西湾路旧城改造项目地基溶洞处理

　　一、工程概况

 

　　西湾路地块改造项目工程位于荔湾区西湾路北侧，场地西侧为同德涌，北侧有一与同德涌相连的小河涌，勘查报告揭露基岩主要为二迭系下统栖霞组石灰岩、（钙质）炭质泥岩和粉、细砂岩，场地西南角个别钻孔揭露有白垩系上统大朗山组细砂岩、粗砂岩。石灰岩地层溶洞发育，岩体差异风化作用强烈。岩溶极为发育，对地基稳定性有不利影响，同时给桩基础施工质量及施工的安全性和施工工期带来极大影响，在桩基施工前，对土洞和溶洞进行灌浆及上部松散软弱土层进行加固处理。

 

　　二、灰岩区溶洞特征

 

　　根据超前钻勘察提供结果显示，灰岩区溶洞特征：

 

　　（1）见溶洞率为60%-97%；

 

　　（2）溶洞洞高大小不一，从0.4m～18m不等；

 

　　（3）溶洞层数从一层至七、八层不等，多层溶洞呈糖葫芦串珠状；

 

　　（4）溶洞多为填充型，部分为半填充或无填充型（填充物多为流软塑粘性土和少量岩屑）；

 

　　（5）石灰岩岩芯表面均有不同程度的溶蚀；

 

　　三、溶洞处理措施概述

 

　　（一）溶洞补强的处理方法（注浆法）

 

　　溶洞处理的方法：在桩基础施工前对超前钻有溶洞的桩及施工过程中遇到溶洞的桩进行处理，采用？130mm钢焊管护壁（壁厚4.0mm）配合高压灌注M20商品水泥砂浆的处理方法：即用混凝土输送泵将M20商品水泥砂浆由钻孔通过钢套管直接注入土洞、溶洞中，使洞内充填物与洞外界质固结成为一个整体，达到对溶洞加固目的。

 

　　1、溶洞处理工艺

 

　　（1）施工工艺

 

　　对溶洞采用？130mm钢套管护壁（壁厚4.0mm）配合高压灌注M20商品水泥砂浆处理，M20商品水泥砂浆搅拌车充分搅拌均匀，并应在注浆过程中不停缓慢搅拌，每孔的灌注量在25MPa左右的压力下，注不进为止，并保证地面不产生裂缝和抬升。

 

　　（2）具体的施工方法

 

　　①测量放样

 

　　测量员根据待处理桩位及土洞、溶洞的代表钻孔坐标确定土洞的范围和中心位置，作好标记。

 

　　②布置钻孔

 

　　以待处理桩为基点，在设计图桩位置周围按设计要求进行布置，拟建议每条桩位置至少布置5孔，其中桩中心1个，桩周均匀布设4个，并做好标记。采用XY-100型钻机，φ128mm钻头泥浆护壁钻进。

 

　　③钢套管制安

 

　　钢套管采用？130mm钢焊管（壁厚4.0mm）制作，套管接头部位利用20cm长？130mm钢焊管对半分开，满焊搭接在接口处，套管安装长度从孔口安装至中风化岩面下约20cm～50cm，套管口部位利用焊接一个一端口径为130mm的带“凹”槽钢接头。

 

　　④固管止浆

 

　　为了达到固定钢套管及防止注混凝土时浆体从空隙中上返，在钢套管与孔口壁之间的空隙中先注入配置好的浆体封口，孔口浆面下沉后应多次回灌，保证固管止浆效果。

 

　　⑤注浆

 

　　根据钻孔平面布置，待封口浆体具有一定强度后，自外向内注浆。

 

　　a.浆体材料M20商品水泥砂浆。

 

　　b.注浆压力6～30Mpa，在注浆泵压力表上观测。

 

　　c.注浆量：通过计量进入现场的商品混凝土，是掌握注浆量的有效措施。一般先期注浆孔的注浆量大于后期孔，外围注浆孔的注浆量大于内部孔。

 

　　在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的返水、排气、冒浆情况，若周围孔有浆液冒出，说明注浆效果好。若周围注浆孔没有反应，且注浆量过大，特别是在土洞或溶洞底部当浆流失过大时，应采用“间歇定量分序注浆法”进行注浆，以控制浆液扩散范围。

 

　　（二）钢护筒处理法

 

　　根据超前钻单位提供A2栋的钻孔剖面图，由于溶洞层数比较多，而且溶洞比较深，为保证工程桩施工质量和项目整体施工工期。经过项目部研究，对离地面1.5m深溶洞采取投片石及粘土处理。具体施工方法如下：即在（冲）钻孔施工过程中出现溶洞时，提起锤头，根据溶洞的大小，将片石抛填至溶洞顶面以上，根据需要加投粘土，然后继续冲击，如遇溶洞过大，需要往复投石、投粘土，直至孔内泥浆面不再下降，锤头停止晃动摇摆，钻机进尺速度恢复正常为止。对于离地面大于1.5m深溶洞，特别是多层溶洞，我项目拟采用套内护筒法跟进施工方法，即用护筒穿过溶洞的方法进行施工。

 

　　1、钢护筒跟进施工方法

 

　　钢护筒壁厚δ=12～18㎜的钢板，孔深10米以下时采用12㎜厚的钢板，孔深10～30米时采用14㎜厚的钢板，孔深30米以上时采用18㎜厚的钢板，在厂家用机械集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为2米，制作内钢护筒的内径D′=d+10cm（d为设计桩径）。下置钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层以及地表层的塌孔，首先将设计桩径的钻头扩大至D=d+10cmm（d为设计桩径），正常钻进至溶洞上方约1m处，将钢护筒分节打入土层中至岩面。

 

　　（1）桩基内护筒跟进的施工工艺：

 

　　场地平整、定位埋设钢护筒冲孔至溶洞顶溶洞顶部处理下护筒跟进正常成孔至桩底标高（终孔）。

 

　　（2）钢护筒制作

 

　　钢护筒的内直径为D=d+10cm（d为设计桩径），采用壁厚δ=12～18㎜的钢板，在厂家用机械集中卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，制作好后运至施工现场。

 

　　（3）钢护筒跟进施工

 

　　本工程下置钢护筒的目的：主要是防止贯通溶槽的漏浆而造成砂质覆土层的塌孔，通过下置护筒的作用，即可顺利穿越溶洞至设计桩底标高，达到顺利终孔的要求；同时避免砼超灌甚至无法灌注至设计桩顶标高等情况。

 

　　首先将设计桩径的钻头扩大至D=d+10cmm（d为设计桩径），正常钻进至溶洞上方约1m处，采用振动锤先将内钢护筒分节打入土层中至岩面，再进行回钻成孔。在下沉钢护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，牢固的焊在内钢护筒顶部，并在护筒顶面的平面位置一定要居中，尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜。同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，不得超过施工规范要求的1/200，力求钢护筒垂直入土。

 

　　各节钢护筒的连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽、δ=10㎜的加强钢带。以保证其尺寸准确，使护筒体顺直度达到要求，整个内护筒的竖向壁成一直线。对其控制好质量的环节上起到关键的作用。

 

　　四、沉降观测

 

　　本工程按以上工艺进行桩基施工，现均已封顶，通过现场沉降观测，各栋楼的沉降均满足规范要求，下表为A2栋（32层）的沉降观测图。

 

　　结语：针对不同的地基基础采取相应的处理方法，可以有效地提高工程的施工质量，提高工作效率。在本工程中采用两种技术综合施工方法，既保证了工程质量又确保了工期。

 

　　参考文献：

 

　　[1]鲍宏伟.浅谈岩溶地层隧道施工中典型溶洞的处理技术与措施.科技传播，2011，（13）.

 

　　[2]彭鲲，易武.岩溶地区桥梁桩基础施工方案研究[J].山西建筑，2008，34（36）：318―319.