巖溶地質對樁基施工的影響及應對措施探討
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：本文結合灰巖地區復雜的地質條件，盡可能對各種類型樁基施工可能出現的問題作較全面的分析、總結，以方便設計、施工找出可行辦法進行控制，以求達到防范于未然的目的。
關鍵字：樁基 巖溶地質 施工
灰巖地區因其地質條件復雜，巖溶(溶洞、溶溝、溶槽)發育，地下水豐富甚至有地下暗河通道等，嚴重影響樁基礎的選型和施工質量及安全。尤其是型建筑物的基礎，如果對巖土工程條件認識不足，在施工中多次更改樁型，就會造成嚴重的質量安全隱患和經濟損失。
1 巖土工程地質狀況
1.1 地層分布
灰巖地區地層致分布有：
a）人工填土層(Qml)；
b）沖洪積層：分布有粉質粘土、粉土、砂、礫等。呈軟塑至可塑狀態，孔隙潛水量，滲透性能好；
c）殘積層(Q0’)，由灰巖風化殘積而成、一般為濕—飽和，流塑至可塑狀態，與基巖的接觸帶部分由于潛水影響呈流塑狀態；
d）巖層：為灰巖(理巖)、斷層、裂隙、巖溶發育，基巖面溶溝溶槽等溶蝕現象嚴重。
1.2 巖溶發育特征
灰巖地區的巖溶發育具有一定的規律，普遍表現為：
(1)自上而下，由強變弱；基巖面上分布著溶溝、溶槽，淺部基巖巖溶發育較強，有的甚至呈串珠狀自上而下分布，深部為古老溶洞，分布較少、暗河為古老溶洞連通而成。
(2)淺部溶洞充填物多，深部充填物少；充填物呈全充填一半充填一無充填，一般呈流塑—軟塑狀態：
(3)構造裂隙發育，地下水活動頻繁地方溶洞較發育。
1.3 地下水特征
灰巖地區地下水按其賦存介質可分為三種類型，即:
a）賦存于沖洪積及殘積層的孔隙水，滲透性強；
b）賦存于下伏溶洞、溶蝕裂隙及暗河中的巖溶裂隙水，連通性好，水量豐富；
c）賦存于構造斷裂帶中的裂隙水，連通性強。
2 對基礎的影響及應采取的措施
2.1 對持力層的影響及措施
由于灰巖地區沖洪積、殘積層滲透性能好，在孔隙水豐富的情況下，土層的強度和深基坑的支護將受影響，降水措施也易影響周邊建筑的安全，同時土洞發育也會嚴重影響土層的穩定性，因此，在地下潛水豐富、土洞較發育的灰巖地區，不易采用天然基礎。由于巖溶的發育，若樁基礎落在溶洞頂部、當頂板厚度達不到設計要求時，就容易造成嚴重的質量隱患。因此，在灰巖地區，必須要在詳細的地質、水文、物探資料的基礎上，選擇合理的基礎形式。對于樁基礎，要進行一樁一孔的超前鉆探措施，以查明樁底以上的巖溶發育情況，選擇合理安全的樁底標高；至于深基礎降水措施?則必須先充分了解其水文地質條件，并論證降水方案的可行性，建議采用帳幕封閉式降水。
2.2 對樁基礎施工的影響及措施
2.2.1人工挖孔樁基礎
該基礎形式由于具有易于進行持力層鑒別和孔底沉渣控制，樁底易做擴頭以增加單樁承載力，施工工期短，造價低等優點，一直被廣泛采用，但在灰巖地區施工則存在以下困難：
(1)第四系的沖洪積層及殘積層在富含孔隙水的情況下易形成流砂、流泥、涌水，嚴重影響開挖和護壁，盲目開工易造成質量隱患和影響施工安全。
(2)巖溶水、裂隙水易形成涌水。
(3)巖溶內呈流塑—軟塑狀態的泥質、沙質充填物嚴重影響護壁的穩定性和開挖施工的安全；
(4)由于地下水流通性能好，在混凝土澆搗過程中孔內水量易引致水灰比變化或砂漿流失，造成樁身松散、離析等問題。
若采用人工挖孔樁，可采取以下措施：
(1)進行詳細的地質和水文勘察，充分了解施工區的巖溶分布情況及地下水的分布情況如流向、流量、水位等。
(2)采取有效的降水措施。降水成功與否是灰巖地區能否采用人工挖孔樁的先決條件，因在地下水豐富的灰巖地區，降水非常困難，不易采用人工挖孔樁。
(3)采用鋼套管護壁用于防止流砂、流泥和涌水；
(4)在孔內地下水的情況下，采用水下灌注等措施；
2.2.2鉆孔灌注樁
直徑鉆孔灌注樁有工程進度快、可采用反循環口徑、不受地下水影響、施工安全可靠等優點。但在灰巖地區施工存在以下困難：
(1)軟弱地層(流塑—軟塑狀態的凝泥層及富含地下水的殘積層)易引起塌孔。
(2)巖溶內施工易卡鉆、掉鉆，同時巖溶內護壁困難，易造成混凝土流失；
(3)灰巖（理巖)間硬度入嵌巖以及穿透巖容頂板教困難；
(4）鉆進施工中、鉆孔易沿路溝、溶槽的基巖面傾斜。
(5）孔底沉渣難于控制。
因此，在灰巖地區進行鉆孔灌注樁施工。應采取以下措施：
(1)在軟弱層以及溶洞內施工，可采用跟進套管護壁成孔。
(2)鉆進巖石時，采用預鉆孔跟進鉆進法，或直接改用沖孔法成孔。
(3)溶洞、溶槽、溶溝中施工時，可采用預埋塊石，保證鉆頭作業面強度均勻，減少成孔傾斜。
(4)加強管理，保證清渣的徹底。
2.2.3沖孔灌注樁
沖孔樁因沖擊能力，穿透力強，較易穿過巖溶頂板，不受地下水影響，樁長、樁徑靈活性較等優點，成為灰巖地區一種較理想的成樁形式，但施工也存在以下困難：
(1)軟弱層泥漿護壁困難，尤其在巖溶內護壁易塌孔。
(2)溶溝、溶槽內施工時易卡沖斗，沿巖面易發生傾斜。
(3)沖斗的沖擊易使樁尖處持力層松動。
(4)沉渣清理較困難，易降低端承力。
因此，可采取下列必要措施：
(1)軟弱層以及溶洞內施工時，可采用套管護壁成孔；
(2)溶溝、溶槽內施工時，可采用預埋塊石，保持沖斗的作業面強度均勻，以減少孔斜和卡沖斗；
(3)終孔處采用輕沖，清渣可采用跟進探頭，用以檢查沉渣情況。
3 結論
綜上所述，在灰巖地區進行基礎方案選型及施工確實存在較困難，必須充分了解場地的地址和水文條件、全面分析各種復雜地質條件對工程施工的影響，合理地選擇基礎形式和施工措施。從各種基礎形式來看，端承樁是比較安全的；在降水成功的條件下，人工挖孔樁是較快速經濟的；若降水不成功，則鉆、沖結合成孔是最安全可靠的。
關鍵字：樁基 巖溶地質 施工
灰巖地區因其地質條件復雜，巖溶(溶洞、溶溝、溶槽)發育，地下水豐富甚至有地下暗河通道等，嚴重影響樁基礎的選型和施工質量及安全。尤其是型建筑物的基礎，如果對巖土工程條件認識不足，在施工中多次更改樁型，就會造成嚴重的質量安全隱患和經濟損失。
1 巖土工程地質狀況
1.1 地層分布
灰巖地區地層致分布有：
a）人工填土層(Qml)；
b）沖洪積層：分布有粉質粘土、粉土、砂、礫等。呈軟塑至可塑狀態，孔隙潛水量，滲透性能好；
c）殘積層(Q0’)，由灰巖風化殘積而成、一般為濕—飽和，流塑至可塑狀態，與基巖的接觸帶部分由于潛水影響呈流塑狀態；
d）巖層：為灰巖(理巖)、斷層、裂隙、巖溶發育，基巖面溶溝溶槽等溶蝕現象嚴重。
1.2 巖溶發育特征
灰巖地區的巖溶發育具有一定的規律，普遍表現為：
(1)自上而下，由強變弱；基巖面上分布著溶溝、溶槽，淺部基巖巖溶發育較強，有的甚至呈串珠狀自上而下分布，深部為古老溶洞，分布較少、暗河為古老溶洞連通而成。
(2)淺部溶洞充填物多，深部充填物少；充填物呈全充填一半充填一無充填，一般呈流塑—軟塑狀態：
(3)構造裂隙發育，地下水活動頻繁地方溶洞較發育。
1.3 地下水特征
灰巖地區地下水按其賦存介質可分為三種類型，即:
a）賦存于沖洪積及殘積層的孔隙水，滲透性強；
b）賦存于下伏溶洞、溶蝕裂隙及暗河中的巖溶裂隙水，連通性好，水量豐富；
c）賦存于構造斷裂帶中的裂隙水，連通性強。
2 對基礎的影響及應采取的措施
2.1 對持力層的影響及措施
由于灰巖地區沖洪積、殘積層滲透性能好，在孔隙水豐富的情況下，土層的強度和深基坑的支護將受影響，降水措施也易影響周邊建筑的安全，同時土洞發育也會嚴重影響土層的穩定性，因此，在地下潛水豐富、土洞較發育的灰巖地區，不易采用天然基礎。由于巖溶的發育，若樁基礎落在溶洞頂部、當頂板厚度達不到設計要求時，就容易造成嚴重的質量隱患。因此，在灰巖地區，必須要在詳細的地質、水文、物探資料的基礎上，選擇合理的基礎形式。對于樁基礎，要進行一樁一孔的超前鉆探措施，以查明樁底以上的巖溶發育情況，選擇合理安全的樁底標高；至于深基礎降水措施?則必須先充分了解其水文地質條件，并論證降水方案的可行性，建議采用帳幕封閉式降水。
2.2 對樁基礎施工的影響及措施
2.2.1人工挖孔樁基礎
該基礎形式由于具有易于進行持力層鑒別和孔底沉渣控制，樁底易做擴頭以增加單樁承載力，施工工期短，造價低等優點，一直被廣泛采用，但在灰巖地區施工則存在以下困難：
(1)第四系的沖洪積層及殘積層在富含孔隙水的情況下易形成流砂、流泥、涌水，嚴重影響開挖和護壁，盲目開工易造成質量隱患和影響施工安全。
(2)巖溶水、裂隙水易形成涌水。
(3)巖溶內呈流塑—軟塑狀態的泥質、沙質充填物嚴重影響護壁的穩定性和開挖施工的安全；
(4)由于地下水流通性能好，在混凝土澆搗過程中孔內水量易引致水灰比變化或砂漿流失，造成樁身松散、離析等問題。
若采用人工挖孔樁，可采取以下措施：
(1)進行詳細的地質和水文勘察，充分了解施工區的巖溶分布情況及地下水的分布情況如流向、流量、水位等。
(2)采取有效的降水措施。降水成功與否是灰巖地區能否采用人工挖孔樁的先決條件，因在地下水豐富的灰巖地區，降水非常困難，不易采用人工挖孔樁。
(3)采用鋼套管護壁用于防止流砂、流泥和涌水；
(4)在孔內地下水的情況下，采用水下灌注等措施；
2.2.2鉆孔灌注樁
直徑鉆孔灌注樁有工程進度快、可采用反循環口徑、不受地下水影響、施工安全可靠等優點。但在灰巖地區施工存在以下困難：
(1)軟弱地層(流塑—軟塑狀態的凝泥層及富含地下水的殘積層)易引起塌孔。
(2)巖溶內施工易卡鉆、掉鉆，同時巖溶內護壁困難，易造成混凝土流失；
(3)灰巖（理巖)間硬度入嵌巖以及穿透巖容頂板教困難；
(4）鉆進施工中、鉆孔易沿路溝、溶槽的基巖面傾斜。
(5）孔底沉渣難于控制。
因此，在灰巖地區進行鉆孔灌注樁施工。應采取以下措施：
(1)在軟弱層以及溶洞內施工，可采用跟進套管護壁成孔。
(2)鉆進巖石時，采用預鉆孔跟進鉆進法，或直接改用沖孔法成孔。
(3)溶洞、溶槽、溶溝中施工時，可采用預埋塊石，保證鉆頭作業面強度均勻，減少成孔傾斜。
(4)加強管理，保證清渣的徹底。
2.2.3沖孔灌注樁
沖孔樁因沖擊能力，穿透力強，較易穿過巖溶頂板，不受地下水影響，樁長、樁徑靈活性較等優點，成為灰巖地區一種較理想的成樁形式，但施工也存在以下困難：
(1)軟弱層泥漿護壁困難，尤其在巖溶內護壁易塌孔。
(2)溶溝、溶槽內施工時易卡沖斗，沿巖面易發生傾斜。
(3)沖斗的沖擊易使樁尖處持力層松動。
(4)沉渣清理較困難，易降低端承力。
因此，可采取下列必要措施：
(1)軟弱層以及溶洞內施工時，可采用套管護壁成孔；
(2)溶溝、溶槽內施工時，可采用預埋塊石，保持沖斗的作業面強度均勻，以減少孔斜和卡沖斗；
(3)終孔處采用輕沖，清渣可采用跟進探頭，用以檢查沉渣情況。
3 結論
綜上所述，在灰巖地區進行基礎方案選型及施工確實存在較困難，必須充分了解場地的地址和水文條件、全面分析各種復雜地質條件對工程施工的影響，合理地選擇基礎形式和施工措施。從各種基礎形式來看，端承樁是比較安全的；在降水成功的條件下，人工挖孔樁是較快速經濟的；若降水不成功，則鉆、沖結合成孔是最安全可靠的。
