施工過程中遇到溶洞的處理措施

徐育金

摘要：石灰?guī)r地區(qū)工程施工中，樁基礎施工經(jīng)常遇到土洞、溶洞等不良地質(zhì)，針對這些問題，必須采取的處理對策，確保樁基礎施工的順利開展和質(zhì)量。

關鍵詞：土洞，溶洞，注漿，施工質(zhì)量

Abstract: the limestone area in the construction engineering, pile foundation construction often meet with holes and caves bad geological, aiming at these problems, must take countermeasures, ensure the smooth development of the pile foundation construction and quality.

Key words: soil hole, cave, grouting, construction quality

中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A文章編號：

1工程概況

該工程位于廣州市白云新城B-03地塊。建筑物一棟，總建筑面積83958m2，其中地上51379m2，地下32579m2；地上9層，地下3層，建筑高度48.5m。樁基礎采用預應力管樁。

2地質(zhì)情況概述

根據(jù)勘察報告、超前鉆顯示，本次勘察80個鉆孔中，在勘察孔深范圍內(nèi)，有23個鉆孔遇到大小不等的36個溶洞，土洞1個，見洞率為28.8%。其中13個承臺區(qū)域下部發(fā)現(xiàn)巖洞或土洞存在。

3溶洞加固處理

本方案根據(jù)超前鉆報告確定要處理巖洞的大小，對全充填型土洞采用袖閥管注漿處理；對半充填型土洞采用低標號水泥砂漿鉆孔填充與袖閥管灌漿固結(jié)處理。

4施工部署和施工順序

4.1施工部署

注漿首先從基坑周邊的溶洞開始，形成一個外封閉的狀態(tài)，然后再施工位于場地中部的溶洞。

4.2全充填型土洞施工順序

4.3半充填型土洞施工順序

僅僅在鉆一序孔后，插入下袖閥管、灌水泥砂漿兩個步驟，其余同全充填型的土洞的施工順序。

從地面下實管，實管頂端安錐型堵頭到洞頂下0.5m，下到位置后，用25mm的灌漿管捅掉堵頭，即可灌漿。灌水泥粉煤灰砂漿，其配合比為：（水泥：砂：粉煤灰：粘土粉：水）＝1.0：3.0：2.0：0。

4.4袖閥管注漿、灌注砂漿施工流程

5施工方法和工藝

5.1施工方法

5.1.1孔位布設

（1）鉆孔分—序孔(8m×8m)、二序孔(4m×4m)、三序孔(2m×2m)三種。

（2）一序孔施工全部全孔取芯，準確判定需 加固巖洞的埋深、厚度、邊界、充填情況，以便采用不同的施工順序施工。

（3）二、三序孔既是灌漿孔，又是檢查孔和出氣孔，以便于灌漿過程中減少潤內(nèi)氣壓，加速漿液洞內(nèi)充填達到加固施工的效果。

5.1.2鉆孔布設具體方法

（1）以“隔三跳三”的方式布孔，在探明存在巖洞的地質(zhì)鉆孔的中心點位置處的先確定1個—序孔，以該點為中心沿縱，橫向每隔三個孔便是1個—序孔，間距為8m×8m，呈正方形網(wǎng)格狀。施工—序孔時采用從中心向外漸次推進，—邊施工，一邊判定洞體邊界(結(jié)合剖面變化判定)，根據(jù)判定結(jié)果確定是按網(wǎng)距，還是按網(wǎng)距的一半向外施工“外跳一序孔”。當外跳—序孔未見到洞體時，要回跳內(nèi)插一序孔，孔距為一序孔網(wǎng)距的一半，即4m；

（2）在一序孔8m×8m網(wǎng)格中心布設二序孔，網(wǎng)距4m×4m；

（3）二序孔網(wǎng)格中心布設三序孔，網(wǎng)距2m×2m，見鉆孔布設示意圖：

5.2施工工藝

注漿孔采用地質(zhì)鉆機成孔、套殼料封孔、袖閥管進行注漿。注漿壓力符合設計要求，注漿必須至最遠端的鉆孔冒漿為溶洞充滿，鉆探和溶洞處理注漿按照設計要求，需完全覆蓋承臺范圍。

5.2.1袖閥管構造

袖閥注漿管為每節(jié)長4m、直徑48mm的硬質(zhì)塑料管，它是由鈣塑聚丙烯制

造而成。注漿管內(nèi)壁光滑，接頭有螺扣，端頭有斜口。注漿管分為實管和花管兩種，實管上未開設溢漿孔，花管上每環(huán)開有8mm的溢漿孔12個，每組小孔間距30cm，在溶、土洞頂上采用實管，在溶洞土洞體內(nèi)采用花管。在溢漿孔外部緊緊地套著抗爆壓力為4.5MPa的橡皮套，橡皮套在灌漿過程中起到逆止閥門的作用。

為防止橡皮套上下錯位，可在橡皮套兩邊焊以定位環(huán)圈，其直徑約5mm左右。袖閥管不應有較大的彎曲，其內(nèi)壁必須圓滑，橡皮套應緊貼花管。袖閥管如圖所示：

5.2.3灌漿設備的選型

注漿機設置回漿管路和溢流閥，在設計范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)注漿壓力，當工作壓力超過設計壓力時，溢流閥會自動開啟，油缸停止工作，起到安全保護作用。

漿液攪拌采用自制的500L快速攪拌筒，轉(zhuǎn)速250r/min，制漿量為6m3/h。

灌漿管采用φ32×2.5無縫鋼管和φ32五層鋼絲編織膠管，工作壓力為9Mpa。

5.2.4施工工藝

（1）測量放線

放出注漿孔位，并用木樁做好孔位標識。

（2）鉆孔

選用XY-100型鉆機，針對較軟土層采用合金鉆具回轉(zhuǎn)鉆進方法成孔，針對硬土層和破碎巖層采用風動潛孔錘沖擊鉆進。鉆孔過程中采用泥漿循環(huán)護壁成孔，成孔后須立即清孔。

（3）泥漿配置

護壁泥漿采用膨潤土干粉造漿，配置好的泥漿儲存在泥漿罐內(nèi)。配置泥漿性能指標如表2所示。

表2泥漿性能指標表

在孔內(nèi)用套殼料填充，以防止注漿時返漿；注漿管頂部加上悶蓋，以防止雜物和鉆孔過程中的泥漿流入注漿管。套殼料配比如表1所示。

配置好的套殼料應有以下特性：

①、適宜的力學特性，高強度的套殼料對防止?jié){液串冒是有利的，但不利于開環(huán)；低強度套殼料有利于開環(huán)，卻容易使?jié){液向上冒竄。

②、收縮性要好，凝固后不致于和袖閥管脫開。

③、脆性較高，以增加開環(huán)后的破碎程度。

（5）安設注漿管

根據(jù)注漿要求，在溶、土洞頂板以上的部位用實管，在溶、土洞內(nèi)使用花管，注漿管底部加下悶蓋；

將實、花管根據(jù)要求連接后，沿鉆孔下到洞體底板灰?guī)r。

止?jié){系統(tǒng)由皮碗式止?jié){塞、花管、寶塔頭和管堵組成，止?jié){塞必須采用雙塞系統(tǒng)，而且一套塞子只能包含一環(huán)灌漿孔。

（6）水泥漿漿液配置

根據(jù)預配置漿液的體積，按水灰比計算出所需的普通水泥和水的用量；

在攪拌機內(nèi)加入計算好的用水量（應提前標好畫線），邊攪拌邊加入計算好的水泥用量，攪拌均勻后倒入儲漿桶內(nèi)備用。

（7）灌漿

待套殼料養(yǎng)護2～3d后進行開環(huán)。開環(huán)時注水進行試驗，以檢查注漿管路是否正常和判斷地層的吸漿能力等，并防止堵管。

注漿時根據(jù)攪拌桶的容積和漿液流量確定注漿量，在攪拌桶中配好漿液、測定體積后再將漿液輸入注漿池中，注漿池直接與注漿泵相連。注漿時再通過壓力表和漿液流量來控制注漿量。另外，通過計量現(xiàn)場水泥用量，也是掌握注漿量的有效措施。一般先期注漿孔的注漿量大于后期孔，外圍注漿孔的注漿量大于內(nèi)部孔。

開環(huán)時應注意以下情況：

①、套殼未破壞前，泵壓隨時間而增大，流量則始終為零；

②、套殼破壞后，泵壓驟降。這種情況下，即便開環(huán)壓力較大，也不會給受灌漿地層帶來危害；

③、當繼續(xù)施加泵壓時，流量與壓力的關系接近無套殼時地層的吸漿情況，因此在較小的壓力下，就能產(chǎn)生較大的注入量。

采用BWH100型注漿機注漿：另詳注漿機的使用規(guī)程。

（8）注漿順序

注漿順序采取由外到內(nèi)約束-開放型方式，即先注溶、土洞最外側(cè)后注內(nèi)側(cè)，隔孔交替進行，以控制漿液擴散范圍，保證注漿效果。

灌至注漿壓力后灌入量小于1～2/L穩(wěn)壓15min為止。

（9）注漿口封口

檢測合格后，用水灰比為1：1的水泥漿液灌注袖閥管，對注漿鉆孔進行封孔。

（10）注漿口標識

對注漿口插入短鋼筋，高出地面30cm，綁扎紅色綢布標識。

6施工質(zhì)量措施

（1）孔位平面誤差不得大于100mm，孔斜小于1%。

（2）溶洞處理時，速度稍微放慢或者稍停一段時間，可促使片石和粘土的固結(jié)，以利于固壁。

（3）袖閥管花管長度要根據(jù)探明加固體的厚度確定，下管位置要準確，盡可能安置在鉆孔中心。變形、絲扣損壞的袖閥管不能使用。

（4）漿液配制嚴格按配合比，灌漿體漿需充分攪拌均勻，在灌漿過程中要緩慢攪拌，用比重計測得漿液濃度，配合比誤差≤5%。

（5）灌漿時，地表要設置3～5個水推觀測點進行監(jiān)測，不允許地面產(chǎn)生裂縫與抬升情況。一旦出現(xiàn)，要及時降低灌漿壓力，做到動態(tài)施工．

（6）嚴格執(zhí)行邊施工，邊自檢的質(zhì)量保證技術措施。灌漿段分段長度為1.0～2.0m，開環(huán)壓力為0.3MPa，灌漿壓力0.2～0.6MPa，灌漿速度頂?shù)捉?5～20L/min，其他部位20～30L/min。

7質(zhì)量驗收

7.1質(zhì)量檢測

采用鉆芯法進行檢測，隨機在各注漿孔相間中心選擇布置監(jiān)測點。主要檢查溶洞填充物膠結(jié)情況和裂隙填充情況、檢測鉆孔泥漿是否漏失，檢測要求：1、洞應全填充，抽芯檢測采芯率應達到95％； 2、全填充溶洞填充物標準貫入擊數(shù)不少于8擊；3、檢測鉆孔泥漿不漏失；4、必要時進行壓水試驗。

7.2質(zhì)量驗收標準

（1）土洞處理結(jié)果：要求洞內(nèi)填充密實、穩(wěn)定，要求達到土洞不再發(fā)育；

（2）檢測時間：注漿結(jié)束后28天。

（3）檢驗方法及其檢驗指標：檢驗方法采用標準貫入試驗；檢驗指標：注漿半徑0.5m范圍內(nèi)，每孔平均標準貫入試驗擊數(shù)不低于5擊。

（4）檢驗數(shù)量：每個洞體1～3個點。

8結(jié)語

基礎施工受復雜地域、不良地質(zhì)影響很大，溶洞地區(qū)的更是對樁基礎施工帶來嚴重阻礙。通過本工程的實踐，我們認為：采取注漿加固是對付溶洞有效、經(jīng)濟、合理的施工技術措施，確保了本工程樁基礎施工質(zhì)量。

參考文獻

[1]《建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50202-2002,中國計劃出版社,2009

[2]《建筑地基基礎設計規(guī)范》DBJ 15-31-2003,中國建筑工業(yè)出版社,2003

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。