当前位置：优秀论文/二等奖 - 文章详情
浅析成都天府国际机场项目T1航站楼旋挖桩出现塌孔的处理方式与计量计价分析
张颂， 何芸芸
（中国建筑西南设计研究院有限公司，四川 成都610299）
摘 要：针对不同情况的桩孔坍塌问题，结合分析高压旋喷桩施工工艺和回灌C15混凝土固壁施工工艺的优缺点和造价控制，并将其成功应用于成都天府国际机场建设项目桩基施工全过程造价管理。工程施工结果表明，该管理方案的实施取得了良好的经济效益，同时保证了工期时效性。
关键词：塌孔；回灌C15混凝土固壁；高压旋喷桩；工程造价
1 项目概况
成都天府国际机场建设项目T1航站楼建筑地上主体4层，局部有4层上夹层，地下1层；T2航站楼地上3层（局部4层），地下1层。T1、T2航站楼基础采用独立基础和大直径机械成孔灌注桩基础，各楼层主体结构采用钢筋混凝土框架结构，屋面支撑柱为钢结构，屋面采用钢网架结构。工程重要性等级为一级，设计使用年限50年，抗震设防类别为乙类（重点设防），抗震设防烈度按7度，设计地震分组为第三组。前期进行部分桩基工程施工，该施工区域大部分属于高回填方区域。如图1所示。
图1 桩基施工区域示意图
2 项目的关键性问题
（1）桩基施工区域存在大面积7～9m深、直径0.6m碎石桩+0.5m厚排水板（排水板在-5m左右），排水板层地下水丰富；工程桩成孔过程中穿过排水板, 并且大部分同碎石桩相交，将出现孔壁大量垮塌，影响桩身质量。
（2）桩基施工区域存在大量软弱土层且厚度较大，在土质较软的土层上，由于快速回填厚度很大的填土层，下部软弱土层中地下水无法及时排出，在填土的作用下，形成超孔隙水压力。在超孔隙水压力作用下，当旋挖桩在软弱土层中成孔时，土体将侧向挤出出现缩径，甚至塌孔情况。尤其是有水条件下软弱土层厚度达到3m及3m以上时塌孔现象较为严重，极大影响了桩身质量且增大混凝土充盈系数。
因此，在进行桩基施工时，前期发生几根桩基塌孔。如何解决塌孔问题是桩基工程施工的关键性问题。
3 关键性问题分析
（1）本工程桩基施工区域大部分在碎石桩处理区域范围内（如图2所示）；碎石桩处理区域的做法为：7～9m深、直径0.6m碎石桩+0.5m厚褥垫层（褥垫层大概在正负零以下5m左右）。由于褥垫层地下水丰富，造成施工区域存在大量软弱土层从而影响桩身质量，严重延误工期。
图2 碎石桩地基处理影响区域
A、B、D区域在排水板+碎石桩区域工程桩信息统计见表1所示。
表1 A、B、D区域，在排水板+碎石桩区域工程桩信息统计
（2）通过业主、地勘设计、监理、造价、施工等单位进行现场查验，并采用进行全孔深度范围内摄像。施工现场成孔过程中挖出地基处理褥垫层使用的土工布详见图3（a）；全孔深度范围内摄像发现褥垫层中的碎石详见图3（b）；现场工程桩塌孔后的情况详见图3（c）。通过现场查验，基本证实出现塌孔的原因和上述的地基现状有着密不可分的关系。
（a）成孔过程中挖处地基处理褥垫层使用的土工布
（b）全孔深度范围内摄像发现的排水板层中的碎石
（c）D199旋挖成孔过程中,护筒顶下4.7m位置，褥垫层一圈坍塌
图3 现场情况
4 针对性的多种方案比较与分析建议/处理措施
通过各方的商讨研究，并组织相关领域的专家论证，形成以下了两种处理方案。
4.1 主动式防塌孔--高压旋喷桩施工工艺
采用单重管法，利用高压经过旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体，相互搭接形成排桩，用来挡土和止水，高压旋喷桩单桩直径为0.6m。不同工程桩径高压旋喷桩加固布置详见图4。高压旋喷桩中心点在工程桩圆周外侧10cm，并且均匀排布。该方案的优点在于通过流水线施工作业工期可控，确保工程桩的质量要求。
图4 不同桩径高压旋喷桩加固布置
施工方案详表2。通过对造价影响的测算，按照此参数和计算方式，高压旋喷单价约为280元/m。由于每根高压旋喷桩单桩直径0.6m，每一根桩基可能需要进行7-14根高压旋喷桩维护，而且旋喷深度具体根据现场实际情况确定，这属于不可控因素，后期对造价成本更难以控制。而且不确定哪些桩需要采用该种处理方案，若所有桩基都采用该方案，将大幅度增加工程费用。
表2 A、B、D区域，在排水板+碎石桩区域工程桩信息统计
4.2 被动式处理
塌孔--回灌C15混凝土固壁，即在塌孔部分采用灌注C15早强混凝土，待C15早强混凝土回填2天后达到一定的强度时，旋挖钻机旋挖出桩基中间部分，剩余部分将形成混凝土护壁阻止塌孔的加剧。该方案的优点是造价低廉，缺点是被动式处理塌孔，工期不可控制，因为一根桩可能会存在反复的塌孔与回灌。具体施工流程详见砼回填施工流程图5
图5 不同桩径高压旋喷桩加固布置
因为工期紧张，在回填区域全部采取第一种方案高压旋喷桩是保证工期最为保守的选择，但相比回灌C15混凝土固壁造价也同时加大。经过参考近期已建机场的类似桩基工程的处理经验，并对发生塌孔的桩基部分进行分析研究，发现塌孔的部分基本是在褥垫层的位置，并把工程桩的点位与前期地基处理碎石桩的区域进行比对，所有的工程桩都未与碎石桩重叠。在咨询一些相关专家及地勘单位的意见后，建议业主优先采用第二种方案，若第二种方案处理较为困难时，再采用第一种方案作为替补方案。经各方单位积极商议，业主方决定采用第二种方案-回灌C15混凝土固壁。
同时，我方对第二种方案（回灌C15混凝土固壁）细分出可能遇到的五种特殊情况及计量细则[1-3]。
①一般性塌孔（明确判定范围，回灌范围以及计量范围）
在旋挖钻机旋挖过程中发现塌孔现象时，继续旋挖直至明显塌孔下部1m，当观察塌孔深度未继续扩大时，停止钻进。
迅速清除已轻微塌孔的泥土、石子，及时采用灌注C15早强混凝土，回填至塌孔顶部0.5~1.5m。
待C15早强混凝土回填2天后钻机继续作业，此时混凝土已填充塌孔部分，旋挖机掏出其中间部分，剩余部分将形成混凝土护壁阻止塌孔的加剧。
现场按要求判定塌孔底部与顶部，准确测量C15混凝土护壁桩长度按相关规定计算总价。
②若塌孔特别严重，表现为塌孔泥土清理不净、桩孔进尺反弹现象
采取多次分层（每层开挖≤3m）旋挖，进行C15早强混凝土灌注、钻进，直至处理到塌孔底部。每次灌注砼都超灌0.5~1.5m，保证搭接部位稳定性。
现场按要求判定塌孔底部与顶部，准确测量C15混凝土护壁桩长度按相关规定计算总价。
③成孔后放入钢筋笼，在浇筑混凝土前出现大面积塌孔现象为确保桩身质量，将钢筋笼提起，由孔底部至塌孔上部0.5m~1.5m范围内采用回灌C15早强混凝土，待C15早强混凝土回填2天后钻机继续作业。
现场按要求判定塌孔底部与顶部，准确测量C15混凝土护壁桩长度按相关规定计算总价。
④由于部分填方区域土质较松散，存在较大粒径石块，导致工程桩上部空桩部位出现塌孔现象。
在解决空桩塌孔时，尽量采用长护筒。对于空桩较长桩如空桩部位塌孔采用C15早强砼回灌护壁，回罐2天后再旋挖钻进。
现场按要求判定塌孔底部与顶部，准确测量C15混凝土护壁桩长度按相关规定计算总价，护筒部分不予计量。
⑤塌孔区域全部位于水下，无法判断塌孔位置及上下回灌范围由于塌孔区域全部位于水下，无法判断塌孔位置及上下回灌范围。此时若发现塌孔现象（根据听有无塌孔声响判断），需根据塌孔声响判断是否到达稳定状态，再由现场监理、过控根据现场实际情况共同判断回灌深度，并记录C15混凝土护壁桩长度。
编制新的清单项：C15混凝土护壁桩（单位：元/米，材料消耗量参考前期施工过程中统计的材料消耗量平均值）
根据现场实际测量的C15混凝土护壁桩总米数按相关规定计算总价。
5 结语
本桩基工程桩基在计划工期内顺利完成，仅有18根桩发生塌孔，并且全部按第二种方案回灌C15早强混凝土固壁方案得以解决，塌孔的处理费用仅增加26万元，约占桩基工程总造价的1%，为业主节约了成本。通过该部分桩基塌孔的处理，我方积极分析总结前期桩基施工过程中存在的问题及处理方案，并对发生的塌孔计量问题进行分析总结，细化计量与计价的细节性问题，针对不同的塌孔情况制定有较强针对性的计量计价方案。通过多方的协调配合，本桩基项目顺利完成，为后期项目的推进打下了坚实的基础。
我方在后期处理航站楼剩余几千根桩基时，充分汲取前期桩基工程的经验与教训，将对该塌孔处理方案分为普通情况和特殊情况，并融合进后期的工程量清单内，有针对性地设置塌孔处理清单项目，并制定详细的计量规则。目前，所有桩基已全部完工，经济成本和时间成本得到有利的控制，为类似工程桩基施工提供了经验和借鉴。
参考文献：
[1]王晓亮.浅述旋挖钻机成孔塌孔抑制方法[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2013(08):126-127.
[2]刘帅.旋挖钻孔灌注桩塌孔处理技术研究[J].设备管理与维修,2021(22):144-145.
[3]代强.旋挖钻孔灌注桩穿越碎石层防塌处理措施[J].绿色环保建材,2021(06):17-18.
