随着我国人口基数日益增大及广大人民群众对美好生活的向往, 我国基础建筑工程、民用建筑工程项目不断增多, 桩基础施工技术已得到广泛应用。桩基础是由桩基和连接于桩顶的承台共同组成, 桩基础施工技术的优差与否不仅影响到工程建设的进度, 而且关系到工程建设的质量及安全, 因此探究桩基施工技术具有重要的价值和意义, 目前国内外主要研究方向之一在于桩基施工难点攻克。在面对不同地质时, 如何选择最合适的施工方案, 尽量降低施工成本, 保证施工质量安全成为业内关注重点。

玉林万达广场位于玉林市玉东新区金玉路与胜利路交汇处, 将建设成大型多业态的现代化购物中心, 同时配建国际观影标准的万达影城。玉林万达广场项目是万达集团南区第一个实施BIM总发包模式的项目, 地上4层 (局部5层) 、地下1层, 地上部分主要为购物中心与商铺, 地下部分主要为超市及设备用房。总建筑面积11.14万m², 地上建筑面积9.07万m²、地下建筑面积2.07万m², 规划用地面积6.07万m²。

1) 场地发育较多浅层溶洞, 钻孔遇洞隙率48.98%, 场地岩溶发育等级为中等发育, 并随着开挖进度, 场地内大面积出现开口型溶洞, 挖机、运输车等施工机械在场地中行走, 导致出现大面积的淤泥区及大片水洼, 场地情况难以满足桩基施工条件。

2) 玉林属于典型的亚热带季风气候, 气候温和, 雨量充沛, 4～9月为雨季, 总降水量占全年降水量的70%～85%, 强降水天气过程较频繁, 基坑内水位持久不降。

对于本工程土层下大量溶洞且伴随着当地地下水位高、降水量大的特点, 在降低水位的同时又要保证对地下水位的高度限制, 以及对周边环境的影响, 降水力度需要严格控制, 所以基坑内水位下降缓慢, 导致基坑中土质疏松, 且形成大片的淤泥以及水坑, 在桩基正常施工时出现塌孔现象, 更有甚者出现大范围塌方现象, 对现场施工人员的安全也产生一些影响;因为孔内存在溶洞, 且在地下土层中溶洞多为联珠洞, 在浇筑时上部混凝土带来的压力促使下部的混凝土灌入串联的溶洞中, 浇筑量达到理论方量时, 往往是混凝土面并未上升至设计标高位置, 并且成桩所需的混凝土量远大于理论量, 单根桩所耗费的财力、物力、人力相比于一般无溶洞桩或溶洞情况简单的桩要多。

1) 对于能正常成孔且浇筑过程中不会发生塌孔现象的桩基, 在遭遇溶洞时, 现场需要三方确认后, 按照专家会议讨论结果使用同桩身强度等级的混凝土进行浇筑, 直至成桩。

2) 对于在成孔过程中发生的塌孔现象, 现场需三方 (甲方、总包、监理) 确认后, 还在成孔的桩基停止钻进, 按专家会议讨论结果, 采用C15混凝土进行回填, 回填至塌陷部位上方1m处;对于在浇筑过程中发生塌孔现象的, 现场三方确认后, 按专家会议讨论结果, 拔出钢筋笼, 回填C15混凝土至塌陷部位上方1m处, 然后等待混凝土初凝后, 重新进行开挖。

这些方案都是在现场已发现问题后才实施, 虽然能够及时处理遇到的困难, 但效果不尽如人意, 达不到预计要求。如何减少使用混凝土量及精准应对施工过程发生的情况, 是接下来实施方案中的重点。

正常进行桩基施工工艺, 若在成孔过程中出现无法成孔的情况, 立即停止施工, 分析判定后再进行下一步工作;若混凝土在浇筑至理论方量时液面未达到设计桩顶标高, 继续浇筑桩身混凝土至成桩完成。现场实际浇筑2根试验桩, 充盈系数分别为1.27, 1.43。

1) 采用水玻璃、水泥、碎石、黏土等原料用不同配合比进行调配, 试验要求能够在孔内形成有效的护壁, 防止混凝土超灌过量, 试验情况如表1所示。

试验数据表明, 若采用低配的混合比, 结合物不能够在孔内形成有效的护壁, 不满足试验要求;而高配混合比虽然勉强能满足要求, 但也无法保证能正常成孔, 并且原材料投入巨大, 经济效益差。

2) 采用回填老黏土或8%～12%黏土水泥拌合物逐个挤压溶洞成孔后再浇筑桩身混凝土成桩, 现场选取2根桩作为试验对象, 后补选1根进行完整的成桩过程。第1根桩大量泥土与水混合后形成的泥浆随提钻压钻时冒出孔口, 且孔口出现明显塌方迹象, 由于反复回填并挤压, 扰动了孔壁周围的土层, 导致塌孔;第2根桩在提钻压钻时大量泥浆冒出孔口, 孔内无法形成有效的泥浆护壁;第3根桩在回填过程中出现了前2根桩的现象, 在处理完塌孔之后, 继续钻进最终成孔, 进行混凝土浇筑, 充盈系数为4.98。

试验结果表明, 此类方案对于桩内溶洞裂缝的封堵效果并不明显, 充盈系数还是相对较大, 且在成孔钻进的过程中, 易出现泥浆外流以及塌孔的现象, 能正常成孔所需要的时间及人力更多。

采用下放钢护筒的成桩工艺, 在正常成孔后, 先下放钢护筒 (护筒长度=该桩最大溶洞顶标高-桩底标高+1m, 孔径为1m, 护筒直径为0.9m, 钢筋笼直径为0.8m) , 然后浇筑混凝土成桩 (见图1) 。

通过超前钻资料, 选择1根溶洞高度为10.20m的桩, 需要制作长16.20m的护筒。在理论情况下, 钢护筒直接下放至桩底, 能够有效防止混凝土外流, 降低经济成本;现场操作中桩内存在溶洞, 在下放过程中卡住后采取措施截取8m短护筒下放 (见图2) 。

最终将钢护筒下放至地面标高以下5.2m处, 后浇筑成桩, 试验桩充盈系数为2.76, 相比于前期桩基施工遇到同类桩基时的实际方量为理论方量几十倍的情况, 此方案有效减少了混凝土用量, 节约经济成本。

在前期, 塌孔、超灌等现象都是在桩基施工过程中常遇问题, 对突发情况经验较少, 应对处理并不完善, 所以在后续施工方案中, 在试验施工前进行超前钻资料核对、溶洞情况分析及预防方案的确定;在试验施工过程中, 将实际情况与设计资料进行对比, 寻找更为切合实际、更加经济的方案。经过一系列的试验, 并对试验内容进行了合理、准确的分析, 得出以下方案。

1) 超前钻显示孔内存在溶洞、溶洞小于1m及超前钻显示无溶洞的桩基, 采用直接浇灌成桩方案。

2) 超前钻显示孔内存在溶洞, 且溶洞高度在1～3m的桩位, 往孔内回填黏土及片石 (粒径小于10cm) , 造浆挤压溶洞。

3) 超前钻显示孔内存在溶洞, 且溶洞范围大于3m的桩基, 采用下放短护筒方案, 钢筋笼尺寸按750mm, 钢护筒内径900mm制作。

4) 当超前钻资料显示最大溶洞高度小于6m时, 钢护筒壁厚6mm;最大溶洞高度介于6～10m的, 钢护筒壁厚8mm, 正常情况下长护筒长度不大于10m。

随着我国经济快速发展, 国民物质文化需求日益增长, 推陈出新、精益求精是各个行业的追求也是一种要求, 在建筑类行业也不例外, 面临着各类施工难题, 如何在保证施工进度前提下, 同时在经济方面的需求更少, 是本行业前进的方向。在工程桩基施工过程中发生的各种问题及地理地质情况对项目产生的影响, 如果仅凭借以往的经验、按部就班进行, 就单根桩而言, 方案有效可行, 但对于大工程项目, 桩基数量多, 地质情况复杂, 就难以估量其中所消耗的资源了。通过对玉林万达项目桩基施工的研究探讨, 得出的一系列方案, 能够有效控制施工进度及施工资源的消耗, 也可为后续类似工程提供参考。