敏感區(qū)域大型溶洞群樁基礎施工處理技術

胡智敏

(廣東省建筑設計研究院，廣東 廣州 510010)

0 引 言

廣州白云國際機場擴建工程位于廣州市花都區(qū)，地區(qū)域廣泛分布的主要為石炭系下統(tǒng)測水組巖系(C1dc)灰?guī)r，其次為炭質灰?guī)r。根據勘察資料揭示，場地溶(土)洞發(fā)育，土洞見洞隙率為5.1%，溶洞見洞隙率為69.9%，部分為充填溶洞，大部分沒有充填。溶洞出現(xiàn)頻率高，單個溶洞大，而且施工周邊區(qū)域位置敏感，溶洞處理難度大，制約因素多。

本項目橋梁工程共包括主線橋1座，匝道橋5座，基礎采用鉆孔灌注樁基礎，樁徑從1.2～1.8m，采用端承樁，持力層為微風化石灰?guī)r。

1 常規(guī)溶洞處理方法

根據施工實際情況以及現(xiàn)場條件，對于一般的溶洞，采用拋填法和鋼護筒支護法來進行處理。

1.1 拋填法

溶洞范圍小，溶洞高度小于1 m，對照地質圖，當鉆至溶洞頂板1 m 左右時，減小沖擊鉆沖程，控制在1～1.5 m， 通過短沖程快頻率沖擊的方法逐 漸擊穿溶洞，溶洞一被擊穿，孔內水頭迅速下降， 這時立即向孔內補充泥漿，同時提鉆至孔口，并向孔內投入片石、 黏土塊和水泥，填充溶洞，當孔內水頭穩(wěn)定時，用測線測出回填厚度，當回填厚度大于1 m使溶洞范圍形成護壁后，再繼續(xù)施工。

1.2 護筒跟進法

溶洞高在3

溶洞高大于5．0 m(多層)，且溶洞間距較大時，擬采用套內護筒法施工，即用內護筒穿過溶洞的方法進行施工。內護筒長度L=h+2m(h為地質超前鉆確定的多層溶洞高) 內護筒內徑應比設計樁徑大20 cm左右，外徑應小于外護筒內徑5 cm左右，若遇第二層溶洞，第二層溶洞的內護筒外徑比上層內護筒內徑小3～5 cm，內護筒長度的確定護筒長度L=h+2(m)(h為多層溶洞高度)。

2 特殊區(qū)域超大溶洞群處理方法

2.1 超大溶洞情況

在臨近現(xiàn)狀T1航站樓貴賓廳及機場大道的擬建承臺樁基位置存在一系列高度大于10 m的半充填溶洞，最高達20.45 m，部分為串珠溶洞，溶洞上依次為0.2～7.79 m厚微風化或強風化灰?guī)r及19.69～31.8 m厚土砂層，如圖1所示。

圖1 超大溶洞柱狀圖

本區(qū)域距離機場主干道和貴賓廳不足5 m，現(xiàn)狀交通量大，區(qū)域地位敏感。采用常規(guī)處理方法沖樁仍存在見洞后泥漿快速流失帶走上部土砂層引起地面塌陷的風險，會造成較大的社會影響。

2.2 溶洞注漿處理方法

為避免在樁基施工時出現(xiàn)不可控的塌孔等風險，結合現(xiàn)場溶洞分布密集的特點，決定對溶洞群進行注漿處理。處理采用雙漿液進行外圍封閉，內部灌注單漿液填充。

(1) 根據樁基超前鉆資料判斷溶洞分布和走向，有針對性地布置平面注漿孔；并結合各區(qū)域溶洞高度，合理布置外圍雙漿液封堵的范圍。

(2) 從施工效果考慮，該區(qū)域溶洞注漿的目的為預先充填樁基位置地層的空隙以保證后續(xù)沖樁施工時穩(wěn)定泥漿而非加固地基以支撐地表結構受力，故注漿的技術指標如水灰比、漿液濃度、注漿壓力和注漿速度等可相應降低，并增加早強劑等外加劑。

以其中一個N21軸承臺(溶洞高度19.16～20.45 m)為例，注漿孔布置如圖2所示。

圖2 注漿孔布置圖

具體注漿參數為：

(1) 單液注漿：采用純水泥漿液進行注漿，水泥漿水灰比為1∶1，采用42.5(R)普通硅酸鹽水泥。

(2) 雙液注漿：水泥漿與水玻璃體積比為1∶1；雙液漿中的水泥漿水灰比為1∶1，采用42.5(R)普通硅酸鹽水泥。水玻璃的模數為2.4～3.3。

(3) 注漿可采用Ф48花管注漿，鉆孔孔徑為70～110 mm。注漿壓力控制在0.4～1.0 MPa，注漿速度30～70 L/min。花管和注漿芯管下到洞底(處理溶洞時)或洞底以下0.2～0.3 m(處理土洞或砂層時)，從洞底往上壓注水泥漿。每當注漿壓力達到0.4～0.5 MPa，注漿芯管可提升0.5 m，逐漸壓注漿往上到洞頂，最后在注漿壓力下注入量<1～2 L/min，穩(wěn)壓15 min。施工前應進行現(xiàn)場注漿試驗，注漿參數根據試驗情況進行調整。注漿量和注漿有效范圍通過現(xiàn)場試驗確定。

2.3 注漿后樁基施工結論及分析

采用注漿法處理后，在橋樁施工過程中，承臺及附近地面均未出現(xiàn)明顯沉降，特別是在靠近路邊的橋樁施工時不用因擔心地面塌陷而臨時封閉車道，有效地確保了機場的正常運營。

同時橋樁沖孔過程中泥漿液面穩(wěn)定、澆筑混凝土過程正常未出現(xiàn)混凝土流失的情況，所有灌注樁經檢測均為一、二類樁，注漿法處理溶洞取得明顯效果。

本處理區(qū)的基巖相對較為破碎、裂隙及裂隙水較為發(fā)育，對于基巖之上存在沖積中粗砂層或礫砂層，因第四系砂層屬中-強透水地層(滲透系數K達5.09～7.48)，且其分布廣泛、厚度大、連通性好，大多數沒有穩(wěn)定連續(xù)的隔水層。裂隙及地下水的存在影響了溶洞注漿量。

3 結 論

石灰?guī)r場地是基礎設計經常碰到的情況，本文通過對白云機場擴建項目敏感區(qū)域超大溶洞群的處理，有效的規(guī)避了橋梁樁基施工過程中的風險，從后續(xù)的樁基施工過程中也表明注漿對溶洞填充效果明顯，樁體質量可控，但應現(xiàn)場根據實際情況動態(tài)調整注漿技術指標，確保注漿量可控。