超前鉆

工程概況

某市中心廣場擬建一座24層的貿(mào)易大廈，該大廈地基工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復雜，巖溶、土洞發(fā)育?；颖?m緊鄰七層高的圖書館及四層高的電影院，南面相距4m處為該市主干道。地基處理施工難度大，施工中引進一些新的施工措施進行嘗試，并取得了良好效果。

該樓為一層地下室，基坑開挖深度4～4.4m，采用一柱一樁獨立基礎形式，單樁最大垂直荷載21000kN。原設計為先開挖基坑，四周用毛石砌擋土墻，坑內(nèi)采用人工挖孔樁。由于人工挖孔樁施工中抽取大量地下水，造成電影院、圖書館多處開裂，建筑物地基有向下滑移現(xiàn)象，同時挖孔樁沒辦法穿過多層溶洞，施工難以進行，造成停工。在此情況下，對該項工程進行了基礎設計修改，采用沖孔和挖孔灌注樁相結合，并制訂一套科學、合理、可行的施工程序，以保證相鄰建筑物的安全及施工的順利進行。

工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報告及樁孔的超前鉆資料，基坑開挖已經(jīng)挖除了人工填土層及淤泥層，基坑底地下有6～9m厚的履蓋土層，其下為灰?guī)r。該地區(qū)屬于巖溶發(fā)育區(qū)，地質(zhì)條件非常復雜，土洞、溶洞發(fā)育，尤其主樓部位巖洞最為發(fā)育，最深溶洞達32m，方向呈多方位；洞的大小不一，最大的頂?shù)装彘g距21m，最小的僅有十幾厘米，有的溶洞全被充填或部分充填，有的為空洞并形成地下暗沙。土洞埋藏較淺，常發(fā)展到地面。多層溶洞分布在不同的平面上，巖面起伏不平，高差較大并發(fā)育有大量溶槽、溶溝等。大部分基巖上部為塊狀風化堆積層，充填有黑色淤泥，且厚度大。

該場地地下水屬于潛水及巖溶裂隙水，地下水系與相離不遠的義昌江相聯(lián)，場地地下水位高，常高于基坑底面，且流量大，為紊流狀態(tài)。有的地段鉆孔或樁孔地下水往上涌，有的溶洞夯穿時，數(shù)臺抽水機也無法灌滿，所灌漿水進入地下暗河流進義昌江。

巖溶地基處理方案

由于地基復雜，普遍存在土洞、溶洞，因此該樓采用一柱一樁的形式，要求樁端置于穩(wěn)定完整的微風化基巖上。

a.在每個樁孔上鉆進1～3個超前鉆孔，鉆孔深度進入穩(wěn)定持力層不小于5m。主要目的：查明每個樁孔的地層結構及分布特征；查明土洞、溶洞分布及大小、規(guī)模、連通程度、充填情況；查明強風化層厚度，溶洞頂板厚度；查明穩(wěn)定持力層的準確頂面標高及其標準承載力；初步判定地下水類型、大小及流向。

b.根據(jù)超前鉆孔資料及建筑荷載進行樁的選型設計。當樁孔下無溶洞或厚層強風化帶時，采用人工挖孔樁處理地基，人工挖孔樁要求進入穩(wěn)定微風化巖石不得小于0.5m，對于起伏較大的持力層面，可打成30cm寬的臺階；當樁孔下有溶洞或厚層強風化帶時，采用大直徑?jīng)_孔灌注樁處理地基。要求該樁穿過溶洞、土洞或厚層強風化帶，進入穩(wěn)定持力層不小于一倍樁徑。

c.關于地下水在樁基施工過程中對周圍環(huán)境的影響。沖孔灌注樁，采用泥漿護壁，水下灌注，無需抽取地下水，避免了深層巖溶裂隙水的抽取導致周圍建筑物的變形；人工挖孔樁部分，毫無疑問要抽地下水。前階段工作中由于抽取地下水把相鄰的電影院、圖書館拉裂，兩邊道路下沉，導致地下水管道破裂。因此，為了使施工中不再出現(xiàn)上述情況，必須采取調(diào)整施工程序等措施，控制抽取地下水，科學、合理地組織施工，嚴格監(jiān)測周圍建筑物裂縫發(fā)展動向。

地基處理施工

施工分為兩個部分，即沖孔灌注樁和人工挖孔灌注樁。

4.1　沖孔灌注樁施工

該施工主要難點為如何在具有多層溶洞的巖溶區(qū)成孔，如何堵住泥漿滲漏及砼流失，如何保證沖孔進尺及清除孔底沉渣。

每當打穿一層溶洞時，經(jīng)常出現(xiàn)如下情況：a.孔內(nèi)泥漿迅速流失，因巖溶水系與義昌江聯(lián)通，兩臺3PN泵供水也無法使孔內(nèi)滿上來，出現(xiàn)地面孔口塌陷，產(chǎn)生一大漏斗，不僅不能施工，而且經(jīng)常危及鉆孔及人身安全，有時連鉆機撤出的時間都沒有；b.溶洞或裂隙水流入孔內(nèi)，破壞泥漿，泥漿比重減少或變成清水，孔底出現(xiàn)厚層沉渣，無法反漿，更不能進尺，使工程無法進行。

針對上述情況，采取了相應的解決方法：向孔內(nèi)回填大量粘土，目的是堵漏，同時也堵住小裂隙的漏漿，粘土可不必裝袋，可直接倒入孔內(nèi)，水泥需整袋拋入，使其沉底，操作方法同上。

當再次打穿下一層溶洞發(fā)生漏漿時，重復上述工作，直到完成一個樁孔為止。

這樣施工的結果是堵住了漏漿，堵住了溶洞，保證泥漿質(zhì)量且能正常返漿，正常進尺，同時在灌注砼時，不會出現(xiàn)大量超灌。

如63#樁具有一定的代表性，樁徑1.6m，樁長21m，上覆土層厚5.5m，其下為多層分布的溶洞，遇大小溶洞4個，發(fā)生強漏漿6次，為堵漏造漿共用318包水泥，直接用于堵漏費8600元。

經(jīng)比較，上述方法是最經(jīng)濟、最有效的施工方法。與之相比，在此場地也曾采用鉆孔灌注樁，鉆孔直徑500mm，結果是1)因泥漿流失過大，無法補足泥漿；2)長期鉆進，出現(xiàn)大面積地面塌陷；3)孔底難清除沉渣；4)砼灌入量無法控制。在僅鉆成的兩個孔中，孔底幾米厚度沉渣無法清除，其中一孔12h灌入幾十立方砼，不知流向何處。

4.2　挖孔樁施工

對于人工挖孔樁，按常理是最簡單的施工方法。由于該地層含有大量地下水，抽取地下水已危及周圍建筑物的安全。如何達到最經(jīng)濟最安全的施工成為第一難點。經(jīng)認真分析，充分了解該地基的工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件與周圍建筑的聯(lián)系，并對建筑物已開裂的原因進行了細致的分析。

抽取大量地下水是導致周圍房屋開裂、地基下沉的最主要原因，如要對基坑周圍進行全面的帷幕防滲，耗資巨大，同時巖石裂隙水未必能堵住。最后采用了不增加投資的方案，只對施工程序進行了調(diào)整。

通過施工程序調(diào)整，設法改變水的滲透路徑；分散施工，不能成片連續(xù)開挖，每隔3～5個樁孔開挖一個；先施工水量較小的樁孔，如果發(fā)現(xiàn)水量較大的樁孔，停止抽水，不再向下施工，嚴格控制抽取地下水量；每挖成一個樁孔，驗收后立即灌注砼，堵住水的部分滲透路徑；嚴格監(jiān)控周圍建筑物的裂縫。

事實證明，按上述原則要求進行施工，順利、安全地完成了施工任務，保證了周圍建筑物的安全，如果不按此程序施工，會產(chǎn)生嚴重的后果。例如，當時現(xiàn)場為了進度，同時開挖4孔，同時抽水，結果4h后觀測發(fā)現(xiàn)周圍建筑物裂縫加大，石膏斷裂。緊急停工后再按程序施工沒有出現(xiàn) 這種情況，施工安全順利。再次證明經(jīng)過施工程序的控制，安全施工可以得到保證。

結束語

1).巖溶地基處理有很大的難度和復雜性。需因地制宜地設計和選擇施工方法。

2).巖溶地基采用沖孔與挖孔相結合的辦法進行處理，既經(jīng)濟，又避免了許多難以解決的問題，諸如抽取大量地下水，引起周圍建筑物的下沉開裂，人工挖孔難以穿過多層溶洞等問題。

3).沖孔樁處理復雜巖溶地基行之有效，有較大的可靠性。

4).采用袋裝粘土及水泥填堵溶洞及防滲堵漏，行之有效，且最為經(jīng)濟，同時保證成樁質(zhì)量，避免大規(guī)模超灌砼。

5).在進行嚴格的施工管理條件下，調(diào)整施工程序，嚴格控制抽取地下水量，只要施工程序合理，完全可以無需任何防滲措施，可以進行安全的人工挖孔樁施工。2100433B

相關問題：

1.超前鉆的費用由誰支付？

有幾種可能，

①由施工單位支付，因為工程量清單報價的緣故，無論清單上有該項目還是漏項，施工單位都應該進行報價，有該項目那沒爭議，沒該項目，該筆費用應該含在其他綜合單價中。

②由業(yè)主支付，通過招標或直接委托試驗單位進行超前鉆，當然也可委托本工程的勘察設計單位進行。

③由勘察單位支付，含在原來勘察設計投標報價之中，勘察單位在勘察設計投標中的報價應考慮這種風險，不作為新增項目予以支付。

因超前鉆是無法預計的，要等勘察報告出來之后，才能確定是否進行，故該筆費用應該是由業(yè)主另外支付，不含在原勘察設計單位的報價之中，如由原勘察單位來承擔這個任務，那么勘察單位總費用是原來的投標價加上這次超前鉆的委托費用。

2.超前鉆要鉆多深？

灰?guī)r強度較高，樁長以下3-5d,且不小于3米,對大直徑樁不得小于5米，鉆到樁底以下3d（且>5m），鐵路公路的特大橋要求高一點，一般是樁底以下8-10m。

鉆探法屬于破壞性探測，是一種傳統(tǒng)方法，用鉆探設備向掘進面前方鉆探一定深度并取巖芯。通過觀察和分析巖芯的構造情況，對巷道掘進工作面前方的災害性含、導水體，陷落柱和斷層等進行準確定位。然而此方法的不足之處在于：

(1) 探水鉆機設備復雜，施工費用高、施工時間長；

(2) 探測速度慢，一次有效探測距離短，頻繁操作，費時費力；

(3) 遇到災害性水體或者瓦斯等災害地質(zhì)構造時甚至會直接誘發(fā)礦難事故，并且探測結果只是“一孔之見”，難以對整個空間的地質(zhì)情況進行判斷。

在卸壓帶中，地應力、沼氣壓力都大大降低，該帶長度3?5m時即可預防突出的發(fā)生。我國有近40%的突出礦井采用這種措施。