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摘 要：本文结合实际工程分析了复杂岩溶地区桩基施工的特点、难点;总结了岩溶地区桩基施工的经验,在岩溶地区进行桩基施工，关键的技术问题就是如何保证成孔过程不出现漏浆，或虽产生漏浆但不引起塌孔等质量事故，确保成桩质量及安全，避免造成经济损失甚至人员伤亡。
关键词：建筑桩基；岩溶；成孔
Abstract：In this paper, the actual works Pile Foundation Construction of complex karst features, and difficult; summed up the experience of Pile Foundation Construction in Karst Area, Pile Foundation Construction in karst areas, the key question is how to ensure that the process of pore-forming slurry leakage,or produce plasma leakage but does not cause the collapse hole quality accident, to ensure that the pile quality and safety, to avoid economic losses and even casualties.
Key words: building pile foundations; karst; hole
中图分类号：TU471.6 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
在岩溶地区进行建筑桩基施工，经常会遇到溶洞裂隙发育的石灰岩地层，故在桩基穿溶洞施工前，须作详细的分析和考虑，保证成孔过程不出现漏浆、孔斜、塌孔等事故，避免工程造价的增加和工期的延长，直接影响到工程质量与经济效益。本文着重结合工程实际，对建筑桩基遇溶岩较成功的治理实践进行探讨。
1 工程概况
该连体建筑位于某市城区西侧，为三栋集商业、居住于一体的综合性大楼，总建筑面积约95000m2，建筑平面呈L形，主楼地上32层，地下3层，设计基础桩型采用桩径由Φ1.8～2.5m的钻(冲)孔灌注桩。
地质勘察资料表明：场地地层岩性为第四系覆盖土层和基岩。自上而下分别为：人工填土层——淤泥层一粗砂、砾砂层——粉质粘土残积土层——中、微风化灰岩层，基岩节理裂隙较为发育，岩芯较为完整、岩质坚硬。场地下伏基岩风化不均，岩面起伏大，溶洞多，约占总钻孔比例的38.3％，部分桩需穿过溶洞或断裂面层，溶洞高度从0.1～12.8 m不等，甚至存在条带状竖向溶蚀溶槽和直立串球状的多层溶洞。溶岩上面是较厚的淤泥层，溶洞边界很不规则，溶洞中大多数被填充，部分半填充或无填充物的溶洞，在压力差作用下，很容易形成漏浆。导致塌孔。
场地内地下水主要赋存于第四系砂层中的孔隙水及基岩中的裂隙水、溶洞水，且以后者为主，其稳定水位约1.5m。
2 工程特点及主要问题
(1)场地地质情况复杂，桩基穿过溶洞及泌冲断层且溶洞上面覆盖较厚的淤泥层，各桩溶洞位置深浅、大小范围等均不相同。
(2)软弱层泥浆护壁困难，易出现塌孔、漏浆现象，引起地面下沉。
(3)溶沟(槽)、断裂面层内施工时易卡冲击钻头，沿岩面易发生倾斜而影响施工进度。
(4)锤头的冲击易引起桩端处持力层的松动，造成桩底沉渣清理较困难和桩端端承力降低。
3 溶洞桩的处理
3.1 钢护筒的埋设
部分桩基位置地质情况复杂，存在需穿越串球溶洞(深达12.8 m)，部分溶洞与附近溶洞有相贯通岩层裂隙发育，泥浆易沿裂隙流失，上覆盖层为淤泥层、砂层，极易塌孔等情况。为防止桩孔坍塌，选择施打钢质护筒作护壁的方法处理。护筒内径大于桩径200mm，壁厚18mm，采用ICE一40型377 kW的双夹振动锤振入至岩面，护筒连接采用焊接方法(图1)，保证倾斜度不大于1％。图1中，由于钢护简边沿不可能与岩面完全整合，加上岩溶地带岩面较为倾斜，岩面形状在溶蚀后复杂多变、不规整，护筒脚只有部分接触岩面，而这些间隙多为淤泥砂松散层，若不加以固结，在冲进过程中极易造成漏水、塌孔。为此，对钢护筒脚范围内重复抛填块石、粘土及水泥(块石、粘土和水泥的比例为2:1，用冲锤头冲捣到四周形成人工造壁，减少冲洗液的漏失。
采取短冲程进行修孔，中长冲程(2 4m)进行反复冲击压实造壁，以冲平参差不平的岩面，使护筒外淤泥或砂层在遇溶洞漏浆时，不会塌入护筒内而造成地面沉塌，保证施工安全(图2)。图中，D为冲孔灌注桩设计直径；护筒壁连接采用焊接连接，焊缝厚度8 mm；护筒长度为1 500～2000mm。
成孔过程中，要储备足够的块石、粘土及水泥，在冲击锤头距溶洞顶部1 m左右时，要注意观察孔内冲洗液的流量变化及孔口的水位变化，如发现漏浆应立即回填混合料，用锤头冲捣到四周形成人工造壁，减少冲洗液的漏失。
3.2 桩孔的控制
当冲锤头接近岩面或穿过岩溶顶板、接近底板时，由于岩面的不平整性，采取不大于1 m的短沖程和10--16次/min的冲击频率等工艺参数进行冲击，待冲进平稳、孔底为较为平整的岩面时。再适当提高工艺参数以防止钢丝绳崩断或产生孔斜现象。减少卡、埋锤头事故。
在桩孔垂直度检查中如发现桩孔倾斜量超过允许量，即b/H>l时，应及时填石修孔，防止弯曲严重(图3)，其原则为：
桩孔弯曲度检查；(b)填石修孔示意
①一桩孔中心线；②一钢丝绳；③一直孔段；④一冲锤头；
⑤ 一弯孔段；⑥一粉质粘土层；⑦一回填石料；⑧一基岩层
(1)填石强度必须大于被修正孔段的岩石强度；
(2)填石高度必须高于岩面1m以上；
(3)修正时宜采用短冲程工艺参数，锤头行程控制在1.5 m以内，待冲进平稳再适当提高冲程。
为避免桩孔出现“梅花孔”现象，在冲进过程中，一方面应针对不同地层条件采用不同的工艺参数，适时调整冲击行程，保持锤头转向机构的灵活性。另一方面在孔深达到设计要求后，在锤头下端外侧加焊两圈钢筋环，快速下孔对桩孔直径进行检查，如能顺利到底，说明桩径满足要求，否则须进行修孔处理。
3.3 冲程与泥浆比重的控制
对不同地层条件应采用不同的冲程及泥浆比重，见表1。
3.4卡锤的处理
在冲进过程中，由于桩孔壁遇到“探头石”或锤头冲过溶洞顶板后发生斜孔等情况均易出现卡锤。为避免卡锤出现，可采取以下措施：
(1)在溶洞发育部位采取短程快冲的方法，将“探头石”冲碎：
(2)在溶洞顶板部位采用短程慢冲，控制好冲进行程，减少锤头的倾斜；
(3)每次开孔前对锤头直径进行检查，要求桩孔设计直径一锤头直径≤2cnl：
(4)若遇卡锤时，切忌硬拉，以免锤头被卡死，可慢速上下活动锤头或在不同方向提拉，使锤头脱离卡点。
3.5 冲洗液流失的处理
由于岩溶较发育，成孔过程中应随时注意观察冲洗液的流量变化和孔口水位的变化情况。在接近漏失带，发现孔口液面下降、冲洗液漏失时。立即向孔内回灌浓泥浆，以保持桩孔的液面高度，防止孔壁坍塌。向孔内投入粘土或水泥(必要时添加少量膨胀水泥)的目的是提高泥浆浓度，对裂隙较小、非开放型岩溶也可达到一定的堵漏、防止孔壁坍塌的作用，并可充填未开放型溶洞。
如岩溶较大并出现漏失时，在回灌浓泥浆的同时可向孔内投入粘土和片石，用锤头将填充物冲捣到四周形成人工造壁，减少冲洗液的漏失，达到堵漏的目的。
3.6 孔壁坍塌的处理
冲洗液的流失与孔壁坍塌有着密切的关系，因冲洗液漏失，孔内液面未能及时恢复，就会降低液柱对孔壁的平衡力，导致孔壁坍塌。因此在接近岩溶发育孔段或溶洞顶板前，宜保持泥浆密度为1.3—1.35g/cm3,粘度为25 S，以提高冲洗液柱对孔壁的平衡作用和对裂隙的封堵作用。同时采用0.75～1.5m的短冲程反复冲击，形成坚实孔壁。
在冲进过程中须密切监视孔口冲洗液面的变化,发现漏失应立即回灌浓泥浆使孔口水位不致降低，保证冲洗液能平衡地层产生的侧压力，使孔壁保持稳定。冲进时，若遇洞高较大的溶洞，利用上覆地层的软弱特性进行人工护壁，形成较坚固的混凝土护壁。方法是向护筒内投入一定量的混凝土，与石块、粘土等物粘附、固结，用短冲程反复冲搅，将混凝土挤压于孔壁，形成一定厚度的混凝土圈形人工护壁，避免发生孔壁坍塌事故。
4 结语
(1)岩溶地基如采用冲孔桩与钢护筒相结合的办法进行处理。既经济又可避免诸如抽取大量地下水引起周围建(构)筑物的下沉开裂、其他桩型难以穿过多层溶洞等问题。
(2)充分分析桩孔地质的赋存情况，尤其是遇基岩和溶洞的空间位置，合理制定工艺参数，有利于基础施工的过程控制。
(3)投入袋装粘土及水泥填堵溶洞及防渗堵漏，行之有效，且较为经济，同时保证成桩质量，避免大量超灌混凝土所造成的不必要浪费。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：建筑桩基；岩溶；成孔
Abstract：In this paper, the actual works Pile Foundation Construction of complex karst features, and difficult; summed up the experience of Pile Foundation Construction in Karst Area, Pile Foundation Construction in karst areas, the key question is how to ensure that the process of pore-forming slurry leakage,or produce plasma leakage but does not cause the collapse hole quality accident, to ensure that the pile quality and safety, to avoid economic losses and even casualties.
Key words: building pile foundations; karst; hole
中图分类号：TU471.6 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
在岩溶地区进行建筑桩基施工，经常会遇到溶洞裂隙发育的石灰岩地层，故在桩基穿溶洞施工前，须作详细的分析和考虑，保证成孔过程不出现漏浆、孔斜、塌孔等事故，避免工程造价的增加和工期的延长，直接影响到工程质量与经济效益。本文着重结合工程实际，对建筑桩基遇溶岩较成功的治理实践进行探讨。
1 工程概况
该连体建筑位于某市城区西侧，为三栋集商业、居住于一体的综合性大楼，总建筑面积约95000m2，建筑平面呈L形，主楼地上32层，地下3层，设计基础桩型采用桩径由Φ1.8～2.5m的钻(冲)孔灌注桩。
地质勘察资料表明：场地地层岩性为第四系覆盖土层和基岩。自上而下分别为：人工填土层——淤泥层一粗砂、砾砂层——粉质粘土残积土层——中、微风化灰岩层，基岩节理裂隙较为发育，岩芯较为完整、岩质坚硬。场地下伏基岩风化不均，岩面起伏大，溶洞多，约占总钻孔比例的38.3％，部分桩需穿过溶洞或断裂面层，溶洞高度从0.1～12.8 m不等，甚至存在条带状竖向溶蚀溶槽和直立串球状的多层溶洞。溶岩上面是较厚的淤泥层，溶洞边界很不规则，溶洞中大多数被填充，部分半填充或无填充物的溶洞，在压力差作用下，很容易形成漏浆。导致塌孔。
场地内地下水主要赋存于第四系砂层中的孔隙水及基岩中的裂隙水、溶洞水，且以后者为主，其稳定水位约1.5m。
2 工程特点及主要问题
(1)场地地质情况复杂，桩基穿过溶洞及泌冲断层且溶洞上面覆盖较厚的淤泥层，各桩溶洞位置深浅、大小范围等均不相同。
(2)软弱层泥浆护壁困难，易出现塌孔、漏浆现象，引起地面下沉。
(3)溶沟(槽)、断裂面层内施工时易卡冲击钻头，沿岩面易发生倾斜而影响施工进度。
(4)锤头的冲击易引起桩端处持力层的松动，造成桩底沉渣清理较困难和桩端端承力降低。
3 溶洞桩的处理
3.1 钢护筒的埋设
部分桩基位置地质情况复杂，存在需穿越串球溶洞(深达12.8 m)，部分溶洞与附近溶洞有相贯通岩层裂隙发育，泥浆易沿裂隙流失，上覆盖层为淤泥层、砂层，极易塌孔等情况。为防止桩孔坍塌，选择施打钢质护筒作护壁的方法处理。护筒内径大于桩径200mm，壁厚18mm，采用ICE一40型377 kW的双夹振动锤振入至岩面，护筒连接采用焊接方法(图1)，保证倾斜度不大于1％。图1中，由于钢护简边沿不可能与岩面完全整合，加上岩溶地带岩面较为倾斜，岩面形状在溶蚀后复杂多变、不规整，护筒脚只有部分接触岩面，而这些间隙多为淤泥砂松散层，若不加以固结，在冲进过程中极易造成漏水、塌孔。为此，对钢护筒脚范围内重复抛填块石、粘土及水泥(块石、粘土和水泥的比例为2:1，用冲锤头冲捣到四周形成人工造壁，减少冲洗液的漏失。
采取短冲程进行修孔，中长冲程(2 4m)进行反复冲击压实造壁，以冲平参差不平的岩面，使护筒外淤泥或砂层在遇溶洞漏浆时，不会塌入护筒内而造成地面沉塌，保证施工安全(图2)。图中，D为冲孔灌注桩设计直径；护筒壁连接采用焊接连接，焊缝厚度8 mm；护筒长度为1 500～2000mm。
成孔过程中，要储备足够的块石、粘土及水泥，在冲击锤头距溶洞顶部1 m左右时，要注意观察孔内冲洗液的流量变化及孔口的水位变化，如发现漏浆应立即回填混合料，用锤头冲捣到四周形成人工造壁，减少冲洗液的漏失。
3.2 桩孔的控制
当冲锤头接近岩面或穿过岩溶顶板、接近底板时，由于岩面的不平整性，采取不大于1 m的短沖程和10--16次/min的冲击频率等工艺参数进行冲击，待冲进平稳、孔底为较为平整的岩面时。再适当提高工艺参数以防止钢丝绳崩断或产生孔斜现象。减少卡、埋锤头事故。
在桩孔垂直度检查中如发现桩孔倾斜量超过允许量，即b/H>l时，应及时填石修孔，防止弯曲严重(图3)，其原则为：
桩孔弯曲度检查；(b)填石修孔示意
①一桩孔中心线；②一钢丝绳；③一直孔段；④一冲锤头；
⑤ 一弯孔段；⑥一粉质粘土层；⑦一回填石料；⑧一基岩层
(1)填石强度必须大于被修正孔段的岩石强度；
(2)填石高度必须高于岩面1m以上；
(3)修正时宜采用短冲程工艺参数，锤头行程控制在1.5 m以内，待冲进平稳再适当提高冲程。
为避免桩孔出现“梅花孔”现象，在冲进过程中，一方面应针对不同地层条件采用不同的工艺参数，适时调整冲击行程，保持锤头转向机构的灵活性。另一方面在孔深达到设计要求后，在锤头下端外侧加焊两圈钢筋环，快速下孔对桩孔直径进行检查，如能顺利到底，说明桩径满足要求，否则须进行修孔处理。
3.3 冲程与泥浆比重的控制
对不同地层条件应采用不同的冲程及泥浆比重，见表1。
3.4卡锤的处理
在冲进过程中，由于桩孔壁遇到“探头石”或锤头冲过溶洞顶板后发生斜孔等情况均易出现卡锤。为避免卡锤出现，可采取以下措施：
(1)在溶洞发育部位采取短程快冲的方法，将“探头石”冲碎：
(2)在溶洞顶板部位采用短程慢冲，控制好冲进行程，减少锤头的倾斜；
(3)每次开孔前对锤头直径进行检查，要求桩孔设计直径一锤头直径≤2cnl：
(4)若遇卡锤时，切忌硬拉，以免锤头被卡死，可慢速上下活动锤头或在不同方向提拉，使锤头脱离卡点。
3.5 冲洗液流失的处理
由于岩溶较发育，成孔过程中应随时注意观察冲洗液的流量变化和孔口水位的变化情况。在接近漏失带，发现孔口液面下降、冲洗液漏失时。立即向孔内回灌浓泥浆，以保持桩孔的液面高度，防止孔壁坍塌。向孔内投入粘土或水泥(必要时添加少量膨胀水泥)的目的是提高泥浆浓度，对裂隙较小、非开放型岩溶也可达到一定的堵漏、防止孔壁坍塌的作用，并可充填未开放型溶洞。
如岩溶较大并出现漏失时，在回灌浓泥浆的同时可向孔内投入粘土和片石，用锤头将填充物冲捣到四周形成人工造壁，减少冲洗液的漏失，达到堵漏的目的。
3.6 孔壁坍塌的处理
冲洗液的流失与孔壁坍塌有着密切的关系，因冲洗液漏失，孔内液面未能及时恢复，就会降低液柱对孔壁的平衡力，导致孔壁坍塌。因此在接近岩溶发育孔段或溶洞顶板前，宜保持泥浆密度为1.3—1.35g/cm3,粘度为25 S，以提高冲洗液柱对孔壁的平衡作用和对裂隙的封堵作用。同时采用0.75～1.5m的短冲程反复冲击，形成坚实孔壁。
在冲进过程中须密切监视孔口冲洗液面的变化,发现漏失应立即回灌浓泥浆使孔口水位不致降低，保证冲洗液能平衡地层产生的侧压力，使孔壁保持稳定。冲进时，若遇洞高较大的溶洞，利用上覆地层的软弱特性进行人工护壁，形成较坚固的混凝土护壁。方法是向护筒内投入一定量的混凝土，与石块、粘土等物粘附、固结，用短冲程反复冲搅，将混凝土挤压于孔壁，形成一定厚度的混凝土圈形人工护壁，避免发生孔壁坍塌事故。
4 结语
(1)岩溶地基如采用冲孔桩与钢护筒相结合的办法进行处理。既经济又可避免诸如抽取大量地下水引起周围建(构)筑物的下沉开裂、其他桩型难以穿过多层溶洞等问题。
(2)充分分析桩孔地质的赋存情况，尤其是遇基岩和溶洞的空间位置，合理制定工艺参数，有利于基础施工的过程控制。
(3)投入袋装粘土及水泥填堵溶洞及防渗堵漏，行之有效，且较为经济，同时保证成桩质量，避免大量超灌混凝土所造成的不必要浪费。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。