淺談貴陽機場巖溶地基處理中溶洞處理工藝研究

孫麗麗

摘要：貴州地處喀斯特地貌，以落水溶洞和隱伏溶洞處理最為困難，處理好落水洞和隱伏溶洞成為確保機場飛行安全的關(guān)鍵。本文主要對落水溶洞、漏斗溶洞、塌陷溶洞、隱伏溶洞的工藝進行研究，主要采用強夯、回填碎石反濾層、夯實、鉆孔灌注高壓混凝土等工藝，并通過固體體積率、鉆心率、面波波速、地基承載力等多種檢測手段進行檢測，檢測結(jié)果符合規(guī)范要求。通過對工后沉降分析，證明溶洞處理工藝具有良好的質(zhì)量效果和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：機場工程;飛行區(qū);落水洞;隱伏溶洞;強夯

Abstract： Guizhou is located in a karst landform， and it is most difficult to deal with sinkholes and concealed karst caves. Handling sinkholes and concealed karst caves has become the key to ensuring flight safety at the airport. This article mainly studies the technology of sinking caves， funnel caves， collapse caves， and concealed caves. It mainly adopts techniques such as dynamic compaction， backfilling of crushed stone filter layer， compaction， and drilling and pouring of high-pressure concrete. It is tested by various testing methods such as solid volume rate， drilling? rate， surface wave velocity， and foundation bearing capacity， and the test results meet the requirements of the specification. The post-construction settlement analysis proves that the cave treatment process has good quality effects and economic benefits.

0? 引言

貴州地區(qū)機場工程地基處理中底部的溶洞最難發(fā)現(xiàn)，分布最廣，隱蔽性好，難以在施工前發(fā)現(xiàn)。因此溶洞的處理成為機場工程施工成敗的關(guān)鍵。因而確保巖溶地區(qū)機場工程地基處理的溶洞的穩(wěn)定性和防治方案成為機場建設(shè)成敗的關(guān)鍵。在施工中，判斷巖溶形式、深度、頂板厚度以及針對不同的形式采取經(jīng)濟合理的溶洞處理措施，對確保機場建設(shè)安全、穩(wěn)定具有重要的理論和實際意義。

1? 工程概況

貴陽龍洞堡機場場區(qū)基巖為石灰?guī)r、白云巖與泥質(zhì)灰?guī)r，土質(zhì)狀態(tài)垂直分布明顯巖溶形態(tài)簡單，主要以垂直和傾斜狀為主，場區(qū)內(nèi)揭露溶洞共135個，邊坡區(qū)17處，土面區(qū)41處，道面區(qū)63處，邊坡坡腳線外14處，落水溶洞3處，隱伏溶洞30處。經(jīng)定性分析，多數(shù)溶洞頂板均不穩(wěn)定，在強夯施工及填方荷載作用下，發(fā)生巖溶頂板塌陷的可能。因此巖溶穩(wěn)定性問題是場區(qū)最突出問題。

2? 技術(shù)難點

①處理溶洞后，面對地基處理后需要高填方回填，處理方法主要采用碎石回填形成反濾層、強夯、爆破破損頂層后回填、高壓灌注低標(biāo)號混凝土等工藝，而不采用鋼筋砼蓋板、洞體支撐或跨越等工藝。②機場飛行區(qū)對不同形式的溶洞處理方法及工藝不同;其中主要介紹落水洞、隱伏溶洞洞頂巖層厚度不同，處理工藝不同。針對隱伏溶洞洞內(nèi)填充狀態(tài)不同，處理工藝不同。③針對不同處理方法檢測方法不同，主要檢測方法固體體積率、復(fù)合地基承載力檢測、砼取芯率、重型動力觸探、波速測試。④溶洞的厚跨比對溶洞穩(wěn)定性影響很大，頂板厚，埋藏深，對穩(wěn)定有利，頂板薄，埋深淺，對穩(wěn)定性不利。

3? 溶洞處理工藝

3.1 塌陷、漏斗、洼地型溶洞工藝總結(jié)

①工藝流程。填料回填漏斗、塌陷、洼地→鋪設(shè)1.5m厚墊層→強夯（兩遍點夯，一遍滿夯）→0.2m厚碎石→土工格室→土工布→0.2m厚碎石→碾壓密實。②反濾層設(shè)置。強夯完成后，塌陷、漏斗、洼地型溶洞邊界向外延伸5m均鋪設(shè)一層土工格室并充填碎石，土工格室下層和土工布上層上各鋪設(shè)0.2m厚的碎石作為土工布和土工室的保護層。保護層材料（含土工格室充填材料）為碎石，最大粒徑應(yīng)≤50mm，含泥量≤10%，保護層應(yīng)碾壓密實。③與其他地基處理范圍重疊的處理。塌陷、漏斗、洼地型溶洞內(nèi)存在需進行復(fù)合地基等其他工藝處理的地基時，應(yīng)按其他工藝處理，其周邊塌陷、洼地、漏斗溶洞處理后，一并設(shè)置上部反濾層。

3.2 落水洞工藝總結(jié)

①工藝流程：清除表土及松動巖石→擴大洞體直徑→由粗到細(xì)分層填不同粒徑碎石→強夯（兩遍點夯，一遍滿夯）→0.2m厚碎石→土工布→0.2m厚碎石→碾壓密實。

②工藝處理描述：首先應(yīng)清楚落水洞周邊表土及松動巖石，同時擴大洞口直徑，后分層填筑碎石，先填筑粗粒徑碎石，后填筑細(xì)粒徑碎石，逐級變換粒徑大小形成反濾層，確保落水洞排水暢通，保證該區(qū)域地下水生態(tài)平衡。洞體直徑大于2.5m的落水洞回填碎石的最大粒徑40cm，洞體直徑不大于2.5m的落水洞回填碎石的最大粒徑20cm。回填后在落水洞范圍內(nèi)采用強夯1000kN·m能級處理。強夯后鋪設(shè)一層土工布，土工布范圍鋪設(shè)范圍落水洞邊延伸5m范圍，同時土工布的上下層分別增加0.2m碎石進行保護，碎石粒徑要求不大于50mm，防止土工布破損。

3.3 隱伏溶洞工藝總結(jié)

3.3.1 溶洞頂板埋深深度小于等于2m的洞體

①工藝流程：清除溶洞洞頂表土等覆蓋物→爆破破除洞體頂板→清除洞體內(nèi)雜物→分層填筑碎石→強夯（兩遍點夯，一遍滿夯）→回填碎石→碾壓密實。

②對溶洞頂板埋藏深度H？燮2m的洞體，采用清爆換填法進行處理。首先清除洞體覆蓋層，采用爆破方法對洞體頂板進行破碎，清除頂板破碎物和洞體內(nèi)充填物，分層回填塊碎石進行強夯。強夯采用3000kN·m級單擊夯擊能量進行。

3.3.2 溶洞頂板埋深深度在大于2m的洞體，且洞體未充填或局部填充

①工藝流程：清除溶洞洞頂表土等覆蓋物→鉆孔→灌注低標(biāo)號混凝土→回填碎石→碾壓密實。②對埋藏大于2m的洞體，應(yīng)查明溶洞洞體頂板厚度、洞體高度、洞體直徑及填充狀態(tài)等情況。對于未填充或者局部填充的采用鉆洞灌注高壓低標(biāo)號混凝土的處理方式。對于全部填充的洞體，采用強夯法施工，對于洞頂埋藏深度為2-8m采用3000kN·m能級強夯處理，對于洞頂埋藏深度大于8m采用4000kN·m能級強夯處理。（圖1）

4? 檢測標(biāo)準(zhǔn)

①塌陷、洼地、漏斗型溶洞強夯后檢測合格，檢測固體體積率在86-90%之間，符合設(shè)計要求大于83%的要求;最大加載值為440kN，經(jīng)檢測處理后的地基承載力特征值fk=259kPa，大于設(shè)計220kPa，滿足設(shè)計及施工規(guī)范要求。②落水洞檢測結(jié)果合格，分別對場區(qū)內(nèi)落水洞進行檢測，強夯處理及固體體積率檢測符合設(shè)計及施工規(guī)范要求。③隱伏溶洞檢測結(jié)果合格：對于灌注高壓低強度混凝土的溶洞，混凝土取芯率達(dá)91.5-99%，大于設(shè)計要求砼取芯率不小于80%且并無明顯掉鉆的要求;重型動力觸探N 63.5不小于14擊，承載力特征值為560kPa，大于設(shè)計要求的350kPa。同時分別對RD239等12個隱伏溶洞進行波速檢測，檢測最大深度16m，等效剪切波速Vse為217.5-1083m/s，無明顯空洞，根據(jù)聲波檢測頻散曲線圖和波長-功率坡面圖分析結(jié)果滿足設(shè)計和施工規(guī)范要求。（圖2、圖3）

5? 結(jié)論

①機場地基處理中底部的溶洞最難發(fā)現(xiàn)，分布最廣，隱蔽性好，難以在施工前發(fā)現(xiàn)。因此溶洞的處理成為機場工程施工成敗的關(guān)鍵。②落水溶洞處理綜合考慮排水、地下水暢通、回填后溶洞的穩(wěn)定性等問題。處理方案中采用由粗到細(xì)填筑不同粒徑碎石形成反濾層+碎石保護層+土工布+碎石保護層進行處理。既保證了飛行區(qū)工程質(zhì)量，又保護了地下水流動的平衡。③隱伏溶洞根據(jù)埋深不同，頂板厚度不同采用不同處理方式，其中埋深淺采用清爆換填+強夯+碎石保護層+土工布+碎石保護層處理工藝。埋深較深，且溶洞未填充或局部填充，采用鉆孔灌注高壓低標(biāo)號混凝土處理工藝。埋深較深，且溶洞全部填充，采用強夯處理工藝。④本項目主要采用的溶洞處理方式為強夯、鉆孔灌注混凝土、由粗到細(xì)分層填筑碎石、鋪筑土工布等方式進行溶洞處理，相對溶洞上部澆筑鋼筋混凝土梁、梁板跨越等其他處理工藝成本低，穩(wěn)定性好、保護環(huán)境等多方面優(yōu)點。⑤對不同形式溶洞進行整體效果評價，通過對飛行區(qū)跑道和滑行道的12個沉降觀測點數(shù)據(jù)進行分析結(jié)果如下：跑道的沉降觀測點的工后沉降、工后差異沉降結(jié)果滿足規(guī)范要求跑道在設(shè)計使用年限30年內(nèi)工后沉降、工后差異沉降不宜大于0.2m、0.1%的要求，滑行道和垂直聯(lián)絡(luò)道的沉降觀測點的工后沉降、工后差異沉降結(jié)果滿足規(guī)范要求：在設(shè)計年限30年內(nèi)工后沉降、工后差異沉降不宜大于0.3m、0.15%的要求，從沉降的角度證實本文處理方案可行。

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