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云南某特厚粉细砂覆盖型喀斯特地区的
桩基础施工技术
高买燕
云南建投基础工程有限责任公司 云南 昆明 650501
摘要：为解决特厚粉细砂覆盖型喀斯特地区桩基础施工存在的坍孔、漏浆、钻孔偏斜等问题，进行了施工方案比选，最终采用冲击成孔＋抛填弃土（拌和了羧甲基纤维素钠）、块（片）石加固、护壁等施工方案。实践证明，上述施工方案能有效解决喀斯特地区桩基础施工难题，保证成桩质量，同时还能有效利用弃土，降低了施工成本，对类似地质条件的桩基础施工具有一定的指导价值。 关键词：特厚粉细砂层；喀斯特地区；桩基础；抛填弃土
中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2021)01-0005-02 DOI：10.14144/jki.jzsg.2021.01.002
Pile Foundation Construction Technology in a Karst Area Covered
炒茶机by Extra Thick Silt and Fine Sand in Yunnan Province
GAO Maiyan
Yunnan Construction Engineering Foundation Engineering Co., Ltd., Kunming, Yunnan 650501, China
Abstract: In order to solve the problems of slump, slurry leakage and drilling deviation in the pile foundation construction in karst area covered by extra thick silt and fine sand, the construction plans were compared, and finally the construction plans of impact holing + dumping of discarded soil (mixed with sodium carboxymethyl cellulose), block (slice) stone reinforcement and retaining wall were adopted. Practice has proved that the above construction solutions can effectively solve the pile foundation construction problems in karst area, ensure the quality of piles, and at the same time,
effectively utilize the discarded soil to reduce the construction cost, which has certain guiding value for the pile foundation construction under similar geological conditions.
Keywords: extra -thick silt and fine sand layer; Karst region; pile foundation; abandoned soil
1 工程概况
云南玉溪市东南绕城高速公路的王家村一号大桥为6孔连续梁桥，桥墩基础为桩基础，桩基设计嵌入中风化石灰岩＞5 m 。根据勘察报告，场地为覆盖型喀斯特，上覆土层为第四系地层，从上到下依次为：杂填土、粉土、粉细砂、粉质黏土（Q ak pl ）、砂砾、下伏基岩为中风化-弱风化灰岩，各地层的岩性特征见表1。
表1 各地层的岩性特征
地层名称厚度/m 分布情况岩性特征
杂填土0.5～3.0全场分布杂，松散-中密，由黏性土、块石、少量
建筑垃圾等组成，局部地段混有淤泥。硬质
物含量15%～40%粉土2～4
局部分布
褐，湿，分为2个亚层粉细砂
5.2～7.3全场分布
褐黄，湿，松散
粉质黏土1.2～3.2局部分布主要由（泥质）粉砂岩风化而成，
主要呈软塑-可塑状态
砂砾
0～4.5全场分布灰黄-灰白，含粗砂、中砂、细砂和少
量黏土，局部夹有少量卵、砾石，部分夹有
粗砂层和可塑状的粉质薄土层石灰岩
18～48全场布分灰黑，局部含有少量炭质，节理裂隙较为
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发育，岩芯大多数较为完整，局部为破碎，
岩面起伏较大
喀斯特（又称岩溶）按照出露情况分为裸露型、覆盖型、埋藏型[1]。喀斯特地区的桩基施工常遇到下列困难[2]：护壁泥浆大量流失，造成孔壁坍塌，砂土掉入桩体内，影响成桩质量；充盈系数过大，有的甚至高达4，不利于施工成本的管控。在特厚细砂层地质条件下，砂土的内摩擦角小，桩孔依靠土的内摩擦阻力来稳定，但是当处于地下水条件下时，土体的黏聚力下降，抗剪强度降低，成孔后土体应力向孔内释放，在地下水的作用下，发生砂土流失，导致孔壁坍塌，产生大量的土洞，因此在特厚粉细砂覆盖型喀斯特地区的桩基础施工具有一定的难度。本文结合云南某高速公路桩基施工项目，对特厚粉细砂覆盖型喀斯特地区桩基础的施工技术进行探讨，以期为类似工程项目提供一定的借鉴。
作者简介：高买燕（1986—），女，硕士，工程师。通信地址：云南省昆明经济技术开发区信息产业基地林溪路188号建工大厦535室（650501）。：****************收稿日期：2020-06-23
2021·1·Building Construction
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总体来讲，本项目的土洞和溶洞发育，粉土、粉细砂层较厚，松散，地下水发育，场地局部有少量地面塌陷，土洞、溶洞中有软土、细砂等。地下水主要赋存在粉细砂层和石灰岩中的微风化带和溶洞中。
2 桩基础方案比选
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2.1 大功率旋挖桩成孔法
本项目的基岩为中风化-弱风化灰岩，首选360型旋挖桩机，施工前对1根桩采用360型旋挖桩机、泥浆护壁进行试桩。当钻进到粉细砂层时出现严重坍孔，护筒一侧的地表出现裂缝，宽度2～3 cm ，于是立即停钻，并往孔里灌注水泥浆，2 d 后继续往下钻，坍孔得到缓解。但此种方法不仅延误施工工期，而且成本也高，成孔质量不稳定，综合考虑，此成桩方案不可行。
2.2 钢护筒＋冲击钻法
本项目若采用“钢护筒＋冲击钻法”[3]，在粉土、粉细砂层钻进时，可采用长护筒预防坍孔现象。但考虑在石灰岩层中，有大量的土（溶）洞存在，也极容易发生坍孔、漏浆等，且本项目的石灰岩层为弱风化，长护筒深入石灰岩层存在一定的困难，施工完成后长护筒的回收也存在一定的难度，且施工成
本较大，因此不考虑此成桩方案。
2.3 冲击成孔＋抛填片石与黏土加固法
项目有土（溶）洞发育的石灰岩层，且分布广，上覆土层为松散的粉土、粉细砂层，因此在冲击成孔时采取分段措施进行成孔。针对松散的粉土、粉细砂层与土（溶）洞发育的石灰岩层，应采取不同的成孔措施：
1）在松散的粉土、粉细砂层中成孔时，向孔内投入黏性土与碎石的混合物，慢速、小冲程进行冲击挤密，使黏性土与碎石的混合物挤入孔壁周围的松散粉土、粉细砂层中，从而增加黏聚力，减小渗透性，达到土体改良的目的。
2）在土（溶）洞发育的石灰岩层中成孔时，则应投入适量的黏性土、片石、水泥等混合物，慢速、小冲程冲击，先填实土（溶）洞，堵塞漏浆通道，再继续小冲程冲击，使孔壁稳固，避免漏浆、坍孔，影响桩身质量。
3 施工工艺
3.1 施工准备
1）根据勘察，推测每孔的地质特性情况，在地质特性列表地质剖面图等相关资料中详细地描述地层名称、厚度、水文情况等，然后再根据每层岩土制定成孔措施。
2）配置充足的黏土和片石，片石的粒径为15～ 25 cm ，本项目利用挖方段的弃土和块石解小形成抛填料。
3）先进行弃土与羧甲基纤维素钠的拌和试验。本项目弃土所含水的质量分数在15%～20%之间，所含沙的质量分数达20%左右时，羧甲基纤维素钠添加的质量分数为
0.05%，拌和物的黏聚力为12～20 kPa ；弃土所含水的质量分数在20%～25%之间，所含沙的质量分数达30%左右时，羧甲基纤维素钠添加的质量分数为0.10%，拌和物的黏聚力为18～25 kPa 。
4）做好施工技术交底，确保每一位作业人员和管理人员都清楚本方案，并掌握作业要点。
3.2 施工要点3.2.1 钻孔
1）护筒安放好后，应在护筒下方1.5 m 范围内对土体采取抛填黏土和片石进行加固，形成稳固的地层，防止钻头在冲击过程中造成护筒的不均匀沉降，导致卡钻事故。本项目附近刚好有弃土及块石，弃土主要为黏性土与素填土的混合物，大块石通过岩石破碎机解小，弃土通过添加羧甲基纤维素钠拌和增强黏性后用来辅助成孔。本项目试验表明，羧甲基纤维素钠添加的质量分数占弃土的0.05%～0.1
0%时效果比较突出，拌和物的黏聚力较强。
2）当钻进到粉土和粉细砂层时，也需要抛填添加羧甲基纤维素钠的弃土和小片石，边抛填边慢速、小冲程地冲孔，确保孔周围形成一层厚约20 cm 的坚实护壁。
3）在冲孔的过程中，需要往孔内注水，确保注水的水位高于地下水位2 m 左右。
4）当钻进到石灰岩层时，由于岩面的起伏较大，石笋、石牙、土（溶）洞较为发育，故常发生卡钻、钻孔偏斜、漏浆等问题。本项目针对施工中出现的各种问题采取了不同的解决方式，取得了良好的效果：
① 漏浆，存在大的土（溶）洞，岩层破碎。解决措施为：向孔内抛填本项目的弃土与羧甲基纤维素钠的拌和物、碎石、片石、水泥的混合物，慢速冲击，对土（溶）洞进行填充，对孔壁起到胶结和稳固作用，避免漏浆。
② 漏浆，存在少量裂隙。解决措施为：向孔内抛填本项目的弃土与羧甲基纤维素钠，慢速冲击，将土挤入基岩的裂隙中，防止浆液流失，保证泥浆的质量。
③ 钻孔偏斜。解决措施为：采用小工艺参数施工，避免锤头沿倾斜岩面下滑，待在倾斜的岩面锤击出较宽的台阶后，再正常冲击成孔；时刻掌握溶洞的情况，当溶洞较大时，可向孔内抛填碎石，注入添
加了速凝剂的水泥浆，待溶洞强度提升后进行低速钻进。
3.2.2 清孔
钢板桩引孔1）当钻孔即将达到设计深度时，先进行一次清孔，然后抛填土和片石的混合物，再进行冲击，完成整个成孔过程。再对孔深、孔径、孔位等参数进行检查，检查合格后及时进行清孔作业，避免长时间的静置导致坍孔。
2）清孔时，先将粗渣用抓渣筒抓出，然后往孔内注水、抽水并往复进行，使孔内泥浆的相对密度降低。
（下转第33页）
高买燕: 云南某特厚粉细砂覆盖型喀斯特地区的桩基础施工技术
建筑施工·第43卷·第1期
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端面上，使第3级推杆能与第2级螺母同步运动。底部吊环安装在第3级推杆的另一端，用于与钢筋笼连接。
4 技术效果
在杭州萧山国际机场三期项目桩基工程及基坑围护钻孔灌注桩排桩施工过程中，均可使用本装置代替吊筋周转使用，节约大量钢筋，同时能节省吊筋加工制作与焊接的人工成本，以及电焊条和焊机等的投入成本。另外，还避免了人工割除吊筋环节，提高基坑开挖效率，极大地降低了施工成本。
5 成果价值分析
目前，城市建筑中有95%的建筑基础工程均采用桩基础，基坑围护形式大多采用围护排桩＋止水帷幕。本装置采用电动液压控制原理，构造简单，传动效率高。只要涉及钻孔灌注桩钢筋笼吊装均可投入使用，应用前景十分广泛。
以杭州萧山国际机场三期项目桩基工程为例，本工程钻孔灌注桩共计10 600根，吊筋平均长度为8 m，每根钻孔灌注桩需2根吊筋，共计需吊筋267 t，按照钢筋市场价格4 000元/t计算，共计约1 070 000元。同时，吊筋的加工制作与焊接共计约130 000元，电焊条及焊机的投入预计约30 000元，因此共计需要成本1 230 000元。如果投入使用该装置，每台设备预计50 000元，共计投入4台，需200 000元，故可节约成本1 030 000元，成果转化价值非常高。
6 结语
本文对可周转使用电动液压伸缩杆吊筋装置的使用原理及操作方法进行了介绍，并以实际工程中的应用证明其在施工过程中的可行性及适用性。该装置构造简单，安全可靠，能保证成桩质量，且节约了大量的人力、材料、机械，提高了施工效率，降低了对周边环境的影响，尤其在机场不停航施工中意义重大，得到了业内人士的一致认可
和好评，为后续桩基工程提供了借鉴和参考。
[1] 吴方靖.灌注桩钢筋笼标高控制用可拆式刚性吊筋[J].探矿工程：岩
土钻掘工程,2006(3):24-25.
[2] 袁正刚.一种简易的钢筋笼吊环式吊筋在钻孔桩中的使用[J].西部
探矿工程,2012(12):8.
[3] 何永.钻孔桩简易双向可调节循环吊筋的研究与应用[J].中华建
设,2018(5):126-127.
王 刚、庞程程、杨媛鹏、谢燕辉、李承龙、赵 武：可周转使用电动液压伸缩杆吊筋装置在桩基工程中的应用
（上接第6页）
3）沉渣厚度必须达到设计要求，清孔时，要注意保持孔内的水位，防止产生坍孔。
3.2.3 全岩面的判断
本项目要求桩端入完整微风化岩层，但由于喀斯特较为发育，岩面陡倾，故难以正确地判断全岩面。实际施工中，总结出以下几种判断方法：
1）桩孔超前钻探资料。以桩孔底标高为基准，再往下50 cm后进行全岩面的检验。便当袋
2）钢丝绳的垂直度。钢丝绳垂直、摆动轻微，且在锤头触底时出现轻微的反弹。
3）出渣的情况。观察出渣中岩渣的含量在65%以上。
4）钻进的速度。以进尺速度在0.1～0.2 m/h作为一般冲孔设备进入全岩面的特征。
在实际工程中，往往要将几种判断方法结合起来，相互佐证，从而更容易判断全岩面。
4 结语
本项目采用抛填片石＋土的方法进行冲击钻成孔，施工成本低，效率高。28 d后进行桩基承载能力检测，其中Ⅰ类桩的比例达89.5%，没有Ⅲ类桩。通过本项目的桩基成孔施工，得出以下施工经验：
1）在特厚粉土、粉细砂层中，采用冲击钻成孔＋抛填黏性土、片石冲击加固的方法能有效防止坍孔，且施工成本低，在高速公路的桥桩施工中，还可以充分利用弃土、块石，原地取材，做到施工成本最小化。
2）在土（溶）洞、裂隙发育地带，在小裂隙中抛填弃土与羧甲基纤维素钠的拌和物进行低速、小冲程冲击，将弃土与羧甲基纤维素钠的拌和物挤入裂隙中，能有效防止漏浆；在大土（溶）洞中，抛填块石＋弃土与羧甲基纤维素钠的拌和物。情况严重时，再添加适量的水泥，可有效填塞土（溶）洞，然后用冲击钻低速、小冲程地冲击密实，也能有效防止漏浆，降低施工成本。
全热交换机3）在特厚粉细砂覆盖型喀斯特地区的桩基础工程中，成孔采用冲击钻＋抛填片石的方法可行，且施工成本低，
操作简单，值得被广泛推广使用。
[1] 郑伟国，谢毓才，薛绪标.岩溶地区桩基选型浅谈[J].岩土工程学报,
2011,33(增刊2):404-407.
[2] 周宗道.岩溶地区冲孔桩施工技术措施探讨[J].地质灾害与环境保
护,2002,13(3):79-82.
[3] 李成芳，熊启东，孔凡林.旋挖成孔灌注桩在松散高填方地基中的应
用[J].地下空间与工程学报,2010,6(6):1266-1269.
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