劉軍安，楊大勇，樂 俊，楊慧齊，楊 浩，宋江文，李玉才

(中建三局基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資有限公司，湖北 武漢 430064)

0 引言

欠固結(jié)土是指在現(xiàn)有自重壓力作用下尚未完全固結(jié)的土，其豎向壓力小于上覆有效壓力，其物理力學(xué)性能主要表現(xiàn)為壓縮性大、孔隙比大、松散、欠密實(shí)性、抗剪強(qiáng)度低等，其地基承載力低。巖溶強(qiáng)發(fā)育是指以碳酸鈣為主的可溶性巖石地區(qū)，由于較強(qiáng)地表徑流和地下水流對(duì)巖石的溶蝕作用和機(jī)械破壞作用，在巖體中形成洞穴或在巖層表面形成奇峰異石等獨(dú)特地形地貌的現(xiàn)象。

擬建貴陽(yáng)龍洞堡機(jī)場(chǎng)T3航站樓場(chǎng)地上層為拋填土，為新近回填土，自然拋填，未進(jìn)行夯實(shí)。填土平均厚度達(dá)27.65m，最厚處高達(dá)64.2m，并且其中的大顆粒碎塊石形成較多的架空現(xiàn)象，力學(xué)性質(zhì)差，屬于深厚欠固結(jié)土層。場(chǎng)地內(nèi)巖溶見溶洞率為20%以上，巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育，溶洞內(nèi)填充主要由紅黏土、溶蝕碎屑、碎石組成，個(gè)別孔洞為空洞，局部區(qū)域溶洞發(fā)育高度達(dá)10～31.7m。在該復(fù)雜地形地貌條件下的樁基施工工藝選擇，對(duì)確保成樁質(zhì)量、提升成樁效率、減少工期尤為重要。

貴陽(yáng)龍洞堡機(jī)場(chǎng)T3航站樓項(xiàng)目樁基施工前期在場(chǎng)址內(nèi)選取5根理論樁長(zhǎng)均約為40m的工程樁，進(jìn)行全套管管內(nèi)取土成孔(1根)、全套管全回轉(zhuǎn)成孔(1根)、泥漿護(hù)壁旋挖濕成孔(1根)、沖擊鉆成孔(2根)工藝比選，選擇最優(yōu)方案，以指導(dǎo)后續(xù)共計(jì)690根工程樁高效、高質(zhì)量施工。

1 工程地質(zhì)概況

場(chǎng)址內(nèi)地層(見圖1)按從上到下主要如下。

圖1 工程地質(zhì)概況示意

1)超厚填土層 灰色、褐紅色、灰黑色，松散、稍濕，主要由紅黏土、塊石、碎石塊組成，少量建筑混凝土塊，夾鋼筋混凝土塊，粒徑多在50～200mm，最大達(dá)1 000mm，鉆探揭露厚度為2～64.2m，平均厚度27.65m，為新近回填土，自然拋填，未進(jìn)行夯實(shí)。

2)溶洞層 主要由紅黏土、溶蝕碎屑、碎石組成，黏性土呈軟塑～可塑狀態(tài)，個(gè)別孔洞為空洞，鉆探揭露溶洞高度為0.6～7.7m，平均高度為2.4m，局部區(qū)域溶洞發(fā)育高度達(dá)10～31.7m。

3)強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r 灰色、灰黑色，零星地段分布，平均厚度為4.63m，局部夾白云質(zhì)灰?guī)r，中厚層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度一般，節(jié)理、裂隙發(fā)育，質(zhì)軟，風(fēng)化均勻性差，鉆探巖芯較破碎，呈碎塊、圓餅及少量短柱狀。

4)中等風(fēng)化灰?guī)r 灰色、灰黑色，局部夾礫屑灰?guī)r及白云巖，中厚層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度較好，節(jié)理、裂隙發(fā)育較少，質(zhì)硬，風(fēng)化均勻性好，鉆探巖芯完整，呈長(zhǎng)柱狀，巖體較完整。

2 深厚欠固結(jié)巖溶強(qiáng)發(fā)育地層樁基成孔工藝比選分析

2.1 全套管管內(nèi)取土(振動(dòng)式)

全套管管內(nèi)取土(振動(dòng)式)施工工藝是由1臺(tái)旋挖鉆進(jìn)行鉆進(jìn)取土，隨鉆進(jìn)深度增加的同時(shí)增加鋼套管直至到達(dá)持力層，套管作為成樁過(guò)程的鋼護(hù)壁，承受全部樁側(cè)壓力，以確保成孔過(guò)程中安全。施工套管采用振動(dòng)錘進(jìn)行下壓護(hù)壁(見圖2)，套管間采用銷釘進(jìn)行連接。

圖2 振動(dòng)錘下壓鋼套管

本工程全套管管內(nèi)取土(振動(dòng)式)施工工藝試驗(yàn)過(guò)程中，振動(dòng)錘下壓套管過(guò)程中阻力巨大，下壓進(jìn)尺困難，振動(dòng)錘嘗試多個(gè)方向并提高振動(dòng)功率后，經(jīng)過(guò)100min不間斷下壓，套管僅進(jìn)尺0.5m，有效工效為0.3m/h，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)尺，暫停施工。套管拔出后，觀察得知上層回填土內(nèi)含大量大小不均勻的碎石塊、混凝土塊(見圖3)，鋼套管不可避免會(huì)壓在石塊上，通過(guò)振動(dòng)錘向下振動(dòng)，小石塊阻礙區(qū)域能順利向下切進(jìn)，但較大混凝土塊阻礙鋼套管向下進(jìn)尺，無(wú)法鉆進(jìn)成孔。

圖3 孔內(nèi)夾雜大量碎石塊、混凝土塊

2.2 泥漿護(hù)壁旋挖濕成孔

泥漿護(hù)壁旋挖濕成孔施工工藝是旋挖鉆單獨(dú)作業(yè)孔內(nèi)取土，旋挖取土前，選用高塑性黏土進(jìn)行泥漿制備并進(jìn)行泥漿性能檢測(cè)，確保泥漿滿足規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)使用要求，采用泥漿進(jìn)行有效護(hù)壁，保證孔內(nèi)水頭水壓穩(wěn)定。泥漿護(hù)壁旋挖濕成孔工藝試驗(yàn)過(guò)程中，旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)前期由于泥漿作用，回填土在旋挖作用下變得松散并能持續(xù)進(jìn)尺，但當(dāng)旋挖取土至5m深度時(shí)，發(fā)現(xiàn)泥漿面間斷性出現(xiàn)氣泡冒出，同時(shí)泥漿面緩慢下降至護(hù)筒底口3m范圍內(nèi)，孔壁持續(xù)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，考慮到成孔成樁質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)及塌孔、埋鉆等安全風(fēng)險(xiǎn)，已無(wú)法繼續(xù)進(jìn)尺。

2.3 沖擊鉆成孔

沖擊鉆成孔施工工藝是利用沖擊錘在提升至一定高度后利用自重反復(fù)沖擊孔底進(jìn)行進(jìn)尺，全過(guò)程采用泥漿進(jìn)行有效護(hù)壁，沖擊進(jìn)尺過(guò)程中控制好沖擊速度、頻率及泥漿品質(zhì)，每鉆進(jìn)2m或地層變化處，在泥漿槽中撈取鉆渣樣品，查明土類并記錄、對(duì)照地質(zhì)勘察資料，及時(shí)排除鉆渣并置換泥漿，使鉆錘經(jīng)常沖擊新鮮地層，從而達(dá)到持續(xù)沖擊進(jìn)尺的作用。

沖擊鉆成孔工藝試驗(yàn)過(guò)程中，采用泥漿進(jìn)行了有效護(hù)壁，泥漿密度、黏度根據(jù)本工程回填土的實(shí)際情況進(jìn)行加大處理，有效防止了孔壁塌孔情況，同時(shí)由于土體擠壓密實(shí)，回填層施工過(guò)程中泥漿防滲漏狀況良好，2根試驗(yàn)樁工效分別為0.27，0.41m/h。但在進(jìn)入巖層后均出現(xiàn)地質(zhì)勘察報(bào)告中未揭露的溶洞或巖溶裂隙，導(dǎo)致泥漿迅速流失，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)尺。

2.4 全套管全回轉(zhuǎn)成孔

全套管全回轉(zhuǎn)施工是利用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)強(qiáng)大的扭矩及下壓力進(jìn)行土體及巖層切割并進(jìn)行套管下壓，大大減少鋼套管與土層間的摩阻力，一邊360°回轉(zhuǎn)一邊壓入鋼護(hù)筒，同時(shí)采用旋挖鉆機(jī)鉆頭在鋼套管內(nèi)取土，取土與套管下壓交替進(jìn)行，鋼護(hù)筒在下壓至巖面后停止，由旋挖鉆機(jī)鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)取巖直至成孔，驗(yàn)收后進(jìn)入下一步工序。

全套管全回轉(zhuǎn)成孔工藝試驗(yàn)過(guò)程中，平均鋼套管下壓工效為10m/h，拋填土段鉆進(jìn)取土工效為4m/h，取巖芯工效為0.44m/h，成樁效率高、工期可控，同時(shí)全過(guò)程由鋼護(hù)筒進(jìn)行有效護(hù)壁，可有效避免塌孔、埋鉆等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，成樁質(zhì)量有保障。

3 結(jié)語(yǔ)

貴陽(yáng)龍洞堡機(jī)場(chǎng)T3航站樓項(xiàng)目樁基工程施工前期，通過(guò)對(duì)全套管管內(nèi)取土成孔(振動(dòng)式)、泥漿護(hù)壁旋挖濕成孔、沖擊鉆成孔、全套管全回轉(zhuǎn)成孔4種工藝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并最終確定全套管全回轉(zhuǎn)施工工藝為該擬建場(chǎng)地內(nèi)深厚欠固結(jié)巖溶強(qiáng)發(fā)育地層唯一可行的施工工藝，貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)T3航站樓共計(jì)690根工程樁采用全套管全回轉(zhuǎn)施工工藝。

全套管全回轉(zhuǎn)施工工藝充分發(fā)揮了全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)強(qiáng)大的扭矩及下壓力進(jìn)行土體切割并進(jìn)行套管下壓的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)利用了旋挖鉆機(jī)快速取土功能，全過(guò)程采用鋼套管進(jìn)行有效、可靠護(hù)壁，避免了使用泥漿對(duì)環(huán)境造成污染，施工效率高、成樁質(zhì)量高、工期可控。