摘要：肇庆市某综合体项目，北侧靠近北岭山，南侧临近波海湖，处于于岩溶发育地区，地质条件复杂，下覆灰岩、溶沟、溶槽、溶洞等发育，岩面起伏较大，且地下溶洞呈贯通分布。因溶洞问题导致混凝土超灌严重，通过对桩基础混凝土超灌系数深入分析，找出桩基础混凝土超灌的影响因素，控制好桩基础混凝土超灌量，对保证工程安全和质量、节约工程造价、加快工程建设进度具有重要意义。
关键词：溶岩；混凝土超灌；数据分析；溶洞处理；造价控制
1.工程桩基础设计概况及地质条件
本项目工程桩总桩数607根，桩径为780mm、1000mm、1300mm三种，采用单桩单柱设计，入岩2m，保证桩端下3倍桩径且不小于5m范围内无洞隙存在，确保桩端持力层内有足够厚度的完整基岩（⑤2微风化灰岩），桩基全部采用冲击钻冲击成孔。
根据本项目岩土工程勘察报告，场地不良地质作用包括土洞、溶岩。
1.1、土洞：场区勘探资料显示，洞顶埋深20.10～30.20m；洞顶标高-10.11～ -20.38m；洞高1.30～4.40m，平均2.33m，呈无充填或半充填状，为场区不良地质作用。
1.2、溶洞：勘探资料揭露有溶洞，见溶洞率为57.84%。洞高0.30～18.55m，可塑粉质粘土全充填或无充填物，钻进漏水，溶洞顶板层厚岩层0.1～10.2m（含破碎岩），应作相应溶洞处理。
1.3、本场区地质情况较复杂，溶洞、溶沟、溶槽等无规则分布发育于灰岩中，据工程地质剖面图显示，溶洞之间为存在贯通分布。
2.工程桩基础溶洞处理施工数据分析
因溶洞不良地质原因，桩基础施工成孔作业极易发生坍孔、漏浆等现象，需要反复回填复冲，对工期造成不利影响。另外，因溶洞内充填物（无充填或半充填状）护壁强度较低，桩基础混凝土浇灌时压力陡然增加，导致混凝土流失严重，而且桩基础施工质量安全存在隐患，也不利于施工成本控制。
在这种发育程度的岩溶区域，由于岩溶表现形式的多样性及规律性不强的特点，在目前的勘探手段及资金有限情况下，给勘探设计与施工带来很大的不确定因素。因此，根据对前期已完成233根工程桩溶洞处理进行样本数据采集，重点对桩基础混凝土超灌数据进行分析研究，找出溶洞的一些规律性，并采取针对性措施，尽可能降低溶洞不利条件下桩基础混凝土超灌量。
2.1工程桩溶洞数与超灌情况分析
由上图显示，工程桩溶洞数与超灌系数的关系为：
随着溶洞数量的增加（因溶洞大小在0.3～9.3m之间，溶洞发育状态不完全一致，溶洞数量多少并不能完全反映桩身范围溶洞高度及与超灌系数间的绝对关系），超灌系数呈上升趋势。
‚当溶洞数为0个时（桩位超前钻探资料未显示有0.3m以上溶洞，但由于场地内岩溶较发育，取芯直径约100mm左右且单桩单孔钻芯，有时并不能完全反映桩底实际情况，可能存在陡斜岩面、0.1～0.3m串珠状溶洞等），超灌系数2.0～3.0处呈密集分布。
ƒ当溶洞数为1～2个时，超灌系数比较密集分布在2.5～3.5之间，少部分大于3.0。
„当溶洞数量为3个以上时，超灌系数超过3.0，极少部分小于2.0。
2.2工程桩桩长与超灌系数关系分析
由上图显示，桩长和超灌系数的关系规律为：
工程桩桩长与混凝土超灌系数规律比较明显，混凝土严重超灌部分主要集中在桩长15～25m之间的工程桩，随着桩长的增加，混凝土平均超灌系数略有增加。
2.3桩径与混凝土超灌系数关系
由上图显示，桩径和超灌系数的关系规律为：
桩径小于780mm的桩混凝土超灌系数大于桩径1000mm的桩，桩径1300mm的桩混凝土超灌系数较小。
○2桩径780mm的桩混凝土超灌系数2.0～4.0之间密集分布，桩径1000mm的桩混凝土超灌系数在1.5～2.5之间密集分布，桩径1300mm的桩基础混凝土超灌系数在1.3～2.2之间密集分布。
2.4溶洞复冲次数与超灌系数的分析
由上图显示，溶洞复冲次数和超灌的关系规律为：
复冲次数为零（超前钻资料显示无0.3m以上溶洞、钻进过程未发生塌孔的桩，成孔时未进行回填复冲），超灌系数在1.2～3.5之间密集分布。
‚复冲次数为1～3次，混凝土超灌系数在3.0左右密集分布。
ƒ 复冲次数与溶洞数量及处理难易有关，与混凝土超灌无必然联系。
3、溶洞处理方法及施工质量保证措施。
溶洞处理在设计和施工中常以下护筒和冲填为主。对小于5m以下溶洞，采用片石+粘土（片石：粘土为1：1）复冲筑壁；大于5m溶洞，宜采用溶洞充填（复冲）处理+溶洞范围设置快易收口网方案进行溶洞处理。
3.1溶洞采用片石+粘土复冲筑壁方案
对于小于5m以下的溶洞，成孔作业过程中，出现坍孔及浆液流失现象，采用片石+粘土回填复冲筑壁较为适宜，回填粘土要求采用袋装，防止泥浆过度稀释。若复冲次数在1～2次，未能完全充填溶洞，混凝土浇灌时压力压力较大，迫使固结强度不高的护壁再次坍塌，混凝土流失导致混凝土超灌严重，必须经反复充填片石粘土，利用冲击锤复冲夯实挤压，使碎石粘土充填溶洞并形成护壁。
①采用抛填片石及粘土的方法，成孔质量良好，钻进过程中无塌孔、吸钻、埋钻及卡钻现象，钻头上下自如，无孔斜、缩孔现象。
②上部土层锤击冲程在1.5～2m，复冲及入岩段冲程在1～1.5m，回填复冲最终进尺控制在2小时内进尺小于1m以内。
③溶洞回填复冲泥浆比重控制在1.45～1.6之间，二次清孔后泥浆比重小于1.2。
④钻头钻至溶洞顶时，由于溶洞顶板岩层厚度、硬度不均而出现斜孔，采用抛填硬度较大的花岗岩平衡钻头，反复复冲，纠正冲孔垂直度。
⑤当溶洞位为空洞时或到达溶洞时不漏浆但溶洞高度较多（大于3m），要向孔内抛填片石及粘土进行固壁，小冲程反复冲砸，使抛填片石充分挤入孔壁，粘土充分填塞片石空隙，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。
⑥当灌注到溶洞位置时保持较大的埋管深度，防止混凝土由于挤破护壁后突然下沉，造成断桩。施工过程中保持埋管深度不小于5m，注意观察是否有混凝土面下降现象。
⑦超前钻显示为为中风化灰岩（显示为非溶洞），但有0.1～0.3m串珠状溶洞发育，在此范围内混凝土流失严重，应按照溶洞处理方案进行处理。
洞采用回填片石+粘土（袋装）方法进行处理，成孔质量较好，片石、粘土取材便利，价格低廉，有利于造价控制。
3.2溶洞充填（复冲）处理+溶洞范围设置快易收口网方案
对于5m以上的溶洞，虽然经过多次复冲，但筑壁效果不理想，在混凝土浇筑过程中，由于混凝土浇灌产生侧压力较大，使未完全充填的溶洞护壁破碎，混凝土流入溶洞内，产生严重超灌现象，此时采用溶洞充填（复冲）处理+溶洞范围设置快易收口网方案可有效降低桩基础混凝土超灌量。
溶洞充填（复冲）处理+溶洞范围设置快易收口网方案，是在原充填片石+粘土的基础上，在超出溶洞范围上下各1m范围内，在钢筋笼的定位筋外焊接12@120钢筋网架，沿竖向焊接14@2000加强筋，Ф8@200箍筋，内侧绑扎快易收口网，。在冲击成孔过程中发生漏浆部位，虽超前钻中未能显示溶洞，但仍应记录清楚，在此范围参照溶洞进行设置快易收口网，防止混凝土挤压溶洞土壁，导致混凝土超灌，有效降低混凝土超灌系数，保证工程桩施工质量。
4.结束语
通过溶洞数据处理数据分析，找出桩基础混凝土超灌的主要影响因素，采取有效的解决方案，确保了岩溶地区施工安全与桩基础质量，经检测桩基础质量较好，未发现缺陷桩或不合格桩。本项目较好的控制桩基础混凝土超灌量，桩基础平均超灌系数由原来的3.1下降至2.4，因桩基础混凝土方量基数较大，平均超灌系数下降0.7有很可观的经济效益，本项目较成功的处理了溶洞，对于类似项目桩基础施工具有参考借鉴意义。
参考文献：
[1]刘之葵，梁全城著《岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响》.地质出版社，2006.05
[2]《广西岩溶地区建筑地基基础技术规范》DBJ/T45.广西壮族自治区住房和建设厅发布，2016.02
[3]颜建平.溶岩地区桩基施工浅析[J]岩土工程界，2009.12（4）
作者简介：
颜为明（1983-），男，大学本科，工程师，主要从事建筑施工技术研究。
论文作者:颜为明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/10
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