浅谈南京长江漫滩地貌单元岩溶地质超长混凝土灌注桩施工技术要点

浅谈南京长江漫滩地貌单元岩溶地质超长混凝土灌注桩施工技术要点

谷彦霖 张忠浩 马泽琛 黄志红

中建二局第三建筑工程有限公司华东分公司 江苏 南京 210019

【摘要】目前国内超长桩的运用主要在基础设施类项目，目前可查资料显示，长江流域岩溶地质条件下的最深桩基为151.4米的超长钻孔桥桩，房建项目运用并不广泛，而岩溶地质条件下通常会采用地基处理，因此房建项目岩溶地质条件下的超长钻孔灌注桩应用较少，关键施工技术需进行有针对性的总结。本文以南京某项目为依托工程，对已完成施工的岩溶地质条件下超长混凝土钻孔灌注桩关键技术进行总结，以供类似项目参考。

【关键词】长江漫滩地貌单元；断裂贯穿；岩溶发育；超长桩

1引言

南京某项目位于南京市鼓楼区，北侧红线距离长江约140m，东侧距离地铁过江大直径盾构区间隧道约75m，南侧为老虎山及幕府山交界处。项目总用地面积20336m²，建筑面积218153m²，包含裙房、2栋150m高的塔楼，地下四层。塔楼结构类型为钢筋混凝土框架核心筒结构，裙房为钢筋混凝土框架结构，基础为桩基础，采用钢筋混凝土钻孔灌注桩。

2地质概况

项目用地所在区域为典型的长江漫滩地貌单元，与拟建场区有关的主要断裂有2条，次要断裂有1条：（1）南京—湖熟断裂（F₂）；（2）幕府山—焦山断裂（F₅）；（3）草场门—杨坊山—长林村断裂（f₁）。其中幕府山—焦山断裂（F₅）横穿拟建场地，场地南部位于震旦系灯影组白云质灰岩分布区，该岩层岩溶发育，可见岩石溶蚀现象。

3超长桩设计概况

以幕府山—焦山断裂为界，场地岩层分布：西区为强风化泥岩、东区为白云质灰岩，而待建西塔楼正位于两种不同岩性交界，下部构造裂隙（溶洞）空间分布大，施工勘察报告显示最高达80余米，构造裂隙内填充物为泥质、砂质和基岩风化碎屑、碎块等，胶结松散。

西塔泥岩桩设计需考虑以下因素：（1）西塔不均匀沉降问题（灰岩和泥岩压缩模量相差867倍）；（2）需有效持力层提供足够摩阻力。因此造成西塔泥岩桩需要穿越溶洞，为超长桩且超规范设计。

4关键施工技术

4.1桩位地质分析

按照规范要求，当场地和地基复杂，施工中可能出现或已出现有关岩土工程问题时，应进行施工勘察。本项目在设计阶段，便对场地进行了“一桩一孔”的施工勘察。根据勘察报告及工程桩设计情况，梳理出最不利位置的三根超长桩。

4.2施工工艺

结合地勘报告、岩土层的性状描述及分析、以及南京当地施工经验综合考虑，本项目工程桩的施工必须采用泥浆护壁成孔，泥浆循环方式采用反循环。再加上成孔深度深、岩石强度高、裂隙中存在高强度孤石，因此，成孔机械选用浙江中锐重科生产的ZJD2300/120全液压反循环钻机，钻杆采用Ф325*18*2500，钻杆采用螺栓法兰连接。

4.3成孔关键技术

4.3.1泥浆配比

在钻孔中，由于泥浆相对密度大于水的相对密度，故护筒内同样高的水头，泥浆的静水压力比水大，在孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内外渗流，保护孔壁免于坍塌。本项目地层复杂，因地层有不同起伏，岩面变化较大，且填充层、砂层不够密实，泥浆配比时重点控制粘度与悬浮能力，为护壁和沉渣控制提供有力保障。因此泥浆采用膨润土+CMC+增粘剂，每立方米水中加入8%~15%膨润土，0.3%~0.5%CMC，现场实配以此为基础，根据不同地层对泥浆指标视情况加入増粘剤进行动态调配。

4.3.2成孔钻进

钻机就位后，复测校正，钻头对准钻孔中心，同时使钻机底座水平。开钻时低档位慢速钻进，以保证桩位准确性，在松散土层中应慢速钻进,通过钻压、转速、泥浆指标等参数的调节来控制钻进成孔速度，防止孔斜、缩径、塌孔等现象的产生。由于本场区岩石强度高，中风化灰岩最高达90余MPa，成孔超深加上岩性差异大，无太多经验可借鉴，因此控制钻机转速同样尤为重要。钻头主要选用三翼单腰带钻头、压轮钻头和子弹头型三翼钻头三种，转速在5~10r/min之间。

钻进过程中，采用纵横十字线控制桩位，钻机工每班、测量组隔天校正桩位、垂直度，确保桩的桩位、垂直度满足规范、验标要求。

4.3.3清孔

由于成孔泥浆循环方式为反循环，在成孔至设计深度时不再加压钻进，直接采用气举反循环钻机进行一清。钢筋笼下方完毕后采用混凝土导管二次清孔，确保沉渣厚度满足图纸要求后，再进行下一步施工。计算清孔风压可按下式计算：

清孔的质量控制要求：

1）护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；

2）在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土；

3）灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.2，含砂率不大于8%，黏度不大于28s；

4）灌注混凝土前，孔底沉渣厚度指标应符合要求；

5）清孔结束后应保持水头高度并应在30分钟内灌注混凝土。

4.4高标号水下混凝土浇筑关键技术

4.4.1高标号水下混凝土试配

本项目超深桩试配混凝土强度等级为C55，为高标号水下混凝土。为保证超深水下混凝土浇筑的顺利，高标号混凝土的和易性必须保证。高标号混凝土由于胶凝材料掺量高，流动性表现较为粘稠，为增加混凝土流动性，混凝土粗骨料粒径控制在不大于25cm，采用级配均匀的片石。扩展度控制在550mm~600mm。

4.4.2高标号水下混凝土浇筑

本项目成孔深度最大达142m，底部压强大，混凝土导管采用φ280mm壁厚5mm无缝钢管导管浇筑，采用3m³大料斗保证首灌量。下放导管前，进行预拼装，并进行试压，保证导管具有良好的水密性。混凝土浇筑前，应采用相关的泄压方法对导管进行泄压，将导管顶部放至与泥浆面齐平，使导管内泥浆自然喷出，反复提放多次直至导管内外压力一致，防止混凝土浇筑过程中导管内外产生负压导致导管变形。

混凝土浇筑方式采用汽车吊+汽车泵方式，导管中放置隔水栓，若混凝土灌入导管后，桩孔未返浆，适当提高料斗，保证料斗中存有足够量的混凝土，直到返浆为止，转入正常连续浇筑。混凝土灌注过程中导管应始终埋入混凝土内，宜为2m~6m，导管应勤提勤拆。水下混凝土应连续灌注，并应经常检测混凝土面上升情况，灌注时间应确保混凝土不初凝。

4.5应急措施

4.5.1塌孔应急措施

已发生塌孔的地层为上部杂填层和超厚的砂层。针对杂填层，采用了长护筒来预防。针对砂层，成孔过程中尤其注意泥浆配比，若发现塌孔，及时采用级配砂石进行回填，并对桩位周边采用单重管高压注浆处理，对周边土体进行加固。加固桩直径800mm，水泥浆水灰比为1：1，加固高度范围为砂层及上部土层，提速25cm/min，转速22r/min，喷浆压力30MPa，喷浆量80L/min。

4.5.2混凝土导管堵管应急措施

现场准备一套同规格导管，若首灌时发生浇筑堵管，立即停止浇筑并拔出导管。拔导管过程中采取有效措施防止混凝土从孔口掉入桩孔，导管完全拔出导管后，重新下备用导管，并立即洗孔，防止孔口掉入的混凝土初凝。若浇筑过程中发生堵管，将导管拔出混凝土面疏通导管后，快速正常浇筑完成。后期加强桩身质量检测，并按桩身夹泥或断桩进行必要的补强措施。

6结语

桩基础承载能力高，能承受竖直荷载，也能承受水平荷载，能抵抗上拔荷载也能承受振动荷载，是现代建筑多采用的基础形式。本文针对南京某项目岩溶地质条件下，超长混凝土钻孔灌注桩关键技术进行了总结，面对变化多样的地下环境，为类似项目提供了相关的经验参考，其它常规图纸及规范要求，此文中不再过多赘述。

[1]吴波.气举反循环清孔工艺在超长钻孔灌注桩施工中的应用[J].城市道桥与防洪,2016(12):124-125+16.

[2]罗浩方,李翔,李永康.超深钻孔灌注桩施工要点[J].山西建筑,2019,45(12):74-75.