余国兆
华润电力（云浮）有限公司 广东云浮云 527322
摘要：特殊岩土层的超长桩基，采用较好的成孔工艺解决好成孔过程中发生的塌孔等及减少砼充盈系数，对减少基础处理费用及工期起到关键作用。
关键词：桩基；旋挖桩；全套管；选型；电力
一、前言
某电厂项目地处广东省云浮市牛远村，厂址为山岭重丘及喀斯特地貌地区。根据类似电厂建设经验，场地基础处理费用较高，尤其是不可预见性大型溶洞，对项目质量安全、工期和费用控制影响较大。因此，在设计前期需进一步探明地质情况，并针对岩溶地区基础处理方案及桩基选型进行专题研究。
二、场地地质条件
厂址地形地貌为丘陵及丘间冲沟，场地范围内高程约为 10～113m 之间，最大相对高差约 103m，地形起伏变化较大，整体上呈东南高北低态势，坡度约 15°～25°，缓坡及洼地地带多为旱地及少量水塘。场地土层分布情况如下：
1、人工填土层（Q4ml）：耕土（①层）、素填土（①1层）。
2、冲洪积层（Q4al+pl）：粉砂（②1层）、粉质粘土（②2层）、淤泥质土（②3层）、粉质粘土（②4层）、粉质粘土（②5层）、粉质粘土（②6层）、角砾（②7层）。
3、坡积层（Q4dl）：粉质粘土（③层）、残积层（Qdl）、粉质粘土（④层）。
5、粉砂岩（O1hl）：全风粉砂岩（层号⑤1）、强风粉砂岩（层号⑤2）、中等风化粉砂岩（层号⑤3）、微风粉砂岩（层号⑤4）。
6、灰岩（O1hl）：中等风化灰岩（层号⑥3）、中等风化灰岩（层号⑥3）。
7、碎裂岩（O1hl）：强风化碎裂岩（层号⑦2）、中等风化碎裂岩（层号⑦3）。
基岩面水平连续性差，起伏变化大，辅助厂房及冷却塔布置区域揭露有溶洞，岩溶发育强烈，当钻机钻进到溶洞顶板时有不同程度的漏水现象，存在流水现象。溶洞充填度0～100%，充填物为软塑～硬塑桩粘性土、角砾及碎石。
三、桩基类型及适应性
桩基可按承载性状、使用功能、桩身材料、成桩方法和工艺、桩径大小等进行分类。下面就主要针对灌注桩成孔施工工艺进行介绍：
1、冲孔灌注桩
冲孔灌注桩适应性较强，适于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层、砾卵石层、岩溶发育岩层或裂隙发育的地层施工。
2、旋挖桩
旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。
3、全套管回旋钻桩
特殊岩土层（岩溶地区、含孤石较多、旧基础、旧桩以及超深软土区域），对于地基承载能力要求很高的构筑物或超高层建筑，一般采用超长桩基（超过60m）。采用常规冲孔成灌注桩，因为没有有效的护壁措施，成孔过程中经常发生孔壁坍塌、斜桩、掉钻、卡钻等孔内事故，造成施工周期长及工程质量隐患。
对于溶洞地区，桩基需穿透溶洞，岩溶地区地下水丰富，且地下水多为承压水，流动性较大，一般的方法护壁，很难达到效果，因此桩的充盈系数无法控制，施工成本大大增加。
针对此特殊地层工程桩，结合全套管回转钻进与旋挖钻进的特点，采用套管全回转钻进与旋挖钻进联合施工可以很好解决此类问题。
1）、采用全套管回旋钻桩的优点
①垂直度得到保证：采用全套管跟进，保证了桩基的垂直度。
②几乎没有塌孔现象：桩基钻孔由全套管跟进钻进，无需使用传统的泥浆护壁工艺，采用抓斗取土，这个过程中不存在塌孔现象。
③入岩效率大幅度提高：采用旋挖钻机跟进钻进，更换钻头容易。
④可穿过孤石、旧基础等。
⑤有效减少充盈系数：采用全套管跟进为砼浇注提供了护壁作用，桩基的充盈系数也得到有效的控制。
⑥操作安全可靠：工作人员基本在机械驾驶室内操作。
2）、工艺流程
3）、钢护筒起拔控制要点
①在混凝土初凝之前起拔钢护筒，混凝土需加缓凝剂。
②起拔套管前，先以10度的角度来回搓动套管约一两分钟，以保证混凝土和套管壁充分脱离。
③混凝土进入套管内有一节套管的长度时，应进行套管的起拔作业。
④岩溶地层区域，在钢护筒穿过空溶洞的位置，其对应位置的钢筋笼段外侧应包裹一层细铁丝网或者一层质量好的塑料网，避免在拔钢护筒后，还没有初凝的混凝土向溶洞中流散。
4、人工挖孔桩
人工挖孔桩是指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，C25素砼护壁。
四、基础处理方案及桩基选型
从挖、填方区域分布看，填方占用地面积约60%，构筑物的布置及形式，对基础处理费用影响较大。
1、2、3土层主要分布在填方区域，其余挖方区基底出露岩土层强～中等风化基岩，岩土层工程物理力学性质好，可采用天然地基，以强～中等风化基岩作为基础持力层。
填方区原状土普遍有淤泥质土和软塑状粉质粘土存在，需对原状土进行强夯处理。回填土17-27m，需消除回填土工后沉降对构筑物的影响，采用分层强夯处理。下面对于填方区构筑物桩基选型方案如下：
一）、小型构筑物对地基承载力要求不大区域，采用碎石桩或水泥土搅拌桩符合地基+筏板基础。
二）、因回填土区域含大量开挖块石，且回填土工后沉降产生负摩阻力，采用预制PHC及大管桩施工难度大，成桩困难。
三）、对于条形储煤场及辅助厂房构筑物基础处理，采用机冲孔灌注桩或旋挖桩。
四）、对于岩溶地区，桩端持力层不宜直接作用在破碎顶板或溶洞填充物上，而应穿越溶洞到达稳定的持力层。
1、采用常规的机械冲孔灌注桩，岩溶地区解决方案如下：
①对于有小溶洞且不漏浆的孔，可直接穿过溶洞。
②漏浆量不大的孔，采用特种泥浆（例如加入羧甲基纤维素CMC、火碱等），尽量减少漏失量，快速穿过溶洞。
③对漏浆量较大的孔，从孔口填入特种泥浆+水泥包+稻草等尽量减少漏浆量，保证安全成孔。
④对于漏浆量特大的孔（孔内泥浆很快漏失完）即大溶洞，要快速将钻头取到孔外，并及时从孔口回填低标号砼（C15）以堵塞岩溶裂隙，待养护24小时后，再往下继续钻进，基本能保证一次成孔，若泥浆还漏失，重复处置可达到较好效果，同时在砼浇注时能相对减少部分高标号砼用量，还能对周边有溶洞桩施工起到辅助处理作用。
⑤对溶洞较大，且充填素砼量过大的桩，在成孔过程中采用钢护筒直接穿透溶洞，钢护筒作为桩身一部分。
2、对于大型溶洞，可采用全套管回旋钻桩，考虑到全回转全套管拔出时，桩身砼没有完全初凝，溶洞流水冲刷桩身，导致桩身缺陷或桩桩塌陷风险，可采取钢护筒直接穿透溶洞，成桩后钢护筒不拔出，作为桩身一部分。
3、岩溶地区成孔灌注砼过程中，应时时统计灌注混凝土浇筑量及监测混凝土浇筑面对标高，灌注完成后在砼完全初凝前，监控混凝土浇筑面，若出现混凝土下陷，对于陷量不大的，及时补灌混凝土，注意插入导管的深度，保障后桩身质量；对于下陷比较严重，考虑拔出钢筋笼重新成孔。
五）、建议
鉴于本项目地形起伏变化大，地质情况复杂，在初步设计阶段进行全厂物探，探明岩溶发育情况，优化构筑物的布置及形式以减少基础处理费用。
作者简介：余国兆，（1979.08.29），男，汉，云南省宣威市，（工程师），（本科），研究方向：工程建设、桩基、旋挖桩
论文作者:余国兆
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第19期
论文发表时间:2018/2/3
标签：溶洞论文; 桩基论文; 套管论文; 岩溶论文; 粘土论文; 构筑物论文; 泥浆论文; 《建筑科技》2017年第19期论文;