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广州岩溶地区冲孔灌注桩溶洞处理技术
作者：马媛媛
来源：《建筑工程技术与设计》2015年第07期
【摘 要】文章结合广州白区某工程实例，介绍岩溶发育地区冲孔灌注桩施工采用压注砂浆和花管注浆两种方法进行溶洞处理，分析了影响溶洞填充质量的关键因素并采取了相关措施，最后对施工效果进行了检查。 【关键词】溶洞；冲孔灌注桩；注浆 岩溶地质情况
广州市白云区某超高层项目，总用地面积约2.3万㎡，总建筑面积约20万㎡，4层地下室，主楼高150m，为现浇型钢（钢管）混凝土框架-型钢（钢管）混凝土剪力墙核心筒结构，裙楼高30m。该工程建筑物桩基础设计等级为甲级，采用大直径钻（冲）孔灌注桩基础，桩端支承岩层为微风化岩。
根据超前钻岩土工程勘察报告显示，溶洞发育严重且岩面起伏很大，溶洞率达到70%以上，其中90%属于串珠溶洞，最大洞高24m。对冲孔灌注桩的施工有以下不利影响【1】： （1）岩溶发育，冲孔遇岩溶或裂隙后护壁泥浆会迅速流走，若补浆不及时，则护壁泥浆面下降导致塌孔、扩孔、埋钻，甚至破坏整个孔位、引起地面塌陷。
（2）冲孔桩桩径范围内基岩纵、横向起伏较大，部分溶蚀导致基岩半边露头，在钻进过程中容易出现斜桩和卡钻。
（3）岩溶溶洞多处于基岩顶部，以基岩为持力层的桩基，其桩尖下可能存在勘探时未被发现的溶洞，对桩基的安全工作存在潜在危险。 1、溶洞处理方案
对高层塔楼部分和有转换层部分、浅层土溶洞较多范围，采用先灌浆后施工桩的办法： （1）Ⅰ期范围桩施工前须作预先注浆处理，Ⅱ、Ⅲ期选1～2根桩进行先行施工（可优先在较差地质区域选取），注浆材料：①可采用M10水泥砂浆，如灌注的水泥砂浆超过20m3，可改灌C15素混凝土；②对于采用花管注浆或袖阀管注浆的注浆孔，采用42.5R普通硅酸盐水泥浆。
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（2）对于裙房桩施工遇到溶洞时，可采用抛片石和粘土混合充填，按三土七石比例充填，石料宜为石灰岩质石或M10水泥砂浆、C15素混凝土；
（3）根据上部砂层分布情况，适当加长桩基施工护筒（不宜大于6米），预防漏浆时塌孔。
2、溶洞处理方法 2.1 压注砂浆处理法
先根据桩中为中心，按2m×2m方格对称网或梅花形布置检查注浆孔，并根据检查注浆孔来确定溶（土）洞的平面、竖向分布特征（详见下图1） 泵注砂浆施工工艺[2]： 1）测量放样 2）布置钻孔
3）钻孔：钻孔施工采用XY-100型钻机，注浆孔用φ150mm钻头泥浆护壁钻进，排气孔用φ150mm钻头泥浆护壁钻进，经判定，选用花管注浆。 4）安装及加固导管
钻孔成孔后竖向安装Ф108mm注浆塑料管+钢管，导管进入溶洞底以上0.3～0.5m或进入溶洞顶板以下0.3～0.5m，并高出地表面约50cm，在地面上用管卡卡住竖向注浆管，并将管口与地泵输送管连接。 5）安装PVC管
PVC管直径为50或75mm， 壁厚为3.6mm，在溶洞部位每隔20cm对开2个直径为2～3cm孔洞。将已制作好的PVC管置于排气孔内。 6）砂浆拌制与泵送
砂浆的强度为M10，配合比通过试验室确定。通过地泵将砂浆泵送进入洞体。终止泵注压力6-10Mpa。
7）泵注施工时，地面设置3-5个水准观测点，一旦发现地面出现裂缝和抬升，必须及时降低泵送压力和泵注量。
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8）终注标准：直到达到设计压力，泵满为止。注浆完毕后，采用纯水泥浆，用花管通过排气孔进行补浆，注浆压力为0.5～1.0MPa。
9）设置观测点：每个洞体注浆前在地面设置3-5个沉降观测点，注浆时观测控制地面变化。
10）在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的返水、排气、冒浆情况，作好注浆记录。 11）注浆完成28天后进行检测，对不合格的部位进行补注浆，直至全部合格。 12）注浆孔封孔；注浆施工结束后，起拔套管并及时将孔口封堵。 2.2 花管注浆处理法
花管注浆法使用的注浆工具为“塑料管”，管为内径50～75mm，注浆段为带射浆孔的花管，注浆段以上为实管。，射浆孔呈梅花形布设，其外为长5～8cm的橡皮阀包裹（详见花管结构示意图）。
1）制作及安装排气管（PVC管）
PVC管直径为75mm，壁厚为3.6mm，在溶洞部位每隔20cm对开2个直径为2～3cm孔洞。将已制作好的PVC管置于排气孔内。 2）试验注浆
在正式注浆前。根据设计要求的水泥用量等指标，最终确定控制注浆压力、水泥用量、注浆次数等施工参数。 3）配制注浆液及注浆
用BW150型注浆泵注水泥浆液，浆液现场用LJ-300型搅浆桶搅拌，注单液浆采用分层注浆，下层溶洞注满并稳压后再提管至上一层溶洞，直至注满。
4）在注浆时泵压力表上观测注浆压力，开环压力0.3Mpa，终止注浆压力2.0～3.0 Mpa，稳压30—60分钟后清洗阀管并预开一次环，以待第二次再注。 5）注浆材料 a、单浆液配置
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水泥浆采用42.5R普通硅酸盐水泥，先稀后浓，以浓为主；如溶洞中注浆液流失较严重，甚至单孔泵注水泥浆用量超过20m3时，采用注水泥砂浆。 b、注浆孔封孔
注浆施工结束后，及时将注浆孔用砂浆自下而上充填封堵。 3、影响溶洞填充质量因素及对策
针对开始施工时溶洞填充合格率偏低的问题，项目部通过开展QC攻关活动，找到影响溶洞填充质量的因素主要有：
1）方案中注浆材料配比不适合； 2）没有清孔措施； 3）溶洞内填充物阻碍注浆。 采取的对策有：
1）调节砂浆水灰比并进行泵送试验。根据试验结果，砂浆水灰比达到0.8后，注浆液的流动性基本符合泵送要求，砂浆注入量没有明显提高。
2）清理溶洞中的流塑填充物，采用先清孔后注浆的施工工艺。花管注浆施工时，水泥浆液采用水泥为42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8～1.0（稀），0.5～0.6（浓），注浆压力0.5～1.0MPa，先注稀浆清孔，后注浓浆填充，以浓为主【3】。 4、溶洞处理效果
1）通过对场区内距离钻孔10m范围的抽芯检测显示，水泥砂浆灌入量满足要求，溶洞填充合格，注浆效果理想。
2）冲孔桩施工过程中未出现漏浆和塌孔事故，桩基质量合格。 5、结束语
该工程通过采用压注砂浆处理法和花管注浆处理法两种方法对场区内溶洞进行处理，并对影响溶洞填充质量的因素进行了分析，并采取了针对性的措施，保证了溶洞处理、桩基础的施工质量，减少了施工措施费用，加快了施工进度，得到项目各方的好评，为相关工程积累了经验。
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参考文献：
[1]谢伟. 溶洞地区基础设计及溶洞处理方案[J]. 山西建筑，2013，39（16）：57—58. [2]戴祖生，陈庆华.岩溶地区厚覆盖层钻孔灌注桩溶洞处理技术[J]. 施工技术，2013，42（5）：75—77.
