岩溶发育区域钻孔灌注桩的施工难点及其监理管控措施

陈李峰，李子健，戴银萍（杭州信达投资咨询估价监理有限公司， 浙江 杭州 310000）

1 工程概况

杭州某综合体项目，位于城南转塘板块凤凰山西麓，规划用地面积约3.7万m2，总建筑面积约10.7万m2，其中地上建筑面积约7.2万m2，地下建筑面积约3.5万m2。设计采用钻孔灌注桩基础，共881根工程桩，桩径600 mm～1000 mm，设计持力层为中风化石英质砂岩和中风化白云质灰岩。

2 工程地质条件

2.1 地质情况

所提供的地质资料显示，本工程的地基岩土层自上而下分别为①0-1层杂填土、①0-2层素填土、①0-3层塘泥、①1层粉质黏土、①2层砂质粉土、②层淤泥质黏土、④2层黏土、⑤1层黏土、⑤2层含砾粉质黏土、⑤3层砾砂混粉质黏土、⑨1层含碎石粉质黏土、⑨2层黏土、⑩2层强风化白云质灰岩、⑩3层中等风化白云质灰岩、⑪1层全风化石英砂岩、⑪2层强风化石英砂岩、⑪3层中等风化石英砂岩、⑫1层全风化砂岩夹泥质粉砂岩、⑫2层强风化砂岩夹泥质粉砂岩、⑫3a层中等风化砂岩、⑫3b层中等风化泥质粉砂岩。设计将⑫3b作为本工程钻孔桩的持力层。

2.2 岩溶地质情况分析

根据勘察报告显示，本工程的建设场地大部分为基岩岩溶强发育地质类型，属于不良地质，小部分（场地西北角）区域为石英质砂岩，存在一条砂岩、灰岩交接缝。溶洞、裂缝主要发育于白云质灰岩上部。为确保桩基工程质量，对岩溶区域进行一桩一勘的地质详勘，共完成勘探孔749个，拟建各栋楼均有溶洞或土洞揭示。溶洞深度在地表下30.30 m～47.40 m，溶洞充填物主要为流塑—软可塑状黏性土或砾石混粉质黏土，部分溶洞充填物很少或无充填，钻进时钻杆在不加压情况下可自由下落。部分溶洞呈串珠状，单孔中最多揭示有4层溶洞（ZK624孔），存在局部相邻溶洞相互串孔，钻进时从另一孔返浆（ZK510孔与ZK512孔，水平距离约5 m），单个溶洞最大高度达6.6 m（ZK559孔）。

3 钻孔灌注桩施工难点、风险分析及预控措施

3.1 施工难点与风险分析

本工程位于岩溶发育地区，根据地勘报告显示，有着异常复杂的地质形态，无法通过现阶段的地勘手段将其溶洞的状况完全摸清。尽管在施工前已经采用了一桩一勘的方法，并且有针对性地采取了预处理措施，但仍然存在着成桩过程中漏浆与漏水的情况，甚至存在引起大范围的沉陷、埋钻、钻孔倾斜、桩孔穿孔、混凝土流失等异常情况的风险。

3.2 异常情况的预控措施

3.2.1 漏浆、塌孔的预控措施

钻孔过程中，当钻头穿越多层溶洞时，发生了泥浆面突然下降的状况，且极易引发塌孔。针对这种情况，施工过程采用了全护筒跟进及内护筒处理的方法，在护筒开口与泥浆池相连，必要时补充清水钻进，以避免漏浆、塌孔事故。

当现场无法实施全护筒跟进时，保证泥浆池有50 m3以上的贮浆量，同时准备好足够的黄泥、黏土、块石等填充物，补水管网接至孔口。一旦发生漏浆，迅速补给泥浆、清水，同时大量填充。

对于特别难以处理的桩孔，采取了埋置深护筒（约7 m～8 m到黏土层）的措施，防止上部反复塌孔。因裂隙或泥浆置换后而少量漏浆的，抛填袋装水泥，采用冲锤小冲程反复冲捣的办法，处理效果较明显。

3.2.2 埋钻的预控措施

钻头钻进过程中也经常发生埋钻的情况，应根据埋钻的深度不同、埋钻物的性质不同采用不同的办法，以下办法均取得过成功：当埋钻体较少时，一般用钻机硬拉，实在无法取出时，可采用高压水或空压机冲刷清渣进行处理；钻具被石块等卡死的，一般采用小包炸药炸松其周围，如仍取不出，则通过人工挖孔桩办法进行处理。

3.2.3 偏孔的预控措施

当发现钻孔偏位时，一般向孔内抛填大量的片石、老泥块等，其抛入量一般要比歪斜处高出0.3 m～0.5 m，抛填完成之后采取密击低锤的方式继续冲孔施工；若在多次抛填片石、泥块后，纠偏效果仍不明显，则采用混凝土浇筑的方法纠偏，主要目的是在石质表面形成一个均匀紧密的平整面，一般可解决偏孔问题，但如是由于机械、人为原因造成的偏孔，且偏孔不严重时，可采用冲锤修边的方法进行处理。

3.2.4 斜孔、弯孔的预控措施

斜孔、弯孔的状况在正常钻孔桩中时常发生，往往导致钢筋笼无法下到位，这常与钻孔时的桩机未控制好垂直度、随着钻杆的加多而使重心往钻杆处偏移有关，而本工程中可能与地质异常有很大的关系：溶洞的存在导致了钻孔周边土体软硬不一，钻头“吃软不吃硬”。本工程实施过程中一般采用回填片石、黏土等后，缓慢重钻的方法处理，但对歪斜特别大的，采用了灌注C15的水下素混凝土至弯孔以上的方法重钻，取得了成功。3.2.5 卡钻、掉钻的预控措施

在钻进过程中，当出现卡钻严重时，可采用“振动爆破法”处理。“振动爆破法”处理是将经过周密计算并结合经验所确定的一定药量的药卷用重铊或钢筋或请潜水员送至卡钻处，通过导线，接通电源起爆。在爆破振动力作用下，使钻具松动、扭转，可立即将钻头提起来。

4 溶洞区域桩基监理管控措施

4.1 把好施工方案的审批关

项目监理部根据所提供的地质资料、设计文件，结合类似工程的监理经验，编制了具有针对性的《监理实施细则》，在审核施工单位提交的桩基专项施工方案时，其重点是审查溶洞区域桩基施工是否有预处理措施和应急处理措施，是否有针对性等。同时建议组织了专家论证工作，为后续正常施工创造了条件。

4.2 认真预判桩基实际地质状况，确定相关监理参数

项目监理部通过充分熟悉施工现场岩土地质勘查报告，利用CAD将桩位图与一桩一勘平面图进行重叠，预判确定具体工程桩位置的地质情况，判断确定入岩、终孔等关键施工参数。

4.3 加强施工现场检查，督促施工单位落实应急措施

由于本工程所处的地理位置较为复杂，施工过程中经常会受到外部干扰，故除了应督促、保证施工单位按照审批同意的专项施工方案落实设备、人员、材料以及必要的应急物资外，还应督促施工单位落实、协调好外围的质检、交通、交警、城管等职能部门，以便在施工中遇到紧急情况时能及时高效地进行处置。

4.4 认真安排好旁站人员，发现问题及时解决

严格按照旁站监理方案安排好旁站人员，特别是应检查施工相关管理人员的到岗到位情况，确保能在施工过程中及时发现并处置突发情况。采取措施尽可能缩短入岩、终孔、清孔、下钢筋笼、浇筑水下混凝土等工序的时间。浇筑水下混凝土过程中应不定期复核导管埋入混凝土的深度，适当延缓拔、拆导管和浇筑完成后的桩机移位时间，期间不定期复核桩身混凝土顶面标高。待混凝土灌注完成后1 h～2 h后进行桩顶混凝土面标高二次复核，确认是否存在桩身顶面混凝土下沉的情况。

5 异常情况的处理方案

尽管制定了较为全面的预案，但事实上还有许多问题是防不胜防的。对这些特殊的问题采取了召开现场会、专家现场咨询等方式进行了处理，也取得了良好的效果。

5.1 桩位附近地表凹陷问题

在4号楼东南侧区域的B256、B257号桩附近施工时，多次出现塌孔、地表大面积下陷等情况，与当初的一桩一勘岩土报告反映出的该区域存在着较多大尺寸溶洞或多层溶洞情况一致。因此，采用了片石＋黏土回填方法，同时进一步提高泥浆比重，增加泥浆护壁的侧压力等措施后，其地表凹陷得到了缓解，开挖后，经检测符合设计及规范规定。

5.2 桩孔底部存在贯通性、串珠状溶洞问题

在进行4、5号楼中庭区域C76桩灌注水下混凝土时发现混凝土面基本未上升，而距其直线距离15 m正在进行清孔作业的C101桩的泥浆中却出现大量的溶洞填充物（黏土），也捡到了C76桩混凝土中的石子，经现场确认，两桩实际上已经连通了，其原因可能是一桩一勘中未发现连通，也有可能是在混凝土的侧压力作用下压塌了溶洞间的薄壁。

发现此情况后，立即暂停C101桩的清孔作业，及时回填桩孔，并组织施工单位协调混凝土供应商，加快了正在灌注的桩位的混凝土供应量和供应速度，确保水下混凝土连续浇筑，同时严格控制导管的拔升和拆除时间，防止了因混凝土液面突然下降而导致夹泥、断桩等事故的发生。开挖后，C76桩的成桩质量良好，而C101桩在C76桩成桩后36 h后重新施工，未出现异常情况。

5.3 桩身混凝土的流失

在基坑开挖过程中，开挖至设计给定的设计标高时，发现了桩A75、A42和B201等桩身的混凝土流失。原始桩基的各种施工记录、旁站记录，以及以后的检测中，均未发现这几个桩异常状况，经对这几根桩的桩位进行钻芯取样，在约－21.60 m位置发现了混凝土，后经设计确认，进行了补桩处理。

桩基工程完成后，建设单位委托了有资质的专业检测机构对本工程的所有工程桩（884根，含补桩）进行了施工质量的检测：其中Ⅰ类桩874根，Ⅱ类桩10根；无Ⅲ类、Ⅳ类桩；对12根桩进行静载试验，试验结果均符合设计要求。

综上，在岩溶发育地区进行钻孔灌注桩的桩基施工时，需认真研究地质状况，在做好一桩一勘察的基础上，通过施工难点分析、风险分析等编制出针对性的预处理方案，并准备好应急物资，切实强化施工过程的管控力度，详细如实记录施工过程中所发生的一切，对出现的突发问题保持冷静的态度，沉着应对，妥善处置。采取上述做法后，在岩溶发育区域进行钻孔灌注桩的桩基质量是可以保证的。