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喀斯特地区桩基施工技术
作者：楼国栋 韦湖滨 韦 阳 来源：《硅谷》2008年第23期
[摘要]通过工程实例介绍利用人工挖孔灌注桩和机械冲孔灌注桩相结合的成孔技术成功、经济合理地解决有溶洞、溶槽、溶隙、隐覆石林的喀斯特地貌构造以及伴有严重“流砂”的复杂地层。
[关键词]人工挖孔灌注桩 流砂 机械冲孔灌注桩 溶洞 泥浆护壁
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2008）1210081-02
一、工程概况
（一）建筑设计
该工程地处昆明市区，为一高层民用住宅总建筑面积为35190㎡，其中地下部分2255㎡，地上部分为32935㎡，地下一层为停车库，由I、II、III标段三部分组成。I标段、II标段为19层和24层住宅楼，III标段为裙楼，主体属于剪力墙结构，抗震设防烈度为八度，原基础设计采用大直径人工挖孔嵌岩桩，桩端持力层为⑦层微风化岩。 （二）工程地质特点
1.地基岩土特征。场地土类型为中软场地土，II类建筑场地；属于特殊喀斯特地貌；同时工程拟建场地处于地震断裂带上，属于抗震不利地段。工程地质特点有以下几方面： （1）第四系湖泊，冲洪积相覆盖较厚，构成单一，主要体现结构特征，即滇池湖积与盘龙江冲洪积层构成，除局部有软土层存在外，地层组成相对稳定均一，且力学强度高。 （2）全风化不均匀：全风化层系指④层，受基岩层面起伏的影响，厚薄不一，组织结构已基本破坏，风化剥蚀及长期水下浸泡软硬不一。
（3）中等风化与强风化破坏破碎带普遍混夹，两者没有明显的风化带界线。
（4）大层由于受断裂带的影响基岩较为破碎，附近盘龙江的历史变迁，在地下水的活动作用下，岩溶现象较发育，形成了大量的溶洞和溶槽，构成了典型的地下喀斯特地貌。
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2.水文情况。上部属于浅层地表水，枯水季节，水位在地表下8-10.71m，雨季则稳定在3m，下部属于基岩裂隙、岩溶水，由于本工程处于地震断裂带上，地下水属于盘龙江水系，正常涌水量为1300m3/天，基岩渗透系数k=56-70m/d，由于地下岩溶发育，岩溶裂隙水存在一定的连通性。
（1）周围的建筑环境。拟建场地处于城市中心，场地周围是民房，距民房最近距离约为5米；场地狭小。
（2）工程基础施工情况。地下室层高3.6米，基坑开挖深度4米，电梯井等局部开挖深度7.6米。
二、前期施工基础处理
（一）施工方案选择
根据原设计要求，采用人工挖孔灌注桩，共计有192颗桩，桩长最深为34.6米，而桩径最大为1.4米，人工挖孔灌注桩主要以⑤2、⑤3层为桩端持力层，保证嵌入该两层一定入岩深度，施工难度大。
1．成立技术攻关小组，对工程的地质情况拟建工程的周围环境和桩基开挖深度仔细研究，分别从施工的可行性、安全性、工程成本、工期、施工安全等四个主要方面进行多方案比较和选择。
2．在确保施工安全、质量的前提下充分考虑节省工程成本和保障周围民房结构安全，在人工挖孔灌注桩施工前，在基坑周围采用合理可靠的支护方案，在邻近民房采用人工挖孔灌注桩作为基坑支护桩，其他区段采用钢管喷锚支护方案。
3．实施方案：根据地质资料，粉砂、粉土、强风化灰岩（呈粉末状），平均厚度为8米，最厚为17米的深度，在地下水的作用下形成相当严重的流砂现象，按照一般的人工挖孔
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灌注桩的施工方法，在开挖流砂层过程中，极易造成孔壁四周出现大面积的空洞，导致塌孔的情况发生。为了解决流砂施工难题，采取以下施工措施：
（1）群桩施工中，首先选择1-2棵桩先开挖，并做为降水井利用型号QSB-12扬程36m的潜水泵连续抽水，使施工水位降到作业面以下30mm，并且在开挖井的中央先挖了一凹形坑使少量的渗水汇聚其中，用潜水泵及时抽排，反复循环，逐步向下挖进。
（2）对每个流沙层较厚涌水相当大的孔桩，桩内潜水泵降水前，在开挖之前用Φ12-14@200钢筋沿护壁内侧向外斜向插入土层内，钢筋长度为1.2-1.5倍护壁模板高度，然后在钢筋之间用草席编织成透水、不透砂子的围护，使得井四周的地下水充分渗出，将粉砂、粉土挡在围护的四周。
（3）采用小钢模板施工，根据各井的施工情况采用高500mm，小钢模板施工以减少每模开挖施工难度，模板形成后立即进行护壁混凝土浇筑，混凝土中掺加早强剂保持24小时养护时间，然后拆模板，周复循环，逐步挖进。
三、机械冲孔灌注桩施工
（一）方案选择
由于设计桩身过长，施工时节已经进入昆明的雨季，给施工带来了前所未有的困难，在一般情况下整个基坑的抽水量超过1200m3/台班。至8月初，完成了140棵桩占总桩数量的2/3。此时根据对基坑及周边建筑物的沉降观测发现，整个基坑已经下沉近30mm，部分边坡出现裂缝、最宽处为12mm，周围建筑物多处位置出现裂缝，综合考虑周围民房的结构安全、施工安全性等因素，将剩余的52棵采用机械钻孔灌注桩施工。经设计院重新核算，加大机械冲孔桩的桩长，增加桩的入岩深度以满足修正后机械冲孔桩的承载力要求。 （二）机械成孔施工方法的选择
机械冲孔桩基本上可以解决桩身长、地质复杂等不利的施工因素， 对一般的⑤2、⑤3岩层都可以按设计的深度挖到位，施工可行，造价合理。
四、机械冲孔桩的施工方案