1、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：本文简单的介绍了灰岩地区地质条件，通过岩土工程地质状况对桩基施工的影响及相应措施进行了探讨。 关键词：灰岩地区；岩土工程；桩基施工；措施 中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号： 灰岩地区因其地质条件复杂，如土洞、岩溶（溶洞、溶沟、溶槽） 、构造带（断层、裂隙）发育，地下水丰富甚至有地下暗河通道等，严重影响桩基础的选型和施工质量及安全。尤其是大型建筑物的基础，如果对岩土工程条件认识不足，在施工中多次更改桩型，就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。本文通过对广州灰岩地区几个基础施工成败经验的分析，提出一些经验性意见。 1、岩土工程
2、地质状况 1.1 地层分布 灰岩地区地层大致分布有：a.人工填土层（Qml） ；b. 第四系冲积层（Qal）：分布有粉质粘土、粉土、砂、砾等，砂、砾的孔隙潜水量大，渗透性能好；c.残积层（Qel） ，由灰岩风化残积而成、一般为湿饱和，流塑至可塑状态，与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态；d，岩层：为灰岩（炭质页岩） ，其岩溶发育，基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。1.2 岩溶发育特征 灰岩在地下水流的渗流作用下，地下水沿裂隙及含有炭质薄膜相对软弱的灰岩岩层走向流动，使基岩缓慢溶蚀而形成，浅部基岩与上部孔隙水活动交替较强烈，因此，溶洞多分布于浅部基岩中，随着溶洞的扩展，地下水的交替作用，上覆土层
3、不断崩落而形成土洞，因此，土洞及溶洞其间存在密切的关系，存在土洞的地段，其附近必有溶洞或溶隙存在。灰岩地区的岩溶发育具有一定的规律，普遍表现为： （1）自上而下，由强变弱；基岩面上分布着溶沟、溶槽，浅部基岩岩溶发育较强，有的甚至呈串珠状自上而下分布，深部为古老溶洞，分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。 （2）浅部溶洞充填物多，深部充填物少：充填物呈全充填半充填无充填，一般充填流塑软塑状粘性土，混灰岩碎块及砂粒。 （3）构造裂隙发育，地下水活动频繁地方溶洞较发育。 1.3 地下水特征 灰岩地区地下水按其贼存介质可分为三种类型，即： （1）赋存于第四系冲积砂层的孔隙水，水量丰富，渗透性强。 （2）赋
4、存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙水，连通性好，水量丰富。 （3）赋存于构造断裂带中的裂隙水，连通性强。 2、对基础的影响及应采取的措施 2.1 对持力层的影响及措施 由于灰岩地区冲积、残积层渗透性能好，在孔隙水丰富的情况下，土层的强度和深基坑的支护将大受影响，降水措施也易影响周边建筑的安全，同时土洞发育也会严重影响土层的稳定性，因此，在地下潜水丰富、土洞较发育的灰岩地区，不易采用天然基础。由于岩溶的发育，若桩基础落在溶洞顶部、当顶板厚度达不到设计要求时，就容易造成严重的质量隐患。因此，在岩溶发育的灰岩地区，必须要在详细的地质、水文、物探资料的基础上，选择合理的基础形式。对于桩基础，要进
5、行一桩一孔或一桩多孔的超前钻探措施，以查明桩底以上的岩溶发育情况，选择合理安全的桩底标高；至于深基础降水措施，则必须先充分了解其水文地质条件，并论证降水方案的可行性，建议采用帐幕封闭式降水。 2.2 对桩基础施工的影响及措施 2.2.1 人工挖孔桩基础 该基础形式由于具有易于进行持力层鉴别和孔底沉渣控制，桩底易做扩大头以增加单桩承载力，施工工期短，造价低等优点，一直被广泛采用，但在灰岩地区施工则存在以下困难： （1）第四系的冲积层及残积层在富含孔隙水的情况下易形成流砂、流泥、涌水，严重影响开挖和护壁，盲目开工易造成质量隐患和影响施工安全。 （2）岩溶水、裂隙水易形成涌水。 （3）岩溶内呈流塑软
6、塑状态的泥质、沙质充填物严重影响护壁的稳定性和开挖施工的安全； （4）由于地下水流通性能好，在混凝土浇捣过程中孔内水量大易引致水灰比变化或砂浆流失，造成桩身松散、离析等问题。 综上所述，灰岩地区不宜采用人工挖孔桩，若采用人工挖孔桩，可采取以下措施： （1）进行详细的地质和水文勘察，充分了解施工区的岩溶分布情况及地下水的分布情况如流向、流量、水位等。 （2）采取有效的降水措施。降水成功与否是灰岩地区能否采用人工挖孔桩的先决条件，因在地下水丰富的灰岩地区，降水非常困难，不宜采用人工挖孔桩。 （3）采用钢套管护壁用于防止流砂、流泥和涌水： （4）在孔内地下水大的情况下，采用水下灌注等措施。 2.2.
7、2 钻孔灌注桩 大直径钻孔灌注桩有工程进度快、可采用反循环大口径、不受地下水影响、施工安全可靠等优点。但在灰岩地区施工存在以下困难： （1）软弱地层（部分地区存在流塑软塑状态的淤泥层及富含地下水的残积层）易引起塌孔。 （2）岩溶内施工易卡钻、掉钻，同时岩溶内护壁困难，易造成混凝土流失。 （3）灰岩抗压强度高，入嵌岩以及穿透岩溶顶板较困难。 （4）钻进施工中钻孔易沿溶沟、溶槽的基岩面倾斜。 （5）孔底沉渣难于控制。 因此，在灰岩地区进行钻孔灌注桩施工。应采取以下措施： （1）在软弱层以及溶洞内施工，可采用跟进套管护壁成孔。 （2）钻进岩石时，采用预钻孔跟进钻进法，或直接改用冲孔法成孔。（3）溶洞
8、、溶槽、溶沟中施工时，可采用预埋块石，保证钻头作业面强度均匀，减少成孔烦斜。 （4）加强管理，保证清渣的彻底。 2.2.3 冲孔灌注桩 冲孔桩因冲击能力大，穿透力强，较易穿过岩溶顶板，不受地下水影响，桩长、桩径灵活性较大等优点，成为灰岩地区一种较理想的成桩形式，但施工也存在以下困难： （1）软弱层泥浆护壁困难，尤其在岩溶内护壁易塌孔。 （2）溶沟、溶槽内施工时易卡冲斗，沿岩面易发生倾斜。 （3）冲斗的冲击易使桩尖处持力层松动。 （4）沉渣清理较困难，易降低端承力。 因此，可采取下列必要措施： （1）软弱层以及溶洞内施工时，可采用套管护壁成孔。 （2）溶沟、溶槽内施工时，可采用预埋块石，保持冲斗
9、的作业面强度均匀，以减少孔斜和卡冲斗。 （3）终孔处采用轻冲，清渣可采用跟进探头，用检查沉渣情况。 2.2.4 长螺旋钻孔灌注桩 如承载力要求不是很高，上部土层较厚，可采用长螺旋钻孔灌注桩加固土体，增加土层的承载力，灰岩地区施工可采用以下措施： （1）如场地土洞发育，可减少螺旋钻孔灌注桩的桩距，增加注浆量。（2）在易出现缩孔或塌孔的地区，钻进过程中应每进尺控制在 30cm左右，并适当控制回转斗提升速度，缓慢的提升钻头，能有效控制缩孔，预防塌孔。 （3）为避免孔口渗漏、坍塌及周围环境振动、冲击对桩孔的影响，还可使用钢护筒，护筒直径 0.81.5 米，这样护筒能储存足够的泥浆，防止钻孔坍塌。 如位
10、于旧白云机场的新建广州画院，为 47 层建筑物，由于上部可塑、硬塑的粉质粘土层较厚，而微风化灰岩揭露岩溶较发育，最后使用长螺旋钻孔灌注桩加固上部粉质粘土层，在满足承载力的同时，大大加快了施工进程，并减少了造价。 2.2.5 静压桩 静压桩因施工工期短，不受地下水影响、施工安全可靠等优点，但灰岩地区施工存在以下困难： （1）部分地段基岩埋深较浅或土洞较大，桩偏短，桩尖直接压在灰岩基岩面上，易造成折断桩身或偏位，根据灰岩地区静压桩施工经验，造成折断桩身多时的可达 20%。 （2）部分地段基岩埋深较浅，有效桩长不够。 因此，可采取下列必要措施： （1）为保证有足够的桩长，部分地段可采用小钻引孔后再压桩。 （2）对存在土洞较大的钻孔或存在溶洞的钻孔，可改用采用钻（冲）孔桩。 3、结论 综上所述，在灰岩地区进行基础方案选型及施工确实存在较大困难，必须充分了解场地的地址和水文条件、全面分析各种复杂地质条件对工程施工的影响，合理地选择基础形式和施工措施；从各种基础形式来看，在保证有效桩长条件下，以摩擦桩考虑静压桩是快捷安全的；以摩擦端承桩考虑，长螺旋钻孔灌注桩安全快捷；从端承桩考虑，在降水成功的条件下，人工挖孔桩是较经济的；若降水不成功，则钻、冲结合的孔桩是最安全可靠的。
