巖溶地區(qū)高層建筑基礎(chǔ)溶洞灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)研究

蔡凱祥

廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州 510370

1 巖溶地區(qū)高層建筑基礎(chǔ)的主要影響因素

1.1 穩(wěn)定性影響

在巖溶地區(qū)高層建筑的基礎(chǔ)建設(shè)中，基礎(chǔ)部分必須具備極高的穩(wěn)定性。巖溶地區(qū)是指在可溶性巖層受到自然水的化學(xué)和物理作用共同影響下，從而產(chǎn)生裂紋、溝槽及孔洞結(jié)構(gòu)的地區(qū)，這類(lèi)地區(qū)必然會(huì)受到空間環(huán)境的影響，從而導(dǎo)致其更加容易出現(xiàn)塌落、沉降及樁基摩擦力或承載力不足等問(wèn)題，同時(shí)整個(gè)地區(qū)容易出現(xiàn)洼地。從建筑物的后期運(yùn)行上來(lái)看，不良的地質(zhì)現(xiàn)象將對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響[1]。此外，從整個(gè)區(qū)域的后續(xù)發(fā)展環(huán)境上來(lái)看，如果巖溶區(qū)域的處理效果較差，那么該地區(qū)在后續(xù)的長(zhǎng)期發(fā)展和運(yùn)營(yíng)過(guò)程，受到的地理因素的作用會(huì)日漸凸顯。

1.2 成本性影響

在巖溶地區(qū)的高層建筑施工過(guò)程中，由于受到溶巖發(fā)育不規(guī)則、地下河或地下水的流動(dòng)性等諸多不確定因素的影響，不僅要使用傳統(tǒng)的建筑施工項(xiàng)目處理方法，還需要對(duì)整個(gè)區(qū)域的地下環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的全面性評(píng)估、調(diào)整和優(yōu)化，這也就意味著該過(guò)程中還需要投入其他的各類(lèi)成本及不可控的風(fēng)險(xiǎn)投入等，包括人工成本、設(shè)施成本、材料成本等，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下空間環(huán)境的專(zhuān)項(xiàng)化調(diào)整。此外也必須能夠全面根據(jù)相關(guān)的成本項(xiàng)目和成本的實(shí)施方法，對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行后期的調(diào)整，此時(shí)就需要對(duì)所有的這類(lèi)事項(xiàng)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)整理及總結(jié)。

1.3 技術(shù)性影響

處于巖溶地區(qū)的高層建筑基礎(chǔ)溶洞灌漿補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的最終目的是確保整個(gè)地層基礎(chǔ)部分強(qiáng)度及沉降量（穩(wěn)定持力層）符合要求，這就意味著必須能夠使用各種專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行處理。從取得的結(jié)果上來(lái)看，在具體的灌漿補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)使用過(guò)程，還涉及其他的一些各類(lèi)專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)，例如混凝土的配制技術(shù)、混凝土的灌注技術(shù)、高壓灌漿技術(shù)、鉆孔取芯驗(yàn)證技術(shù)、標(biāo)貫試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)等，這類(lèi)技術(shù)如何使用及各類(lèi)技術(shù)的具體實(shí)施方案，都需要經(jīng)過(guò)持續(xù)性的管理和論證。

2 巖溶地區(qū)高層建筑基礎(chǔ)溶洞灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)方案

2.1 巖溶探查方法

在巖溶的探查過(guò)程，整個(gè)區(qū)域的溶洞的大小、高低起伏較大，因此如果采用傳統(tǒng)的鉆孔+填充的處理方法，那么很難完全根據(jù)整個(gè)區(qū)域的連續(xù)性和規(guī)律性，以及表面巖層之間的物理參數(shù)變化，對(duì)地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，此時(shí)需要采用其他方案進(jìn)行協(xié)調(diào)。例如，可以采用CT技術(shù)直接對(duì)整個(gè)被探測(cè)區(qū)域的地下洞穴分布情況、斷層的產(chǎn)生情況及各類(lèi)破碎帶的所屬情況進(jìn)行綜合性探索，同時(shí)利用傳統(tǒng)的鉆探孔對(duì)地下空間內(nèi)的巖石類(lèi)型和巖溶參數(shù)進(jìn)行分析處理，從而通過(guò)巖土工程制定這類(lèi)信息和相關(guān)參數(shù)的處理規(guī)范。

2.2 地基處理原則

在對(duì)地基進(jìn)行處理的過(guò)程中，巖溶不良地質(zhì)構(gòu)成的地基通常會(huì)導(dǎo)致地基的摩擦力或承載能力不足，并發(fā)生不均勻沉降，或者地基存在滑動(dòng)和嚴(yán)重破壞效果，因此在地基的處理過(guò)程中，需滿(mǎn)足穩(wěn)定度要求，對(duì)于不滿(mǎn)足穩(wěn)定度要求的區(qū)域，需要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的處理。在整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的處理中，可采取兩種方法處理，一種是穿越式處理，即通過(guò)下挖穿越式的樁基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整；另一種是跨越式處理，采用加強(qiáng)梁的鋼筋結(jié)構(gòu)以增加梁的寬度，并對(duì)整個(gè)地基的穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，之后根據(jù)整個(gè)區(qū)域的調(diào)整工作基礎(chǔ)和規(guī)范，對(duì)巖層的穩(wěn)定性及相關(guān)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行處理。

2.3 具體處理方法

在地基的具體處理過(guò)程中，針對(duì)相關(guān)區(qū)域的處理，目的是要通過(guò)對(duì)樁基礎(chǔ)的溶洞進(jìn)行注漿并制定填充空隙的處理規(guī)范，使得整個(gè)溶洞的空腔填充處于密實(shí)狀態(tài)，從而讓充填物和周邊環(huán)境固連成一個(gè)整體，讓其具有更高的強(qiáng)度，使得溶洞和地下水可以得到切斷處理，讓地下溶洞不再發(fā)育[2]。對(duì)于專(zhuān)業(yè)的處理方法，需要在終端的持力層的范圍內(nèi)采用高壓旋噴清水切割的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)脆弱層的處理及設(shè)施的配置模式利用，形成孔洞的封堵效應(yīng)，從而使得整個(gè)結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度得到補(bǔ)強(qiáng)。

3 巖溶地區(qū)高層建筑基礎(chǔ)溶洞灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理技術(shù)施工

3.1 灌漿孔布置

在灌漿孔的布置過(guò)程中，必須根據(jù)樁底的持力層補(bǔ)強(qiáng)的信息、樁體直徑和其他項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于樁底的持力層補(bǔ)強(qiáng)，樁體的整體范圍需要保持在φ1000～1500mm內(nèi)，而大部分樁體樁徑為φ1200mm及以上。對(duì)于底層結(jié)構(gòu)存在溶洞的基礎(chǔ)，當(dāng)溶洞的高度不小于0.3m時(shí)，且樁體的直徑不小于φ1200mm時(shí)，要根據(jù)高壓旋噴系統(tǒng)的波及范圍，在樁體的融入范圍內(nèi)，均勻布置兩個(gè)灌漿孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。對(duì)于灌漿的補(bǔ)強(qiáng)孔和鉆孔的孔徑，則需要采用樁體樁徑為φ91～110mm的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，且孔深要能夠穿過(guò)溶洞，進(jìn)入下伏的完整基巖0.5～1.0m處，施工過(guò)程中需要準(zhǔn)確記錄成孔的相關(guān)深度、溶洞的處理范圍，對(duì)填充情況以及中間的其他參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，此外需要充分利用原抽芯孔進(jìn)行整理。在成孔工作完成之后，需要在孔口區(qū)域埋設(shè)鍍鋅水管，該水管的長(zhǎng)度約0.6m，露出孔外的一頭需要加工絲扣，并且對(duì)該水管采用高標(biāo)號(hào)的水泥砂漿，對(duì)專(zhuān)用水管進(jìn)行埋設(shè)處理，之后對(duì)其進(jìn)行緊固操作，且采用膨脹螺絲固定，防止在壓降過(guò)程出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的松動(dòng)問(wèn)題。

3.2 施工步驟設(shè)計(jì)

（1）高壓清水沖洗。在高壓的清水處理過(guò)程，需要在樁體的持力層溶洞范圍內(nèi)施加500mm長(zhǎng)度的部段，采用高壓旋噴清水切割的清洗方法，保證溶洞內(nèi)部可以得到?jīng)_洗，并且將其排放到樁體外。此外，在整個(gè)溶洞的內(nèi)部形成空體結(jié)構(gòu)。對(duì)于已經(jīng)形成的補(bǔ)強(qiáng)孔內(nèi)，需要全面在該孔徑下加入高壓旋噴氣舉，并利用高壓水流破壞溶洞內(nèi)部所存在的所有充填物結(jié)構(gòu)，使得其處于松散軟化狀態(tài)，之后利用高壓水流形成新的負(fù)壓。使用氣舉反循環(huán)系統(tǒng)，則可將樁體的溶洞雜質(zhì)排放到樁體外部，最終形成溶洞空體。針對(duì)高壓清水切割施工參數(shù)，壓力處于25～30MPa區(qū)間內(nèi)，設(shè)備轉(zhuǎn)速為13r/min，提升速度為15cm/min。氣舉施工參數(shù)中壓力參數(shù)為0.4～0.7MPa，氣量為6～9m3。

（2）高壓灌漿處理。高壓灌漿處理過(guò)程，需要對(duì)所有漿液進(jìn)行科學(xué)化的配置，之后對(duì)其進(jìn)行實(shí)際的灌漿處理，對(duì)于漿液的配置階段，可以采用普通硅酸鹽水泥P42.5R以上的水泥配料進(jìn)行配置。對(duì)于水灰比參數(shù)要控制在0.6～0.8內(nèi)，在漿液內(nèi)加入水泥重量10%的膨脹水泥，同時(shí)加入水泥重量占比為1%的減水劑作為外加劑處理。在完成了配置工作之后，需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢查，以了解所有的參數(shù)可否符合相關(guān)材料的具體配置范圍和配置標(biāo)準(zhǔn)，如果發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)參數(shù)與實(shí)際設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)之間存在差異時(shí)，就可以確定該材料不可利用，需要經(jīng)過(guò)實(shí)質(zhì)性的調(diào)整，直到其質(zhì)量符合相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。

（3）高壓旋噴處理。在高壓旋噴處理過(guò)程，需要在樁身的補(bǔ)強(qiáng)孔內(nèi)放入高壓注漿器具，該設(shè)施要一直到達(dá)整個(gè)孔洞的底部，在樁體的溶洞段進(jìn)行旋噴注漿操作時(shí)，要經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的旋噴處理，一直到孔口返出水泥漿為止。高壓施工的壓力參數(shù)為20～25MPa，轉(zhuǎn)速控制為13r/min，提升速度為15cm/min，之后實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的全面化處理。

（4）壓漿水泥漿配置。在壓漿水泥漿的配置過(guò)程，需要根據(jù)漿液的具體配置模式和配置標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其處理，其中選用的水泥原材料為普通硅酸鹽水泥P42.5R以上的材料，水灰比參數(shù)配置為0.45∶1，漿液中所需要加入的膨脹水泥占據(jù)所有加入水泥比例的10%，對(duì)于加入的減水劑總量占據(jù)水泥總重量的1%，在獲得了最終所取得的配置結(jié)果之后，則可以確定在目前的專(zhuān)業(yè)配置過(guò)程可直接應(yīng)用于對(duì)相關(guān)材料的處理。

（5）注壓漿施工方案。在制漿的施工過(guò)程，需要對(duì)高壓旋噴注漿施工工藝的全面把控，之后需要向整個(gè)區(qū)域內(nèi)注入高強(qiáng)度的水泥漿液，從而將該漿液管道一直下放到整個(gè)孔道的底部區(qū)域，同時(shí)向取得的孔洞之內(nèi)注入高強(qiáng)度的水泥漿液，緩慢向上拔出注漿管，直到孔口的返出水泥漿液濃度和注入的水泥漿液濃度基本一致時(shí)，才可以停止注入，利用孔口的封孔設(shè)置堵住孔口，此時(shí)采用壓力泵向孔洞內(nèi)注入高強(qiáng)度的水泥漿液[3]。當(dāng)壓漿的壓力達(dá)到5MPa以上時(shí)，連續(xù)壓漿20min，之后可停止壓漿處理并關(guān)閉壓力泵，卸下灌漿管且侯凝1～2h時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)漿液滲漏情況嚴(yán)重，那么需要使用漿液灌漿模式，一邊注入水泥漿液，一邊注入水玻璃。在二次注壓漿施工過(guò)程，需要在初凝2h之后，進(jìn)行二次壓漿操作，二次壓漿的壓力需要高于10MPa，壓漿時(shí)間約20min。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，巖溶地區(qū)高強(qiáng)建筑基礎(chǔ)的施工過(guò)程中，施工人員必須對(duì)地下空間信息進(jìn)行合理調(diào)整，這樣才能使得整個(gè)處理工作規(guī)范和調(diào)整方法具有更高的科學(xué)性與穩(wěn)定性，必須根據(jù)使用的管理工作模式和相關(guān)的處理方法，對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行調(diào)整，并且對(duì)相關(guān)的施工材料和施工設(shè)備進(jìn)行科學(xué)化的選用，以全面提高整個(gè)系統(tǒng)方案的完整度。