喀斯特地质嵌岩灌注桩础施工工法.doc

喀斯特地质嵌岩灌注桩基础施工工法 李明辉 1、前言 喀斯特是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称，又称岩溶地貌。喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯特拉半岛碳酸盐岩高原的地名，当地称为Kras，近代喀斯特研究发轫于该地而得名。喀斯特地貌分布在世界各地的可溶性岩石地区，其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的喀斯特区之一。喀斯特地质作为云贵高原特有的地质形态，地处昆明湖积盆地边缘与骆峰山斜坡交接地带的昆明市园通山，就属于典型的具有裸露型、地下埋藏型相结合的喀斯特地质地貌。由于喀斯特地区地下潜水丰富、土洞溶洞以及溶蚀裂隙发育、地下石牙石笋林立，高层建筑在设计时考虑建筑物不均匀沉降及基础承载力等因素，因不宜采用天然基础而普遍采用了嵌岩灌注桩基础。 受“99世博会”的推动，90年代以来昆明的城市建设飞速发展，建在园通山附近和青年路沿线的高层建筑，无一例外的遇到了这一地质条件下的嵌岩灌注桩基础施工难题，很多工程在桩基础施工时单纯的采用人工成孔、冲击成孔或螺旋钻孔等成孔方法，造成基础施工长达一年之久也无法完成施工任务。为解决这个施工课题，云南建筑施工业进行了很长时间的艰难探索。直到国家经贸委昆明培训中心工程，在该工程典型的喀斯特地质地嵌岩灌注桩基础施工中，终于探索出了“人工成孔+冲击成孔+导管法水下砼灌注”相组合的科学的施工工艺，克服并解决了喀斯特地质嵌岩灌注桩基础施工中溶洞、裂隙、流泥、地下水以及塌孔、偏孔、成孔不圆、坠锤和混凝土流失等施工难题，仅四个月就成功完成了该工程深达30m的嵌岩灌注桩基础施工，最终解决了“喀斯特地质地貌嵌岩灌注桩基础”这一施工难题。 之后，喀斯特地质地嵌岩灌注桩基础施工技术进行了全面系统的总结、得到发表和推广应用，在昆明类似的工程均顺利完成了基础施工任务。以喀斯特地质地嵌岩灌注桩基础施工核心技术之一、题为《喀斯特地质泥浆护壁冲击成孔施工工法》申报为云南省2007年度施工工法。 2、工法特点 2.1喀斯特地质中的嵌岩灌注桩施工工法是以“人工成孔+冲击成孔+导管法水下混凝土灌注”三种施工工艺结合而成。它最大的特点是以一种工艺复合的工法，单一的工艺或两种施工工艺组合，都难以全面解决该地质条件下嵌岩桩施工所存在的难题、完成施工任务； 2.2该工法对于喀斯特地质嵌岩桩施工，具有普遍性广、适应性强的特点。这种特点体现在无论喀斯特地质场地中地下水流量情况如何、基岩溶蚀程度如何，采用以“人工成孔+冲击成孔+导管法水下混凝土浇注”结合喀斯特地质嵌岩桩施工方法，均能够按质按量、顺利完成桩成孔、桩芯结构施工； 2.3喀斯特地质中嵌岩桩施工率先采用人工成孔，具有经济、简便、能快速穿越灰岩顶部土层的特点，为嵌岩灌注桩冲击成孔创造条件、赢得工期； 2.4冲击成孔在喀斯特地质中有如下优点：利用锤头自由下落冲击岩土成孔，对孔底操作要求易于保证，且有利于控制桩身垂直度；无须泥浆循环；冲进中通过投入粘土、块石冲挤孔壁可有效减少桩芯混凝土浇灌超量；利用捞渣筒抽吸功能可使桩底沉渣层厚度小于50mm，满足施工规范要求并显著提高桩尖质量和桩端承载能力；施工安全操作性强； 2.5导管法灌注水下混凝土，除了需要精心管理外，具有能向地下水深处迅速灌注大量混凝土、不用排水、不需专门养护、作业设备简单等优点。 3、适用范围 适用于喀斯特地质条件下，采用嵌岩灌注桩的工业与民用建筑基础工程施工。 4、工艺原理 本工法基于系统方法原理，依据勘岩灌注桩基础埋置深，针对喀斯特地质岩土分层特点、岩溶发育特征以及地下水特征，按照“先挖后冲、再浇灌水下混凝土”思路，将“人工成孔+冲击成孔+导管法水下混凝土灌注”三种施工工艺有机组合在一起，最终形成一套完整的喀斯特地质地嵌岩灌注桩基础施工工艺。 4.1喀斯特地质岩土工程地质状况： 作为建筑场地，喀斯特地质岩土状况一般特点： 4.1.1岩土分层特点 喀斯特地质地层大致分布为：第四系人工填土层(Qml)；冲、洪、湖积层(Qal+pl+l)：分布有粉质粘土、粉土、砂土、圆砾等，呈软塑至可塑状态，孔隙潜水量大，渗透性能好；残积层(Q0)：由灰岩风化残积而成粉质粘土组成，一般为湿—饱和，流塑至可塑状态，与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态；二叠系（P）岩层：为灰岩(大理岩)、断层、裂隙、岩溶发育，石牙、石笋林立，基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。 4.1.2 岩溶发育特征 喀斯特地区的岩溶发育具有一定的规律，普遍表现为：岩溶发育自下而上，由弱变强；基岩面上分布着溶沟、溶槽，浅部基岩岩溶发育较强，有的溶洞呈串珠状自上而下分布，深部为古老溶洞，分布较少、暗河为古老溶洞连通而成；浅部溶洞充填物多，深部充填物少；充填物呈全充填一半充填一无充填，一般呈流塑—软塑状态；构造裂隙发育，地下水活动频繁地方溶