喀斯特地貌大直径桩基施工工艺分析

李立沙

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 顺义 101300）

0 引言

喀斯特地貌，也称岩溶地貌，是可溶性岩石在物理化学作用下迁移而形成的一种地貌[1]，在我国分布很广，一般伴随有极度发育的峰丛和溶洞，底层强度和稳定性低。喀斯特地貌在基坑施工过程中易发生涌水、塌陷等现象，增加了桩基尤其是大直径桩基的施工难度[2-4]。本文结合苏湾大桥的4-11#大直径桩基工程，分析喀斯特地貌下的大直径桩基施工工艺技术，为类似工程提供参考。

1 工程概况

1.1 设计概况

苏湾大桥为双塔双索面斜拉桥，地处广西贵港市，主跨跨径334m，桥面宽34.0m，桥梁全长680m，为5 跨连续结构，跨径组成为（42+131+334+131+42）m，效果图如图1 所示。

图1 4-11#桩基位置（红线区域）地勘图

桥梁位于半径4500m 的竖曲线上，该桥基础采用钻孔灌注群桩基础，主梁采用预应力混凝土边主梁结构，桥梁中心线处梁高3.0m，全宽34.0m；斜拉索采用Φ7 高强镀锌钢丝束斜拉索，标准强度1860MPa；主塔为钢筋混凝土结构，自承台顶面以上塔高111.0m（含装饰区6.0m）。建设总工期为36 个月。

1.2 4-11#桩基地质情况及基础数据

根据地勘资料显示，4-11#桩基位置存在小溶洞、斜岩、大空腔溶洞，具有较为明显的喀斯特地貌特征，地质条件较为复杂，基本包含了苏湾大桥的桩基能遇到的地质条件，因此，具有代表性。

贵港苏湾大桥4-11#桩基直径2.8m；设计桩顶标高39.1m；桩底标高14 米（变更后桩底设计标高10m），原设计桩长25.1m，经过桩底溶洞检测，设计桩长变更为29.1m；护筒顶部标高46m；设计孔深32m；变更后钢筋笼长度31.41m；钢筋笼节段3 节段；吊筋长度4.62m，砼设计方量179m3。

1.3 桩基现场地下管线调查

施工前，需对桩基现场进行调查，确保地下管线等现有设施的正常使用。南岸主墩附近有铁路水泵房，场地内供水主管横穿桥区和施工临建场地。施工前，需根据管道管理单位指定的位置现场开挖探坑，以探明管线的具体位置及深度，在管道周围1m，采取人工开挖。现场车行道下的地下管道埋置深度约0.4m，采用混凝土路面硬化保护措施，未硬化部分现场做好标识，根据其路面情况及行车情况，铺设钢板进行保护；位于非机动车道路下的地下管道，现场做好标识，禁止大型车辆通行。

2 桩基施工工艺及控制要点

2.1 施工准备

4-11#桩基施工准备工作：按照设计桩位，采取交会法准确放出冲孔桩位。再平整场地，清除杂物，现场夯填密实。

2.2 泥浆制备

4-11#桩基穿越黏土层、岩层、岩溶区，桩基在冲击过程中，穿越各个土层的泥浆性能指标各不相同。根据桥梁施工规范，结合现场经验，制定泥浆各个阶段指标，见表1。

表1 泥浆各地层性能指标

在冲击桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及桩基清空时，废弃泥浆采用泥浆分离器进行分离，泥浆干湿分离后采用汽车运至指定地点消纳场弃渣。

2.3 埋设临时钢护筒

4-11#桩基护筒埋置深度2m，且在护筒四周回填黏土并分层夯实，护筒顶面中心与设计桩位偏差小于5cm，倾斜度小于1%。采用机械开挖的方式埋设钢护筒。

2.4 打桩机就位及冲孔

现场立好打桩机，并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内，将打桩机整平，并根据测量中心点对准孔位。

开始冲孔时采用小冲程开孔，待冲进深度超过钻头全高加正常冲程后,进行正常冲击施工。冲孔过程中，勤松绳和适量松绳，不得打空锤；勤抽渣，使钻头冲击新鲜地层。每次松绳量按地质情况、钻头重量决定。吊钻头的钢丝绳选用同向捻制、柔软优质、无死弯和无断丝者，安全系数不小于1.2。冲孔过程中，各阶段泥浆施工参数见表1 所示。

打桩机冲孔过程中，钻头检查：在冲孔一段距离后（5～8m）检查钻头直径磨耗超过15mm 时，及时更换修补。修补钻头前，先检孔到孔底，确认冲孔正常时放入修正后的钻头。

2.5 桩基溶洞的处理措施

（1）溶洞处理措施。本项目所在区域为岩溶发育地区，部分桩基下一定深度有溶洞存在，设计图纸里，溶洞施工方法如表2 所示。（2）试桩措施。

表2 溶洞施工方法

①片石黏土填筑。4-11#桩基冲孔深度至16.9m时，冲孔内出现翻浆现象（相邻地勘钻探孔冒浆），现场采取回填水泥措施进行处理；桩基冲孔至18.1m、20.2m、20.8m、20.9m、20.9m、21.5m、21.7m、22.8m、25.8m、27m、23m、27.3m 时，现场按1∶0.1 的比例回填片石、黏土，对溶洞进行处理。

回填片石注意事项：回填片石时，尽可能地回填级配片石，且要先回填大直径片石（桩基直径的0.2～0.3倍），然后再回填小直径片石（20cm 以上），回填级配片石，能有效地节约溶洞处理工程量。

②永久埋设钢护筒施工。根据地勘资料显示，苏湾大桥4#墩靠近郁江，溶洞较为发育，为了防止在冲击过程中出现塌孔、浇筑混凝土过程中出现穿孔现象，在灌注混凝土之前，每根桩基埋设钢护筒至基岩面。

2.6 钢筋笼加工

4-11#桩基设计桩长25.1m，主筋长度27.42m，冲击钻冲击至设计桩底标高时，根据物探数据显示，桩基底部3m 范围内有小的溶腔，勘察、设计单位要求4-11#桩基加长4m，加长4m 后，经过物探二次检测勘察、设计规范要求，最终确定终孔孔底标高。由于每根桩基都需要经过物探检测后，才能确定最终成孔桩底高程，导致桩基钢筋加工,必须按照设计长度，先做底笼及标准节，最后做桩顶钢筋笼。

4-11#桩基钢筋笼分节段制作，现场组装就位。钢筋笼制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置，主筋现场采用定制钢板进行固定，然后进行现场焊接加固，主筋焊接时,对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，在主筋上焊好全部加强筋后，将其余主筋逐根照以上方法焊好，然后吊起骨架搁于支架上，用机具转动骨架套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。第一节钢筋笼加工完成后，放在胎架上，然后在一根主筋上做好标注，制作第二节钢筋笼，第二节钢筋笼与第一节钢筋笼主筋需要一一对应，如此反复制作钢筋笼。

4-11#钢筋笼主筋采用机械链接，机械链接套丝前，在每根主筋上做好标识，然后根据标识进行加工，套丝的深度采用通止规直螺纹丝头进行检查。

钢筋笼在钢筋加工场加工完成后，运至施工现场,采用50t 汽车吊进行吊装，吊装过程中，钢筋笼内支撑采用气割进行割除。

2.7 混凝土浇筑

混凝土浇筑支架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，上部放置混凝土漏斗，导管安装后，其底部距孔底有250～400mm 的空间；导管采用Φ30 口径钢导管；导管安装前先进行试拼装，试拼装后进行压力试验。

导管安装完成后，进行二次清孔，清孔时保持孔内水头高程，不得小于1m；二次清空后，及时灌注水下混凝土，水下混凝土要连续浇筑，中途不得停顿。混凝土浇筑时间在晚上00:18～04:26，符合浇筑时间要求。

2.8 桩基检测

4-11#桩基声测管预留至桩基顶部，混凝土龄期达到14d 时进行桩基检测（声测管检测）。

3 结束语

冲击桩施工工艺适用于溶洞发育地层的桩基施工，对4-11#桩基试桩施工技术总结如下：

（1）通过4-11#桩基试桩，确定了土层及微风化灰岩地层每天的进尺数据，为桩基排工期提供了依据；

（2）通过4-11#桩基试桩，确定了各个阶段的泥浆比重，为后续桩基施工提供了泥浆的技术支撑；

（3）通过4-11# 桩基试桩，确定了溶洞的处理措施：①回填片石黏土施工；②根据附近地勘孔冒浆现象，确定桩基下部是否出现窜孔溶洞；③面对溶洞发育区域，采用钢护筒跟进至基岩面确保桩基顺利成孔；

（4）通过4-11# 桩基试桩，确定了变动桩长(物探后确定桩底高层）钢筋笼加工方案。

根据4-11#桩基试桩总结出的技术参数,可以有效指导后续的桩基施工。在试桩过程中，也发现了一些不足之处，需要根据实际的试桩施工，不断进行完善。