富水巖溶發(fā)育地質(zhì)的地連墻施工溶洞預(yù)處理施工技術(shù)

李小鵬

（廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710）

1 工程概況

本船閘樞紐工程位于廣東省粵北山區(qū)某大型樞紐電站壩址處，工程內(nèi)容包括新建二線(xiàn)1 000 t 級(jí)船閘和重建一線(xiàn)1 000 t 級(jí)船閘工程，工程分兩期施工，基坑支護(hù)采用雙排地連墻結(jié)構(gòu)，由于本工程巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，鉆孔遇洞率高達(dá)80%以上，地質(zhì)條件非常復(fù)雜，為確保施工安全，必須在地連墻正式施工前對(duì)溶洞進(jìn)行處理施工。

2 工程地質(zhì)

本工程區(qū)域主要特殊性巖土為填土、填石以及軟土，不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶。地質(zhì)構(gòu)造勘探深度內(nèi)基巖為石炭系下統(tǒng)大塘階石磴子組灰?guī)r，巖溶為覆蓋型巖溶，其形態(tài)有溶溝、溶槽、溶隙，串珠狀溶洞和較深處的管道型溶洞。根據(jù)設(shè)計(jì)勘察報(bào)告資料顯示船閘的巖溶鉆孔遇洞率88.2%，平均線(xiàn)巖溶率32.9%，本工程區(qū)屬于強(qiáng)巖溶區(qū)。溶洞為全充填、半充填及空洞形式，充填物一般是卵石土，局部充填軟塑～流塑粘性土或砂性土。溶洞底板高層分布在▽-18.13～▽18.19 之間，分布較復(fù)雜，規(guī)律差。實(shí)際施工中對(duì)地連墻按照一槽兩鉆布置超前鉆探明溶洞情況，基本與設(shè)計(jì)勘察報(bào)告吻合。見(jiàn)表1。

表1 溶洞尺寸情況統(tǒng)計(jì)表

3 溶洞處理施工目的和作用

本工程地下連續(xù)墻為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，溶洞處理的目的主要是確保地連墻施工時(shí)槽孔不塌陷，保證墻體的施工質(zhì)量和確保工作面設(shè)備和人員的安全，具體如下：

1）充填洞體內(nèi)空隙，防止洞壁和基礎(chǔ)崩塌。

2）阻斷溶洞與河床的直接水系通道，防止地連墻槽孔泥漿流水造成塌孔。

3）對(duì)溶洞內(nèi)原充填的軟弱土體進(jìn)行加固填充，防止地連墻成槽施工期間因沖擊或振動(dòng)產(chǎn)生較大的沉降變形，提高洞內(nèi)填充物承載力特征值，確保地下連續(xù)墻順利成槽及成槽質(zhì)量，保證地下連續(xù)墻施工安全。

4 溶洞處理施工原則

4.1 超前鉆及探邊孔施工原則

超前鉆采用“一槽兩鉆”原則，主要是探明溶洞高度和充填情況，如需探明溶洞大小還需進(jìn)一步進(jìn)行探邊孔施工。參照已完成超前鉆資料，高度大于3 m 的溶洞，可選擇在其附近按照2 m 間距，距離地連墻結(jié)構(gòu)邊1.5 m 布設(shè)探邊孔，探測(cè)溶洞邊界、大小、充填情況。高度小于3 m 的溶洞，暫不進(jìn)行探邊孔施工，直接參照超前鉆資料進(jìn)行溶洞處理施工。

4.2 溶洞充填施工原則

1）全充填的中小型溶洞：充填灌注水泥和黏土混合漿液，充填后仍無(wú)法正常進(jìn)尺時(shí)，采用黏土和水泥固體混合物充填。

2）半充填的中小型溶洞：充填黏性土和水泥固體混合料，充填后仍無(wú)法正常進(jìn)尺時(shí)，采用拋填塊石。

3）大型溶洞（6 m 及以上）：采用沖孔開(kāi)先導(dǎo)孔+施放鋼護(hù)筒的方式，充填塊石、粘性土及水泥固體混合料，塊石粒徑應(yīng)大于200 mm、不大于2/3 孔徑，黃泥塊石比為3∶1。

4）串珠型溶洞、無(wú)充填溶洞或大型溶洞（溶洞洞高6 m 及以上）：利用先導(dǎo)孔+鋼護(hù)筒護(hù)壁方式，充填塊石、黏性土及水泥混合料，塊石粒徑應(yīng)大于200 mm、不大于2/3 孔徑，黃泥塊石比為3∶1。

5）洞高超10 m 以上的超大型的溶洞或特殊部位的溶洞：為確保臨近建筑物安全和施工安全，采用灌漿和充填低標(biāo)號(hào)混凝土相結(jié)合的充填處理方式。

5 溶洞處理施工

因其他幾種方式均為常規(guī)溶洞灌注處理方式，這里只對(duì)大型溶洞采用先導(dǎo)孔+鋼護(hù)壁進(jìn)行溶洞充填方式進(jìn)行詳細(xì)介紹。

5.1 施工準(zhǔn)備

在正式施工前除必須做好地連墻施工的前期準(zhǔn)備工作外，還需要現(xiàn)場(chǎng)布置大型泥漿池和填充材料料倉(cāng)，料倉(cāng)主要儲(chǔ)備塊石、黏性土、袋裝水泥等材料。

5.2 施工工藝

由于溶洞有一定的不可預(yù)見(jiàn)性，大小填充情況各不相同，結(jié)合前期溶洞處理試驗(yàn)成果，確定采用溶洞處理和地下連續(xù)墻施工同步進(jìn)行，利用先導(dǎo)孔快速充填以塊石、黏土、袋裝水泥混合料（PC32.5R）及低標(biāo)號(hào)素混凝土為主的填充料，后再進(jìn)行地連墻成槽施工。溶洞較大的槽段先施工先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔施工至溶洞頂板后采用Φ1 200 mm 鋼護(hù)筒護(hù)壁，鋼護(hù)筒的目的在于沖破溶洞頂板泥漿流失后對(duì)孔壁的支護(hù)作用，防止漏漿引起的孔壁坍塌，利用鋼護(hù)筒護(hù)壁的先導(dǎo)孔進(jìn)行充填作業(yè)直至地連墻成孔過(guò)程中泥漿不漏漿，再進(jìn)行地下連續(xù)墻成槽施工。若成槽過(guò)程中仍發(fā)生漏漿，則及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿，并充填塊石、黏土和袋裝水泥混合料或根據(jù)實(shí)際情況回填低標(biāo)號(hào)素混凝土，反復(fù)充填處理直至順利成槽。工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 溶洞處理工藝流程圖

5.3 充填施工

1）先導(dǎo)孔充填施工。根據(jù)地連墻一槽六孔（一序槽）的施工順序，在單一槽段中間部位布置兩個(gè)先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔采用沖孔樁成孔，沖孔時(shí)泥漿比重控制在1.2～1.5 g/cm3，覆蓋層采用Φ1 200 mm 沖錘成孔，接近溶洞頂板巖層時(shí)，施放Φ1 200 mm 鋼護(hù)筒同時(shí)更換小直徑的沖錘沖破溶洞頂板。沖孔遇到快速漏漿情況時(shí)，必須立刻從泥漿池中抽取泥漿補(bǔ)充到孔內(nèi)，防止塌孔的同時(shí)快速回填填充料，回填完畢后利用沖孔錘將回填料反復(fù)擊實(shí)。孔內(nèi)不再發(fā)生泥漿泄漏證明溶洞充填密實(shí)后，拔出鋼護(hù)筒，換成Φ1 200 mm 沖錘進(jìn)行復(fù)沖擴(kuò)孔施工。完成第1 個(gè)先導(dǎo)孔后方可進(jìn)行第2 個(gè)先導(dǎo)孔施工。若多次回填不同填充料仍無(wú)法達(dá)到止漏，則應(yīng)對(duì)溶洞灌注回填低標(biāo)號(hào)的流動(dòng)性大的素混凝土。見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 先導(dǎo)孔平面布置圖

圖3 先導(dǎo)孔立面示意圖

2）槽段其他孔序施工。完成先導(dǎo)孔的溶洞充填灌注施工完畢后，對(duì)槽段其他槽孔繼續(xù)采用沖孔樁成孔成槽施工，如果仍然發(fā)生少量的漏漿情況，繼續(xù)回填充填料，直至沖孔到設(shè)計(jì)底高程，整副槽段成槽完成。見(jiàn)圖4。

圖4 地連墻槽孔沖孔順序圖

6 質(zhì)量檢查

本工藝溶洞處理目的就是保證地連墻槽段順利沖孔成槽，因此能夠順利成槽和完成地連墻混凝土澆筑是溶洞處理效果的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，本工程順利完成下游段218 副地連墻槽段施工，經(jīng)基坑開(kāi)挖后成品檢查地連墻質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

7 結(jié) 論

溶洞處理技術(shù)應(yīng)用于本工程地連墻施工中取得了很好效果，其施工工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，與地連墻施工同步進(jìn)行節(jié)約了預(yù)處理的時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，較好地解決了復(fù)雜溶巖地區(qū)地連墻施工的難題。與傳統(tǒng)的溶洞預(yù)處理工藝相比，大大節(jié)約了工期，降低了施工成本。