等影响桩身质量。由于拟建场地岩溶地基的复杂性及勘探手段本身的局限性，施工勘察钻探揭露的地基土分布情况与旋挖成孔灌注桩施工揭露的地基土分布情况存在一定的差异，施工时根据现场实际情况及时做出相应调整。

依据地勘报告工程桩桩端持力层为砂质白云岩、白云岩强度在45.05～161.6MPa之间，工程桩施工桩最大桩长54.1m，综合考虑选择360及以上旋挖机进行施工。地勘报告揭露，该场地上层为圆砾层并伴有流砂，地下水埋深较浅、流动性强，下层基岩内岩溶发育，溶洞内填充有圆砾流塑状粘土，故考虑采用钢护筒+泥浆护壁的方式进行成孔。

通过全站仪测量定位，定位时采用跳桩号的放样方式进行放样定位，保证同一次成孔距离大于6m，以减少后期成孔和混凝土浇筑时塌孔、窜孔发生。所放出的桩位采用A6mm的废钢筋头和小彩旗进行定位，并在小彩旗上标注原地貌标高、建议桩长、桩号的相关信息以方便后期查找。桩中心误差控制在100+0.01Hmm（H为桩顶到地面的高差）以内，护筒误差50mm以内。下护筒时注意复核是否在误差范围内，复核方式如图1所示十字中心配合钢尺进行测量，合格后方可继续施工。

本工程采用化学泥浆进行泥浆护壁，现场采用钢板加工一个40m的泥浆池用于泥浆储存。配置泥浆时先在泥浆池中加入清水，采用烧碱先将水的PH值调到9～10之间，按照泥浆配比加入材料配制泥浆，完成后对泥浆进行养护，养护时间不少于48小时。泥浆配比为：水：钠土：火碱：纤维素：化学泥浆=1m：200kg：5kg：5kg：2.5kg，施工时更具现场情况动态调整。采用泥浆三件套进行泥浆质量控制，泥浆比重在1.2～1.4之间，含沙率0.5以內，黏度18～30s之间，静止24小时后的胶体率大于95%。

针对本场地表层存在土洞情况，采用挖机对旋挖机行走路线进行碾压平整，以确保旋挖钻机就位时其倾斜角不超过4°，并在旋挖机下铺垫一块2m×6m×15mm的钢板，旋挖就位时将两条履带压在钢板上，降低旋挖倾覆风险。旋挖机调整好后进行引孔，引孔1m后将采振动锤将10mm厚的1m直径钢护筒安装到桩孔位置。护筒安装时注意检查其垂直度和安装位置，当垂直度和安装位置不满足要求时，需拔除后重新安装。

护筒安装完成后，旋挖机二次就位进行钻孔。钻孔至护筒底以上1m位置处开始向孔内注入泥浆，若在钻孔过程中发现护筒内存在涌水时，及时灌入配置好的泥浆，确保泥浆面高于地下水位2m以上。钻起钻落时根据现场情况及时补充泥浆，确保泥浆面的高度满足要求。钻孔过程中应该及时检查成孔情况，对发生钻孔倾斜等情况应该及时进行调整，确保桩孔的垂直度。

桩基施工中，桩底的沉渣会影响桩的承载能力，故需严格控制桩底的成渣厚度。本工程为端成桩，桩底沉渣厚度控制在50mm以内。

根据现场施工情况，实际施工桩长和建议桩长基本一致，故本工程钢筋加工笼采用提前加工的方式进行制作，成桩后可直接浇筑混凝土，避免了成孔后还需等待钢筋笼加工，减少成孔到浇筑混凝土的时间间隔，可以有效避免桩孔存在跨孔的情况。长度在20m以内的钢筋笼一次加工成型，超过20m的钢筋笼分段加工，在桩孔位置接长后再安装。桩基桩身保护层采用C14制作保护层，保护层同一截面位置不少于4个，相邻截面间距不大于2m。如图2所示。

声测管采用53×3的钢管制作，底部采用专用封堵接头进行封堵，声测管插入连接套管的深度符合要求，挤压连接前应确保挤压套筒和声测管间连接可靠，浇筑混凝土时混凝土不会进到声测管内。注浆管采用25×3的钢管制作，注浆管间连接需确保其密封性满足要求，保证注浆时不漏浆。注浆管和声测管和钢筋笼同时加工，固定间距不应大于2m，接头位置固定间距不大于1m，加工好后对其进行检查，检查合格后和钢筋笼一起安装到桩孔内。

混凝土采用超流态混凝土，按照水下浇筑工艺进行浇筑，浇筑时将300×3的导管安装到桩孔内，导管底部距桩底300500mm。首灌混泥土浇筑时，先采用塞子塞住导管上端，在料斗内放入2m混凝土后采用吊车拔出塞子，使混凝土快速冲入桩底将桩底成渣带出，并确保导管埋深不小于1m。正常浇筑混凝土是确保导管埋深大于2m，当发现混凝土无法下落时及时拆除一段导管后继续进行混凝土浇筑，直至混凝土浇筑到设计桩顶标高以上3m处。由于本工程采用了钢护筒，导致护筒段桩径为1m，拔出护筒后桩顶混凝土会下降，故浇筑混凝土面高度按照3m控制。

溶洞处理是本工程桩基施工的技术难点，溶洞增加了成孔的难度，也增大了桩基的充盈系数，其处理不好还会造成工程桩承载能力不满足设计要求。在旋挖桩施工时可能在成孔过程中发现溶洞，也可能在浇筑过程中发现溶洞。

（1）遇单个小溶洞土洞时，首先要充分了解地质情况，2米直径范围内，若为无内容填充物，一般在穿越溶洞后确保钻入溶洞底部1米左右，采用C15商品混凝土回灌。

（2）若溶洞内容物多，则根据其性质若为软塑流动内容物或为不规则流沙石等，采用导管放入孔底，按照水下混凝土浇筑工艺采用C15混凝土填充，待48小时后再次成孔（串珠溶洞同样采用此法）;如遇溶洞内为流塑填充物时，导致沉渣清孔达不到设计要求时，可向孔内加入适量的水后再加入高分子化学泥浆，用旋挖钻头放至孔底搅拌均匀后进行清孔，直至桩端成渣满足要求才可浇筑混凝土。

由于护筒无法穿过岩层，导致其无法应对首层基岩面以下的流砂、圆砾层、淤泥等地质情况，若需对以下地质进行处理则需先在上层下一个直径1.2m的大护筒，采用1m直径的钻头将岩层打穿后再安装1m的护筒。按照类型工程的相关施工经验，護筒安装到14m以上后护筒将无法拔除，结合本工程的地勘报告本工程首层基岩埋深超过12m的数量较少，故采用大于12m的双护筒和单护筒意义不大，其不但大幅增加成桩的成本，还增加了浇桩的风险。

本工程工期较紧，考虑到灌注C15混凝土后再进行复打工期较长，且C1地块范围内溶洞率为90%以上。为保证桩基施工的节点工期，当桩基施工可以正常成孔的桩，在浇筑过程中发现溶洞，按照如表1所示进行处理：

浇筑混凝土时发现混泥土面上升缓慢、甚至出现下降的情况，表面在浇筑混凝土时出现了溶洞，此时需要特别注意导管在混凝土内的埋深，确保导管最小埋深不低于2m，混凝土下降时需将导管进行回插保证埋深。当浇筑过程中混凝土突然下沉至导管底埋深小于1m时，先将导管反插入混凝土1000mm后按照正常施工工艺浇筑混凝土，直至成桩。

后注浆技术属于2017版十大新技术之一。灌注桩注浆技术在桩基工程中的应用，不仅避免了泥皮、混凝收缩产生的空隙、沉渣等施工技术问题，而且可提高桩承载力40%以上，降低沉降量30%左右。

灌注桩后压浆工艺是通过在浇筑混凝前，在桩身钢筋上绑扎注浆管（一般为无缝钢管，管径不宜小于32mm），浇筑混凝土后进行在注浆管内注水泥浆。通过注浆的压力对桩周土体和桩端沉渣进行加固，从而提高桩基的承载能力，该技术在粗粒土、砂土的加固效果尤为明显。后压浆的时间宜在桩芯混凝土浇筑2至30内进行注浆，注浆桩孔和施工桩孔应间隔10m以上。根据桩长和地质情况来选择采用桩端注浆，还是桩端桩侧同时注浆，同结合桩径考虑埋设注浆管数量。

后注浆是通过注浆泵的注浆管与预埋的注浆管进行连接，现阶段多采用两种方式，一种是在桩头破除后焊接连接器进行注浆，该方式难满足规范2-30天内完成注浆的要求;另一方式为预埋注浆管上部提前开丝，安装时直接高出地面，后期直接注浆。本工程将注浆管直接预埋到自然地面以上200mm处，故采用第二种方式进行注浆。

灌浆施工过程中需要使用合理的灌浆压力和水灰比浆液，注浆压力应根据工程桩所处的地质情况来确定，在大面积施工前先进行试桩施工，通过试桩及地勘报告确定水灰比和注浆量及注浆压力。当注浆压力无法产生压力或地面帽浆时，应采用间歇注浆，间歇时间为0.5至1小时，当仍无法满足要求时，在设计同意情况下采用调整水灰比的方式进行注浆，终止注浆条件应满足设计要求。后注浆的施工质量还和浆液的水灰比有很大的关系，故施工过程中应严格控制水灰比，浆液在搅拌工程中采用比重计对泥浆比重进行检查。

本文结合项目实例论述强岩溶发育场地旋挖桩施工技术，第三方检测结果表明该方案具有一定的可行性，能较好的适应强岩溶地区桩基施工存在的各类问题。钢护筒和泥浆护壁的配合使用，相互弥补了各自的不足，达到了1+1〉2的效果。但该方式也存在无法绝对避免塌孔，解决岩溶地区混凝土充盈系数过大等问题，以上问题有待同行及专家不断总结和研究，共同为强岩溶地区旋挖灌注桩施工技术的实施提供技术支撑。

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（Yunnan Construction Investment Second Construction Co.， Ltd.，  Kunming  Yunnan  650228）

Rotary excavated bored cast-in-place piles have the characteristics of high construction efficiency， large hole depth， and strong adaptability. Therefore， they are widely used in the construction of the basic branch of construction engineering. More difficult. This paper analyzes the application process of rotary excavation pile construction in a shed remodeling project in Kunming undertaken by this unit， and analyzes the application process of rotary excavation pile construction technology in karst strong development sites， in order to provide reference and reference for peers.

rotary excavation pile; post grouting; karst strength development; construction technology