房屋建筑地基與基礎(chǔ)工程巖溶溶槽處理研究

楊健

（廣州粵嘉工程技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510670）

0 引言

巖溶地貌主要分布在廣西、貴州等區(qū)域，溶槽是較為典型的巖溶地貌。廣東省廣州市、清遠(yuǎn)市部分地區(qū)也存有巖溶地形。溶槽是由多個石灰?guī)r組成，內(nèi)含溶蝕力較強(qiáng)的水，存在一定的地質(zhì)危害。施工期間，無法找出便捷的巖層處理方式，可能會降低施工速度，增加施工成本。為此，規(guī)范落實(shí)地基、巖溶的施工活動，用以保證工程安全，具有較高的施工價值。

1 工程概述

某項目所在地區(qū)具有巖溶地質(zhì)特點(diǎn)，項目占地面積總數(shù)為6 萬m2，施工面積合計25 萬m2，共有6 棟樓，樓高介于55~62m 之間。案例項目所在區(qū)域巖溶發(fā)育較為完整，存在較多的巖溶地質(zhì)問題，需有效制定工藝方案，保證施工質(zhì)量。比如，在兩個建筑之間的地下區(qū)施工時，含有多個溶槽。

2 溶槽區(qū)域基礎(chǔ)施工方法

2.1 施工流程

圖1 為案例項目結(jié)合溶槽區(qū)域特征給出的基礎(chǔ)施工流程。

圖1 案例項目結(jié)合溶槽區(qū)域特征給出的基礎(chǔ)施工流程

2.2 前期勘測并細(xì)化工藝方案

2.2.1 清理碎石

案例項目現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)溶槽問題后，須及時清除溶槽周邊廢土、碎石等材料，全面展現(xiàn)溶槽帶，有效去除渣石。使用破碎設(shè)備，清除溶槽周邊碎石，有效暴露溶槽狀態(tài)，合理查看周邊區(qū)域的孔位，查詢案例項目所在區(qū)域的地質(zhì)信息，重復(fù)核定溶槽帶位置。建立多方主體的交流體系，有效交流溶槽問題，匯報交流結(jié)果，約定時間再次勘測，給出可行的溶槽處理方案[1]。

2.2.2 地質(zhì)勘測

項目含有溶槽的位置，需用鐵釬進(jìn)行工程試探，通過視覺查看獲得溶槽整體狀況，檢查結(jié)果如實(shí)反饋給參建各方。施工單位、建設(shè)單位及設(shè)計單位多個主體，需全面交流溶槽方位，準(zhǔn)確設(shè)計現(xiàn)場基礎(chǔ)交點(diǎn)，找出溶槽與基礎(chǔ)的相互關(guān)系，使用結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行明確標(biāo)注。標(biāo)注結(jié)果傳給設(shè)計單位，準(zhǔn)確核實(shí)標(biāo)注信息，將其作為施工結(jié)算的參考資料。案例項目進(jìn)行地質(zhì)勘測時，分別對基坑、項目四周路面進(jìn)行地質(zhì)勘測。地質(zhì)勘測使用的勘測設(shè)備是“瞬態(tài)瑞雷波”，勘測深度為35m?，F(xiàn)場勘測時，考量瞬態(tài)瑞雷波的技術(shù)操作特點(diǎn)，從多個視角全面進(jìn)行勘測記錄。現(xiàn)場勘測時，保證探測深度、探測結(jié)果的清晰性，完整記錄勘探結(jié)果。依照瑞雷波勘測理念，解析現(xiàn)場勘測所得的各項數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)成像處理時，可準(zhǔn)確劃分波速變動區(qū)域，給出波速分級結(jié)果，以此保障清晰呈現(xiàn)斷層破碎情況，準(zhǔn)確查看巖溶裂隙問題，標(biāo)注巖溶洞穴的具體方位，便于設(shè)計人員掌握溶槽規(guī)模。勘測資料與巖土屬性對照結(jié)果如表1 所示，其中V 表示案例項目周邊地質(zhì)巖層的土體相速度。

表1 勘測資料與巖土屬性匹配結(jié)果

現(xiàn)場勘測時，基坑位置尚未進(jìn)行開挖施工，圍護(hù)樁正處于施工狀態(tài)，現(xiàn)場施工環(huán)境具有一定復(fù)雜性。結(jié)合現(xiàn)場施工情況，在圍護(hù)樁施工區(qū)域內(nèi)，以基坑長軸方向?yàn)闇?zhǔn)，平行設(shè)計五組測線，各測線間隔距離介于4.5~5.5m 之間。東向首個測線標(biāo)注為1 號，逐一向西進(jìn)行測線編號。案例項目施工期間，圍護(hù)樁性能、澆筑質(zhì)量等多種因素，可能對施工質(zhì)量構(gòu)成一定威脅。5 條測線的監(jiān)測主體，以案例項目施工區(qū)域?yàn)橹?，測線覆蓋區(qū)域的短邊為20m。在現(xiàn)場施工、用料存放、設(shè)備運(yùn)行等因素共同作用下，現(xiàn)有測線存在地質(zhì)勘測盲點(diǎn)問題。尤其第5 條測線的勘測范圍，僅是勘測廠區(qū)的南部，北邊區(qū)域?yàn)榭睖y盲區(qū)。在基坑北部位置添加第6 個測線。

2.2.3 核對勘測結(jié)果

明確溶槽位置后，相關(guān)單位及時進(jìn)行溶槽檢查，分析溶槽的形成過程。地勘組織重新落實(shí)勘察工作，準(zhǔn)確分析溶槽、圍巖的持力情況，排查地下水的潛在可能性。準(zhǔn)確分析地下水對建筑結(jié)構(gòu)形成的不利作用，相應(yīng)給出處理方案，交由設(shè)計組織細(xì)算參數(shù)，繪成結(jié)構(gòu)項目的施工圖紙。

2.3 巖石處理

對于部分位置的溶槽，運(yùn)行挖掘機(jī)進(jìn)行清理，配合人工同步清理。清理項目有碎石、填充土、廢物等，使溶槽處于完整暴露狀態(tài)。巖石破碎處理，主要使用挖掘機(jī)、風(fēng)鎬等工具，設(shè)備進(jìn)場時工人需進(jìn)行全面的工藝交底，嚴(yán)格參照施工圖紙進(jìn)行巖石施工，保證施工規(guī)范。巖石施工需參照設(shè)計規(guī)范，保證巖石破碎處理的完整性。在地勘組織作出深入勘測時，準(zhǔn)確掌握溶槽發(fā)育方向，切實(shí)保證上覆基巖的平穩(wěn)性，使巖石開挖至預(yù)期設(shè)定的高度[2]。

2.4 質(zhì)量驗(yàn)收

挖至預(yù)期設(shè)定的高度后，擊碎巖石，由質(zhì)檢單位檢查基礎(chǔ)施工情況，出具驗(yàn)收結(jié)果。打鑿深度應(yīng)達(dá)到設(shè)計規(guī)范，保證溶槽兩側(cè)巖層結(jié)構(gòu)的完整性。相關(guān)單位需針對溶槽打鑿問題，給出具體整改建議。進(jìn)行必要的協(xié)商工作，給出有效方案，保證處理結(jié)果，切實(shí)保證基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量。

2.5 回填混凝土

打鑿驗(yàn)收完成，有序落實(shí)混凝土回填操作，應(yīng)選擇C25 強(qiáng)度的混凝土，填筑高度等同于溶槽高度。積極利用分層振搗工藝，使各層振搗厚度小于500mm，保證振搗充分。規(guī)范確定回填用料數(shù)量，由參建各方確認(rèn)回填方案，便于日后結(jié)算。

2.6 溶槽處治工藝

2.6.1 基坑外側(cè)溶槽

案例項目施工期間，周邊含有多個既有項目?？睖y案例項目周邊地質(zhì)發(fā)現(xiàn)：巖溶主要分布在既有項目的周邊。處治巖溶問題時，對周邊建筑安全構(gòu)成一定威脅。相關(guān)人員需制定可行的地基方案，保證溶槽處治效果。案例項目選擇φ159 類型的鋼管，使用6 個此種類型的鋼管制成止沉樁。注漿選用素水泥漿，水泥型號選擇PO42.5R。溶槽處置前期，需有效防護(hù)基坑四周巖溶水，選擇四組鋼化管進(jìn)行設(shè)計，以此防止外部水滲入，保證溶槽處治的全面性。注漿孔位設(shè)計成“梅花形”，奇數(shù)設(shè)為a，偶數(shù)設(shè)為b，則灌注順序?yàn)闉閍 排a 數(shù)孔，a排 b 數(shù)孔、b 排 a 數(shù)孔、b 排 b 數(shù)孔。

為有效防控注漿孔位置出現(xiàn)沉降問題，維持地基結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性。使用鉆孔鉆進(jìn)形式進(jìn)行鉆孔施工，不可選擇循環(huán)水鉆孔方法。注漿灌孔使用的鉆進(jìn)設(shè)備為“90型潛孔設(shè)備”，孔徑大小為48mm。保證孔位設(shè)計的準(zhǔn)確性，相應(yīng)調(diào)整設(shè)備安防方位、設(shè)備運(yùn)行角度等參數(shù)，保持鉆機(jī)放置平穩(wěn)性。鉆孔處理溶洞周邊區(qū)域，繼而向洞內(nèi)進(jìn)行間隔式鉆孔。注漿選用的材料為“水泥+水玻璃”。水灰比：0.4~0.5，固相用料采取質(zhì)量稱量方式，稱量偏差不可超過2%。水泥漿用料中，添加水玻璃的比例為2%。水玻璃用料模數(shù)介于2.5~3.3 之間。注漿泵需放置于制漿恰當(dāng)方位，使用高壓管路進(jìn)行注漿[3]。

2.6.2 基坑內(nèi)側(cè)溶槽

使用瑞雷波勘測方法，全面測定較大面積的溶槽。初步檢測可明確大溶槽的具體范圍。如果溶槽位置有散水問題，需進(jìn)行注漿封堵，預(yù)設(shè)排水節(jié)點(diǎn)，裝設(shè)水壓平衡裝置。將溶槽內(nèi)的各類散水，有效整合至水壓平衡管中，管材以鋼管為主，選擇φ600 型號。采取水平帷幕注漿的工藝方案，有效改善溶槽四周結(jié)構(gòu)性能。選擇φ42 的灌漿鋼化管，添加至基坑溶槽位置。在基坑底4m位置安放鋼化管。采取梅花形布設(shè)方法，設(shè)計三排鋼管。使用水泥與水相同配比的形式，制作水泥漿液，開展帷幕注漿活動，從中間向兩側(cè)逐一進(jìn)行注漿。溶槽區(qū)域內(nèi)采取豎向注漿方法。基坑兩側(cè)設(shè)立的樁基，應(yīng)使用φ42 型號的鋼化管。注漿完成后，查看水壓平衡管情況。管內(nèi)無水，證明溶槽處置成功。如果管內(nèi)有水，需采取單孔注漿形式，進(jìn)行注漿改善，直至管內(nèi)無水。

2.7 溶槽塌陷問題的防治工藝

2.7.1 防治方法

（1）前置支護(hù)小導(dǎo)管。使用小導(dǎo)管，能夠提前處理軟弱圍巖，給出有效支護(hù)。小導(dǎo)管具有較強(qiáng)的錨桿支護(hù)、漿液運(yùn)送功能。施工完成后，使隧道環(huán)向、圍巖組合成拱圈，保證富水黏土層的整體加固質(zhì)量。此種防治工藝表現(xiàn)出操作簡便、地層影響不大、成本經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)[4]。

（2）帷幕注漿工藝。帷幕注漿的施工主體是“隧道全斷面”。在地基周邊建立完整帷幕結(jié)構(gòu)，以此保證支護(hù)效果。注漿帷幕的單次注漿段，等同于洞徑的3~5倍。地基施工時，止?jié){墻等同于洞徑1.5 倍大小，能夠有效防止溶槽塌陷問題。

2.7.2 塌陷防治問題

案例項目使用小導(dǎo)管進(jìn)行溶槽防治，以此防范溶槽出現(xiàn)塌陷問題。在實(shí)際施工期間，支護(hù)效果欠佳，地表沉降量較高，甚至有支護(hù)結(jié)構(gòu)脫節(jié)現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅工程安全性。結(jié)合現(xiàn)場勘測結(jié)果，小導(dǎo)管支護(hù)主要用于溶槽表現(xiàn)較為明顯的位置。選用紅黏土進(jìn)行填充，此用料具有含水量較高的特點(diǎn)。錨桿、小導(dǎo)管的施工方位有偏差，無法有效展現(xiàn)懸吊、銷釘?shù)墓δ?。水泥漿液灌入地層后，短時間出現(xiàn)土體劈裂問題。漿泡會增加建筑下沉的可能性，土料凝結(jié)時段內(nèi)，各組導(dǎo)桿難以建成平穩(wěn)漿脈，漿液填充比例不高，無法施工成平穩(wěn)性較強(qiáng)的加固結(jié)構(gòu)。

案例項目進(jìn)行水平、地表兩項鉆孔發(fā)現(xiàn)，支護(hù)失效范圍并未發(fā)現(xiàn)有紅黏土。如果破裂區(qū)域以洞軸方向進(jìn)行延伸，劈裂長度將會大于小導(dǎo)管支護(hù)范圍，極易引起支護(hù)失效問題，支護(hù)結(jié)構(gòu)倒塌后，紅黏土涌出，形成施工風(fēng)險。由此發(fā)現(xiàn)：小導(dǎo)管具有較強(qiáng)的支護(hù)能力，對于軟弱圍巖施工具有較多要求；帷幕注漿表現(xiàn)出強(qiáng)度高、支護(hù)范圍大、防水性能優(yōu)異等特點(diǎn)，工藝流程相對復(fù)雜，造價更高。為此，對于小范圍溶槽，可使用小導(dǎo)管進(jìn)行地基改善。對于大范圍溶槽，可選擇帷幕注漿法，保障溶槽處理質(zhì)量[5]。

2.7.3 溶槽支護(hù)建議

溶槽帶的土巖結(jié)構(gòu)具有多變性，存在一定塌陷風(fēng)險。為此，房建項目進(jìn)行地基改善時，應(yīng)融合差異性設(shè)計思想。結(jié)合溶槽地質(zhì)可能發(fā)生的塌陷問題，參照安全施工、成本控制理念，給出精細(xì)化工藝規(guī)劃建議，提升小導(dǎo)管、注漿防護(hù)的規(guī)范性。溶槽塌陷過程，拱區(qū)具有一定支護(hù)功能。為此，應(yīng)封閉處理軟塑紅黏土，積極回避掉塊、涌泥等問題。地表塌陷過程，土體結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性不強(qiáng)，施工區(qū)域的地基承載項目各項荷載，可選擇具有較高剛度的支護(hù)形式，積極應(yīng)對溶槽問題。確定注漿參數(shù)時，參數(shù)設(shè)計如表2 所示。

表2 注漿參數(shù)

房建項目施工時，管線穿越溶槽時，會遇見平穩(wěn)性較差的紅黏土，需適當(dāng)調(diào)高注漿壓力，保證注漿孔的連接效果，增加漿脈平穩(wěn)性，以此發(fā)揮基礎(chǔ)工程的支護(hù)功能。漿液擴(kuò)散半徑r 值，等同于注漿管間隔長度的0.7倍。每組注漿管線的灌入量q，計算方法如式（1）所示。

式中：r——漿液擴(kuò)散半徑，m；L——注漿管線大小，m；n——巖層孔隙比例，%；p——漿液填充有效性的比例，%；Ψ——注漿損耗系數(shù)。注漿用料主要選擇“水泥雙玻璃”類型，添加一定比例的緩凝劑，制成雙液漿。此種用料具有一定流動性，可有效控制凝固時間。案例項目選擇雙液漿進(jìn)行灌注，水玻璃用量大約為30~35Be。實(shí)際施工時，注漿壓力調(diào)整至終壓時，需進(jìn)行為期10min 的穩(wěn)壓處理。注漿完成，采取鉆孔采樣檢測方式，要求灌溉成功率達(dá)到80%。

3 結(jié)語

綜上所述，巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，建筑期間會遇見多種地質(zhì)問題，還包括落水洞、洼地等。應(yīng)對各類施工問題，積極處理，有效改善基礎(chǔ)質(zhì)量，爭取獲取優(yōu)異的施工收益，保證巖溶區(qū)域房建項目安全性。