基于喀斯特地貌的地基处理及桩基施工质量控制探讨

基于喀斯特地貌的地基处理及桩基施工质量控制探讨

蒙桂凤

南宁市建筑规划设计集团有限公司  广西 南宁  530001

摘要：喀斯特地貌是一个独特的地质特征。喀斯特地区的地形复杂性使其难以进行基础施工，尤其是地基处理。这给工程建设带来了很多质量威胁。本文仅在对过往项目总结的基础上，就喀斯特地区复杂地基的处理方法及桩基施工质量管控注意事项展开简要论述

关键词：喀斯特地貌；地基处理；建筑技术

1.前言

喀斯特地貌在我国分布广、面积大。其中以广西、贵州和云南东部所占面积最大。

广西境内的岩石物质主要为石灰石、白云岩、石膏和岩盐等，该类岩石统称为碳酸盐类岩石，亦有分布硫酸盐、卤化物岩等。其特点是其可溶性岩石的层面、节理或断层容易在地下水或地表水活动下被溶蚀和侵蚀。而广西是全国降水量最丰富的省区之一，各地年降水量为1080～2760mm，其地理分布具有东部多，西部少；丘陵山区多，河谷平原少；夏季迎风坡多，背风坡少等特点。以上两个因素使得广西区域内的喀斯特地貌形态十分丰富，其表现在地面上往往崎岖不平，岩石绚丽，奇峰林立，地表常见有石芽、石林、峰林、溶沟、漏斗、溶蚀洼地等形态；而在地下则往往会有地下河水、溶洞、溶槽、石笋、钟乳石和石柱等。

广西岩溶地区房屋建筑和市政基础设施工程的地基基础设计与施工前，均应进行岩土工程勘察和评价，综合考虑结构类型、材料与施工因素等条件，因地制宜地进行设计，组织施工，否则将严重影响工程的施工质量及相关工期。

2. 施工前的准备工作

项目基础工程施工前应注意收集项目所在地的岩层土质等地质情况，为项目勘察范围、钻探深度以及可能采用的地基、基础形式的选择提供参考，同时尚应注意收集相关水文情况，合理判断项目所在地的抗浮水位、洪水发生概率、以及地下暗河存在的可能性。

在地质勘察中尚应注意以下内容：首先，应注意保障勘察孔的钻芯完整性，注意保障各钻芯完整度有利于科学判断岩层连续性及孔隙溶洞情况。（见图1）

图1 广西某项目勘察钻孔岩芯照片

其次，在勘察过程中注意地下水位的每日变化和规律，其次，要测量含水层的深度和厚度，并找出水流方向的变化。如存在明显地下暗沟或暗河，需注意分析水文条件对地下结构的影响程度，预测是否存在桩间土流失或其他可能的导致地下工程受腐蚀或破坏的情况，以便制订适当的预防措施。再次，需注意记录当地的降水和蒸发量，这有助于加强地下水和地表水之间的关系了解。注意结合项目地历年水文情况以及临近河流对地下水与地表水进行分析，评估强降水情况对地下工程的影响，为后续的建设工程质量打下基础，避免隐患和危害的存在。

3. 喀斯特地质的地基处理方法

地基处理是为提高地基强度，或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程措施。

3.1清洁，挖掘、爆破、填充

对于采用天然基础的建设工程，如在开挖区内用作基础地基部位发现岩溶槽、岩溶缝隙、砖石芽、岩溶洞穴等，对于地基内的不稳定的填充物，均应通过清洁、挖掘后换填的方法进行处理。

对于在地基影响范围内的浅埋洞穴，如果洞顶岩层厚度及稳定性不能满足工程要求的，则必须通过开挖或爆破拆除洞顶并填充处理至满足承载力要求后方可用做基础地基。

3.2加固法

岩溶地基的加固方法主要包括注浆法，溶洞支护法和调整柱距的方法。

采用注浆法加固岩溶地基时，有必要探讨岩溶地基的发展，并根据工程要求和建筑目的选择注浆机、注浆技术以及注浆材料。注浆法是采矿建筑、地下工程、水电工程等行业中加强地基和水质管理的主要方法之一，具有非常成熟的经验。使用注浆机注浆时，浆液（主要是水泥、水玻璃等）在岩石和土壤的孔隙、裂缝和空隙中经历扩散、凝固和硬化过程，以降低岩石和土壤的渗透性，提高强度和稳定性，达到增强基础及阻水的目的。在加固岩溶路基以防止道路倒塌时，通常选择低压注浆，充填并堵塞岩溶的顶部，通过反复注入水泥浆或水玻璃浆等泥浆来填充岩溶和岩溶裂缝。

溶洞支护法在洞穴支撑方法中的使用较少，本文不做展开。在工程实例中，还可通过调整基础横梁强度及柱间距的方式处理，但该方式需注意结合上部结构形式判断是否适用。

3.3跨越法

跨度方法主要包括梁跨度、平板跨度和拱跨度。对于影响岩溶基础稳定性的洞穴，可将梁跨、板跨和拱跨分别用于较大洞口、较小规模和较大深度的部位。使用跨接结构时，在使用位置、洞穴大小、埋藏深度、围岩稳定性和水文地质条件方面的要求比较高。跨接结构必须具有可靠的支撑面，并且在基岩中，梁跨接结构的支撑长度必须大于梁高的1.5倍。对于因地下水形成的沉降，如果上部结构不重要，也可以采用跨接法处理，但是在处理之前，必须清除沉降的软土，丢弃带有过滤层的块岩，并用粘土填充该层。

3.4 桩基处理

桩基工程是在高层建筑、水利工程和桥梁工程中通常用于岩溶地基的基础形式。桩基中的钻孔灌注桩因其施工过程噪音相对较低，对相邻建筑物影响小，施工安全性好等诸多优点，在桥梁、水利、房建基础及地基加固工程中得到广泛应用。但因其施工工艺较复杂，人为因素影响较大，若施工过程稍有疏忽，则极易出现一些质量通病。因桩基工程施工质量问题隐蔽，发觉晚且后期处理难度大，不管业主单位还是施工单位均应对施工前的施工方案、试桩进行评估，施工过程监管及施工后的质量检测等方面工作引起足够重视。

4.灌注桩施工常见质量问题及注意事项

4.1灌注桩施工中常见的质量问题

桩基施工过程如重视度不够，则容易出现桩位偏移、桩头入岩深度不足、桩身强度不够、桩基承载力不满足要求等问题，甚至还容易存在不容易发现的桩身空洞、缩颈、断裂、孔壁塌陷、孔底沉淤、夹泥等质量缺陷，影响桩基工程的结构安全。

4.2影响桩身质量的原因分析

①钻孔灌注桩按承载力产生的方式不同可分为端承桩或摩擦桩，其成桩工艺是自桩顶导管浇入混凝土，混凝土从导管底部流出，施工中混凝土导管从下往上顶升而成型的。端承桩如未彻底清淤，桩底淤泥或沉渣过多，则会影响桩基沉降、受力及沉渣悬浮上升导致桩身质量差等情况。而摩擦桩的桩周阻力又与孔壁形状及护壁质量密切相关。因此在施工过程中，较容易导致桩身质量出现问题最常见的原因一般为沉渣清孔不彻底以及桩护壁施工质量不过关导致。

②在混凝土浇筑过程中，如导管插入混凝土过浅，则容易导致成桩过程中混凝土的上升不是顶升式而是摊铺式，这时泥浆、泥块就容易混入到混凝土中，进而影响桩身质量；若导管插入混凝土内过深，浇筑速度过快，则容易在孔体深部沉积骨料，导致桩身上部强度较低的质量问题。

③混凝土在浇筑时，应结合混凝土在水下浇筑容易出现流动性、粘聚性变差、初凝时间有变化等情况做相应调整，否则容易导致桩身出现蜂窝、孔洞、离析夹泥甚至断桩等质量缺陷。

4.2桩基施工前的准备工作

1　岩溶地区的基础施工之前，承建公司须向有关组织提交施工组织文件，对工程进行全面审查，对岩溶地区的基本处理进行系统分析，并制定科学的施工计划。在测量工作中，必须严格按照建筑设计图的要求进行测量，必须确定桩位和孔位，并且必须了解与岩土层基础有关的参数。

2　岩溶的发育在地质构造、岩性、地形、地下水等因素的影响下是非常多样的。基岩上经常有喀斯特溶洞，且岩石表面不平坦。在灰岩地区，灰岩地区岩溶蚀作用强烈，岩洞发育较严重，因而桩基的桩径比较大，为更好查明整根桩桩底以下一定深度范围内有无溶洞，应按“一桩三孔”的要求在桩心及桩周边布置施工勘察孔，探明桩头以下持力层厚度，并为桩头入岩深度提供数据参考。

3　应重视试桩工作。通过试桩，除了验证岩土工程信息，将试桩过程反馈的数据提供至勘察单位与设计单位用于修正场地数据及基础优化外，也可通过检测钻孔的孔径、垂直度、孔壁稳定性和孔底沉淤等指标用以核对选用的设备、工艺方法是否复核技术要求，为后续桩身施工提供工艺方案的指导，保障施工工序的科学性，提升质量可靠度。

4.3施工中应注意事项

1　在岩溶地区开展桩基施工，应在桩基钻孔期间密切关注地下土层及地下水的变化情况，如与勘察资料不符或出现较大暗河、溶洞时候，应及时与设计、勘察单位共同商议解决方案及应对措施，切忌盲目施工。

2　施工前应对桩底入岩深度做好充分预判，施工过程中注意就桩头开挖是否入岩做好追踪监控，避免应入未入或深度不足导致桩基滑移失稳或偏位。

3　钻孔后应注意彻底清除孔底淤泥沉渣，避免孔底的淤泥残渣混入混凝土中，引起桩身强度降低等问题。另外，清孔不干净或未进行二次清孔或者是清孔后待灌时间较长也会致使泥浆沉积，造成桩底沉渣量过多的情况。以上情况均为导致桩身强度不足的原因，应注意过程避免。

4　钻孔过程中应注意控制钻孔速度，避免钻速过快、空钻时间过长、待灌时间过长或钻头起落碰撞引起的孔壁塌陷等问题。

5　桩基施工中应严格注意钢筋笼的定位精准且牢固固定于孔口，避免偏位而导致桩身钢筋保护层不足；应严格注意钢筋笼长度与实际桩身长度是否匹配，避免钢筋笼长度不足，引起的桩身质量事故。

6　桩基浇筑过程中应根据桩径、桩孔泥浆浓度及导管底口高度确定第一斗混凝土的体积，一般可取1.5-2.0m³，也可按桩身体积的10%加以控制；

7　成桩高度应注意高出桩顶设计标高0.5-1.0米左右，以便凿除高出部分混凝土后，剩余部分不再有浮浆或夹泥。

8　混凝土标号应满足要求，钢筋笼间距及直径、主筋预留长度等均应满足设计要求。避免出现软桩、吊脚桩、预留钢筋埋入承台长度不足等情况发生。

5.施工后的检测要求

在对场地进行地基处理或开展桩基施工时，均应按规范要求对地基、基础工程进行相关检测，满足设计承载力后方可进行下一步施工。

6.结论

本文仅在对过往项目总结的基础上，就喀斯特地区复杂地基的处理方法及桩基施工管控措施展开简要论述，文中所述的每种方法都有其自己的应用范围与独特的项目背景。鉴于喀斯特地区地质情况的复杂性，处理地基与基础问题时应依据勘察资料，结合结构特点、使用要求，考虑施工条件、材料情况、场地环境和工程造价等因素确定设计、施工方案。应要充分考虑到项目要求和现场的具体条件，按需邀请设计单位及勘察单位实地查勘确认后方可实施，必要的时候尚应组织专家论证，以保证建筑物和构筑物的安全与正常使用。

参考文献

[1]李重阳.岩溶地区地基处理及桩基施工技术[J].资源信息与工程，2016，02：122+124.

[2]马琳琳.试论岩溶地区地基处理关键技术要点[J].建筑知识，2016，05：66.