研究灰岩地区复杂地质条件对桩基施工的影响及相应措施

【摘要】针对灰岩地区复杂地质条件下的桩基工程，在明确灰岩地区地质特点的基础上，对灰岩地质可能对桩基施工造成的影响和解决措施进行深入分析，包括持力层、人工挖孔桩、钻孔灌注桩和冲孔灌注桩，旨在为灰岩地区复杂地质条件下的桩基工程施工提供参考借鉴。

【关键词】灰岩地区;复杂地质条件;桩基施工;施工影响;解决措施

在灰岩地区中，由于它的地质条件较为复杂，发育有土洞、岩溶（包括溶槽、溶洞和溶沟等）、构造带（包括断层和裂隙），并且地区中的地下水较为丰富，严重时还存在地下暗河通道，所以会对桩基选型及施工造成很大影响，产生质量问题与隐患及安全事故。特别是对于大型建筑物，若对实际的岩土工程条件没有正确且深入的认识，在实际施工中不仅要对桩型进行多次更换，而且还会产生严重的隐患，导致经济损失，甚至人员伤亡。因此，在实际工作中，应在确定灰岩地区中地质特点的基础上，对不同桩基类型施工时存在的困难进行分析，然后结合施工条件制定有效的措施，以此保证施工顺利完成，并达到预期的施工质量。

1、灰岩地区地质特点

通常情况下，在灰岩地区中，地层主要分成以下几种：其一，人工填土层;其二，岩层，以灰岩居多，断层和岩溶较发育，且基岩的表面存在一定程度的溶蚀;其三，残积层，因灰岩被风化形成，大多处在可塑和流塑的实际状态，而且与岩石相接触的部位由于受到水的影响而处在流塑状态;其四，冲积层，分布有粘土、粉土与砂砾，覆盖层的厚度相对较大，以第四系全新统冲洪积产物为主[1]。

在灰岩地区中，岩溶发育有一定规律可循，表现为以下几个方面：其一，从上至下，从强到弱，在基岩的表面可以发现溶槽和溶沟，在浅层发育比较显著，局部表现为从上至下的串珠，而深层主要是古老溶洞，实际分布相对较少，大多与溶洞相连;其二，浅部填充物相对较多，而深部较少，大多是全部或者是部分填充，局部不填充，填充物主要处在流塑状态和可塑状态;其三，构造裂隙较发育，区域地下水的活动较为频繁。

灰岩地区中，地下水按照具体的存储情况及介质，可以分成下列几种类型：其一，存储于冲洪积层和残积层中的地下水，其具有很强的渗透性;其二，存储于下伏溶洞及暗河中的地下水，属于岩溶裂缝水，水量较为丰富，且具有良好的连通性。

2、灰岩地质对桩基施工可能造成的影响与解决措施

2.1持力层方面

因灰岩地区中的残积层和冲洪积层都具有良好的渗透性能，所以当孔隙水较为丰富时，无论是土层强度，还是深基坑支护，都会受到很大影响，所采取的降水措施将对周边建筑造成影响，而且土洞的发育将会影响到土层自身稳定性。基于此，在潜水较为丰富和土洞发育情况下，灰岩地区不可采用天然地基。因岩溶发育，如果桩基处在溶洞顶，则当顶板实际厚度不能满足设计要求时，会产生质量隐患。对此，在灰岩地区中，应在详细了解各项资料的前提下，选择适宜的基础形式。采用桩基础时，应做好超前钻探，确定桩底及其上部岩溶实际发育状况，桩底标高确定应保证结构安全，对于深基础所用降水措施，应充分掌了解现场的水文地质条件，同时论证所用降水方案是否可行，在条件允许的情况下，可进行帷幕降水。

2.2人工挖孔桩与钻孔灌注桩

人工挖孔桩由于能轻松且准确的判断出持力层，并便于沉渣控制，所以得到了广泛应用，其施工工艺流程如图1所示，而将其运用到灰岩地区时，则存在下列困难：

（1）当残积层和冲洪积层含有孔隙水时，会产生涌水、流砂与流泥，对成孔与护壁造成很大的影响，如果未经处理盲目施工将产生质量隐患，对施工安全造成影响。

（2）裂隙水和岩溶水的存在极易产生涌水[2]。

（3）岩溶中的充填物会对护壁自身稳定性及开挖施工安全造成很大影响。

（4）因地下水具有良好的流通性，所以在浇筑和振捣混凝土的过程中，钻孔中水量较大，会使混凝土的水灰比产生明显变化，或导致砂浆大量流失，导致桩身松散或发生离析。

对于钻孔灌注桩，尤其是大直径钻孔桩，不仅工程进度很快，而且基本不会受到地下水的影响，对施工安全有一定保证，其施工工艺流程如图2所示，但如果在灰岩地区中使用钻孔桩，则会有以下困难：

（1）地层软弱，导致塌孔，包括处在流塑和软塑状态下的凝泥层与地下水较为丰富的残积层[3]。

（2）在岩溶中进行施工时，较易产生卡钻与掉钻，并且岩溶中的护壁还有很大难度，容易使混凝土产生大量流失。

（3）灰岩由于硬度很大，所以嵌岩和从岩溶顶层穿透的难度都很大。

（4）在实际的钻进施工过程中，孔洞会沿着基岩面产生倾斜。

（5）孔底沉渣的控制难度较大。

针对以上采用人工挖孔桩和钻孔灌注桩时存在的困难，可采取以下措施加以处理：

（1）当需要在软弱层和溶洞中进行施工时，可在成孔时进行跟进套管护壁。

（2）在岩石层中进行钻进时，应在预钻孔后实施跟进钻进，也可直接采用冲孔的方法进行成孔[4]。

（3）在溶沟、溶洞与溶槽当中进行施工时，先预埋块石，使钻头作业面上的强度达到均匀，避免成孔后产生倾斜。

（4）切实加强施工管理，使孔底沉渣的清理达到彻底，避免沉渣对成桩后桩基完整性造成影响，导致断桩。

图2    钻孔灌注桩施工工艺流程

2.3冲孔灌注桩

冲孔桩由于冲击能力较大和较强的穿透力，可以从岩溶顶板中轻松的穿过，而且基本不会受到地下水的干扰和影响，无论是桩长还是桩径，都比较灵活，是灰岩地区中比较理想和可行的成桩形式，其施工工艺流程如图3所示，然而，在施工中也存在一些困难，主要包括以下几点：

（1）当在软弱层中进行施工时，泥浆护壁难度相对较大，特别是在岩溶中进行护壁后，容易产生塌孔的现象[5]。

（2）在溶槽与溶沟中进行施工时，容易卡钻，在岩面上产生倾斜。

（3）冲斗持续冲击作用将使桩尖部位的持力層发生松动。

（4）孔底沉渣的清理比较困难，会使桩端的承载力下降。

针对以上困难，在施工中应采取以下措施：

（1）在软弱层和溶洞中进行施工时，可利用套管进行护壁。

（2）在溶槽和溶沟中进行施工时，可通过对块石的预埋使作业面强度保持均匀，用于防止孔斜与卡冲斗等现象的发生。

（3）在终孔的部位进行轻冲，利用跟进探头实施孔底清渣，并借助计算机对孔底沉渣情况进行检查和判断。

结语：

通过以上分析可知，在灰岩地区中实施基础方案选择与施工都有很大的难度，应充分掌握场地内的地质条件与水文地质，对不同的复杂地质条件可能造成的影响开展全面分析，以此选择适宜的基础形式，并制定行之有效的施工方法。通过对不同基础方案的分析和对比，端承桩具有很高的安全性;当降水可以取得成功时，采用人工挖孔桩不仅成桩速度较快，而且经济合理;如果降水无法取得成功，则可对钻孔与冲击桩进行适当的结合，以此保证工程施工的安全性与可靠性。

参考文献：

[1]叶枝春.岩土工程勘察灰岩地区复杂地质条件对桩基施工的影响及相应措施[J].住宅与房地产，2019，10（15）：201.

[2]刘智，何国亮，韩怀卿.灰岩地区复杂地质条件对桩基施工的影响及相应措施[J].民营科技，2010，12（10）：313.

[3]辜晓燕.岩土工程勘察灰岩地区复杂地质条件对桩基施工的影响及相应措施[J].广东科技，2010，19（10）：183-184.

[4]许占峰.灰岩地区复杂地质条件对桩基施工的影响及相应措施[J].黑龙江科技信息，2009，12（29）：294.

[5]王洪涛，吴艳玲，刘家帮.浅议灰岩地区地质条件对桩基施工的影响及措施[J].科技信息（学术研究），2008，13（32）：263.

作者简介：

喻斌（1986-），男，本科，工程师，汉族，籍贯：江西南昌，主要从事工程勘察和地基处理工作。