溶土洞地區(qū)CFG 樁復(fù)合地基施工技術(shù)

王雪峰（廣東華固工程有限公司，廣東 廣州 510010）

1 工程概況

本工程位于廣州市芳村區(qū)，擬建地上33層，地下2 層商住樓群。建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)擬采用CFG 樁筏板基礎(chǔ)，開挖深度9m。CFG 樁直徑φ400mm，樁間距1m，C20 素混凝土灌注，有效樁長約7～21m。樁端進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化2～3m，或落于中（微）風(fēng)化巖面，單樁設(shè)計(jì)承載力320KN～400KN，復(fù)合地基承載力410kPa～560kPa。

2 地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況與場地超前鉆資料綜合分析研究，該場地位于廣從地質(zhì)構(gòu)造大斷裂影響帶上,場地第四系覆蓋層主要為人工填土、沖積而成的淤泥質(zhì)土、砂層、粉質(zhì)粘土以及殘積土，下伏白堊系和三疊系沉積巖。

基巖巖溶、土洞及裂隙發(fā)育，上覆蓋土層存在厚層砂層，局部地段砂層直接過渡至巖層。巖溶洞、裂隙中的地下水與砂土層中地下水水力聯(lián)系及徑流狀態(tài)明顯，并受珠江潮汐影響，土洞多位于巖層頂部，洞內(nèi)無充填，個(gè)別為流塑狀粉質(zhì)粘土充填，且為活動性土洞，土洞是巖層中溶洞或巖溶裂隙與上覆蓋土層與溶洞發(fā)生水力聯(lián)系，并產(chǎn)生水土流失而發(fā)展擴(kuò)大形成的；土洞往往與溶洞、裂隙密切相連、相通。同時(shí)，場地還存在較多埋藏較淺，溶洞無充填或充填流塑狀粉質(zhì)粘土，洞頂板較薄且破碎，溶蝕現(xiàn)象明顯的溶洞，鉆探過程漏水現(xiàn)象明顯。

巖溶發(fā)育特征如下：

1)泥巖（埋藏型巖溶區(qū)）巖面變化相對較平緩，灰?guī)r（淺覆蓋巖溶區(qū)）巖面起伏劇烈，基巖在-6.0～-19.0m 高程變化，溶溝、溶槽、溶洞極為發(fā)育。

2)全區(qū)見灰?guī)r鉆孔214個(gè)，遇巖溶洞隙鉆孔165個(gè)，遇洞率75.7%。淺巖溶率28.64%，最大洞高10.6m，平均約2.01m。

3)溶洞在垂向上分布形成多層洞穴，局部發(fā)育出現(xiàn)4、5 層洞穴，受巖性控制，發(fā)育主導(dǎo)方向?yàn)槟媳毕?，并相互?lián)通，在平面上形成網(wǎng)絡(luò)狀巖溶、裂隙管道。

4)巖溶洞穴頂板特征：頂板厚度小于1m的占31.4%，頂板厚度1～3m的占37.9%，頂板厚度3～5m的占15.7%，其中不足3m的達(dá)到了69.3%，溶洞頂板過薄是其主要特征。

5)洞穴充填率77.8%，主要為流塑狀粉質(zhì)粘土，且處于不穩(wěn)定狀態(tài)，工程上難以利用。

6)溶洞受珠江水強(qiáng)烈影響，向珠江排泄，珠江水倒灌作用隨季節(jié)變化明顯。

3 施工思路分析

CFG 樁成樁工藝是先成孔后灌注混凝土成形，但場區(qū)不良地質(zhì)因素，對建筑物的安全及CFG 工程樁施工會帶來非常不利的影響。故基樁與地基加固處理工序直接影響施工質(zhì)量及安全，原因如下：

1)土洞為活動性土洞，洞內(nèi)無充填或充填流塑狀粉質(zhì)粘土，并具擴(kuò)展性，而CFG 樁樁端必須穿過土洞，遇土洞樁孔灌注流態(tài)狀混凝土?xí)r，樁孔成了土洞內(nèi)灌注混凝土充填通道，土洞的充盈度、效果及CFG 樁成樁質(zhì)量無法控制，若洞內(nèi)地下水徑流明顯，則所充填的混凝土?xí)幌♂?，并出現(xiàn)離析現(xiàn)象，故對此類土洞必須進(jìn)行預(yù)灌漿充填加固處理后，才好進(jìn)行CFG 樁施工，充填漿體強(qiáng)度不宜高（漿體強(qiáng)度約1.0MPa 左右），以利于的后期CFG 樁基施工。

2)對埋藏較淺，溶洞無充填或充填流塑狀粉質(zhì)粘土，且洞頂頂板較薄，溶蝕現(xiàn)象明顯的溶洞，洞頂板完整及穩(wěn)定性差，當(dāng)CFG 樁樁接近或支承于溶洞頂板時(shí)，若頂板無法抵抗樁孔內(nèi)大比重、流態(tài)狀的混凝土柱的重力時(shí)，會產(chǎn)生頂板被刺穿坍塌現(xiàn)象，令混凝土流失，出現(xiàn)空樁現(xiàn)象。對此類溶洞宜先進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)灌漿充填加固處理，并采用速凝法（灌水泥化學(xué)漿）堵封漏水及徑流通道。

3)現(xiàn)地面鉆探，較多鉆孔已出現(xiàn)明顯漏水現(xiàn)象，是因?yàn)槿?、土洞洞間貫通性好，地面水位高，若在基坑底進(jìn)行灌漿施工，坑底水位低于地面，鉆孔必出現(xiàn)反灌冒水現(xiàn)象，帶來灌漿施工困難，灌漿體易被地下水稀釋、離析或沖走，灌漿過程耗材較多，特別需耗較多速凝化學(xué)材料。

4)對擬建地段施工調(diào)查，本地塊及周邊曾出現(xiàn)過多起塌陷事件，根據(jù)勘察及灌漿處理過程初步分析，坍塌是由于土洞在地面荷載作用或灌漿過程中引發(fā)土洞洞頂板土層失穩(wěn)所至。而CFG 樁施工機(jī)械高度大于30m，自重大于70T，在場地上部行走施工，對土層施加的附加應(yīng)力，易引起土（溶）洞的頂板失穩(wěn)，引至坍塌，導(dǎo)致CFG 樁施工機(jī)械傾斜，甚至傾倒的施工安全事故。

綜上分析，土洞及淺層薄頂板溶洞主要分布于預(yù)處理場區(qū)的中部，為安全施工及確保施工質(zhì)量、安全，同時(shí)考慮施工速度及投資控制，灌漿加固與CFG 樁施工宜同步進(jìn)行，穿插錯(cuò)位施工。CFG 基樁與灌漿加固處理施工順序?yàn)棰僖蕴幚韴鰠^(qū)為分，東西兩側(cè)范圍溶洞較少，僅局部存在淺層薄頂板溶洞，可先進(jìn)行CFG 基樁施工，或同時(shí)穿插錯(cuò)位進(jìn)行淺層薄頂板溶洞灌漿加固處理。②場區(qū)中部巖溶發(fā)育，土洞及淺層薄頂板溶洞分布較集中，對鉆探已發(fā)現(xiàn)土洞、淺層薄頂板溶洞必須先進(jìn)行灌漿充填加固處理，再進(jìn)行CFG 基樁施工。③具針對性地灌漿加固處理可能出現(xiàn)施工安全隱患地段后，優(yōu)先進(jìn)行CFG 樁施工，待CFG樁施工完成后，對未完成加固處理的淺層溶洞及相對深層的溶洞，可在地面繼續(xù)進(jìn)行灌漿加固處理施工，或待基坑土方開挖、清運(yùn)后，再進(jìn)行余下的溶洞灌漿加固處理。④因考慮投資控制，未在CFG 樁施工前進(jìn)行全局溶土洞排查處理，可能在CFG 樁施工時(shí)因混凝土自重刺穿頂板，造成混凝土流失，產(chǎn)生空樁（樁下部或整根樁無混凝土）、斷樁現(xiàn)象，其他工程發(fā)現(xiàn)過此現(xiàn)象。此屬于復(fù)雜不良地質(zhì)條件造成，可在開挖后施工鋼管樁。

4 溶土洞填充加固

1)檢查注漿孔成孔，采用鋼套管護(hù)孔，保持孔壁穩(wěn)定，根據(jù)鉆機(jī)施工情況查明溶、土洞的分布和充填情況。

2)檢查注漿孔無發(fā)現(xiàn)溶洞時(shí)，在鉆機(jī)就近漿池里下放水泥拌和泥漿，鉆機(jī)鉆桿下至孔底，利用鉆機(jī)抽漿封孔至施工面。

3)如果同一個(gè)檢查注漿孔不同深度范圍存在多層串珠狀溶洞，埋設(shè)Φ75PVC 管，在每個(gè)溶洞位置開口，注漿管伸至底層溶洞開始灌注水泥漿，逐層提升。

4)對于發(fā)現(xiàn)無充填、半充填土洞鉆孔，埋設(shè)Φ75PVC 管，注漿材料采用水泥、泥粉、中細(xì)砂和水?dāng)嚢璩傻蛷?qiáng)度（30 天抗壓強(qiáng)度不大于1MPa）混合料，壓力灌入。施工之前進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)保證混合料強(qiáng)度滿足CFG 樁施工要求。

5)對于無充填、半充填溶洞，溶洞＞2m 時(shí)，或灌注水泥砂漿或細(xì)石混凝土，以減少投資。溶洞≤2m 時(shí)，灌注純水泥漿充填。

6)注漿時(shí)，當(dāng)單孔連續(xù)灌漿量較大（達(dá)30T水泥用量）不見升壓時(shí)，且周邊孔位無明顯冒水、返漿現(xiàn)象，采用水泥漿+水玻璃雙管雙液注漿工藝，對漏水通道進(jìn)行封堵。

7)在施工范圍內(nèi)，先完成多個(gè)檢查注漿孔，后間隔注漿處理。

5 CFG 樁施工

1)樁機(jī)就位、對中。長螺旋鉆孔樁位定好后，按設(shè)計(jì)要求在樁中心點(diǎn)上插標(biāo)桿，放好樁位后，移動長螺旋鉆孔樁機(jī)到達(dá)指定樁位，對中。

2)調(diào)整鉆桿垂直度。樁機(jī)就位后，應(yīng)用樁機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，確保垂直度小于1.0%樁長。

3)混凝土攪拌。本工程采用C20 商品混凝土，施工前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行配合比試驗(yàn)，并報(bào)監(jiān)理工程師審批。

4)鉆進(jìn)成孔。鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí)，啟動馬達(dá)鉆進(jìn)。一般應(yīng)先慢后快，這樣既減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時(shí)糾正。在成孔過程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放慢進(jìn)尺，否則容易導(dǎo)致鉆孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。

5)灌注及拔管。長螺旋鉆孔樁成孔到達(dá)設(shè)計(jì)要求后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混凝土，當(dāng)鉆桿芯管充滿混凝土后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在2～3m/min，成樁過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，避免因后臺供料慢而出現(xiàn)停機(jī)待料。若施工中因其它原因不能連續(xù)灌注，須根據(jù)勘察報(bào)告和掌握的地質(zhì)情況，避開飽和砂性土、粉土層，不得在這些土層內(nèi)停機(jī)。灌注時(shí)如遇未處理土洞或溶洞，造成混凝土漏失情況，為保證CFG 樁的完整性，應(yīng)停止拔管，連續(xù)灌注，直到灌滿方可提升鉆頭。

6)CFG 樁與筏板之間設(shè)置厚度250mm 砂石褥墊層，夯填度（夯實(shí)厚度與虛鋪厚度之比）不大于0.9。

6 結(jié)論

土方開挖后，對因地質(zhì)條件施工時(shí)質(zhì)量未達(dá)到要求的CFG 樁，采用鋼管樁補(bǔ)強(qiáng)代替，并對溶土洞及土砂層進(jìn)行全局袖筏管注漿加固，單樁承載力及復(fù)合地基承載力檢測合格，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

[1]龔曉南.《地基處理手冊（第三版）》［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.365-410

[2]閆明禮，張東剛.《CFG 樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐 (第二版)》［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.160-183