高层建筑溶洞地基处理的施工探讨毕才华

毕才华

摘要：本文主要针对高层建筑溶洞地基处理的施工展开了探讨，对场地工程的地质特征和处理方案的设计作了详细的阐述，并分析了地基施工的处理方法和质量检测，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。

关键词：高层建筑；溶洞地基；处理施工

引言

在高层建筑的施工过程中，若在地基施工中碰到溶洞环境，需要得到施工方的高度重视。因为溶洞如果收到振动作用或者是附加荷载的作用下，会很大几率出现地基变形坍塌，建筑物倒塌等重大事故。因此，施工方要认真分析地形概况，采取有效的措施进行施工处理。基于此，本文就高层建筑溶洞地基处理的施工进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1.场地工程地质特征

拟建场地在勘探深度范围内，将土层划分为8个工程地质层。各层分布与工程地质特征如下。

①层杂填土:杂色，表层为混凝土地面或砖石碎块等建筑垃圾，下部为杂填土，主要由近10年回填的人工填土组成，土质欠均一，系压缩性不均且偏高的低强度土层，工程性能差。该土层在拟建场地均有分布。

②层黏土:灰黄色，可塑，局部软塑，为粉质黏土，含氧化铁等;有光泽，无摇振反应，干强度中高，韧性中高;具中压缩性，中等强度土层。该土层在场地内除局部缺失外其余均有分布。

③层粉质黏土:灰色，软塑。含云母等，局部层中或层底夹有薄层粉土，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等;具中压缩性，中低强度。该土层在拟建场地均有分布。

④层粉质黏土:灰色，软塑为主，局部为可塑，薄层理较发育，局部夹较多薄层状粉土，稍有光泽，摇振反应无，干强度中等，韧性中等;具中压缩性，中等强度。该土层在拟建场地内均有分布。

⑤层粉质黏土:灰色，可塑为主，局部软塑;含云母等，局部层中夹有较多薄层粉土，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等;具中压缩性，中等强度。该土层在拟建场地均有分布。

⑥层粉质黏土:灰色，可塑;含云母等，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等;具中压缩性，中等强度。该土层在拟建场地均有分布。

⑦层粉质黏土:灰色，黄褐色可塑，局部硬塑;含云母等，稍有光泽，无摇振反应;具中压缩性，中等强度。该土层拟建场地均有分布。

⑧层中风化灰岩，浅灰，灰色，岩芯呈块状、短柱状，岩石坚硬，发育有溶洞(巫银平，2005)，溶洞多为黏性土充填。

2.地基处理方案设计

2.1设计思路

依据桩基设计备忘录，对该大厦提出了2种桩基设计方案(中华人民共和国住房和城乡建设部，2004)。

方案一:桩基持力层为稳定的基岩，按照规范(中华人民共和国住房和城乡建设部，2008)要求进行“一桩一孔”施工勘察，找到稳定基岩。此方案结构安全可靠，难点是超长桩底岩洞处理实属国内罕见，且投资巨大，经济性差。

方案二:桩基持力层为⑦层粉质黏土层，此方案要求(中华人民共和国住房和城乡建设部，2012)工程桩施工前对土洞、溶洞进行注浆处理(陈奇等，2008)，以达到基岩稳定性要求。难点在于对岩溶、土洞的注浆处理难以把握，且由于岩溶发育无规律性以及目前理论研究的局限性，对基岩稳定性的定量分析缺乏足够的依据。

考虑到安全经济因素，方案二较为切合实际。选用袖阀管注浆工艺(巫银平，2005;彭健怡等，2011)，通过注浆(或注砂浆)充填土洞、溶洞，采用钻探及CT层析物探(邱庆程等，2001;牛建军等，2004)验证注浆效果，对注浆不够理想的区域加密孔距，或第二、第三次袖阀管注浆，充满土洞、溶洞。

2.2治理方案设计

根据主楼位置布设注浆孔(岩土工程手册编写委员会，1994;彭健怡等，2011)，设计注浆孔纵横间距为5m×5m(图1)。第一阶段隔孔施工网距为10m;第二阶段加密到5m，注浆孔孔径130mm，孔深进入完整基岩5m。第一阶段施工结束后进行物探验证(图2)，根据注浆效果加密孔距，直到满足设计要求为止。

3.地基处理施工方法

3.1袖阀管注浆施工

(1)袖阀管注浆总体程序:放线定位→小片区注浆试验→大面积注浆→质量检查

(2)放线定位;根据设计图纸的孔位进行测量放线，定出注浆孔位置。

(3)小片区注浆试验(中华人民共和国住房和城乡建设部，2010):在全面注浆前进行小片区注浆试验，试验区采用10m×10m孔排成方块，主要检查设计水泥用量、注浆压力和注浆效果。

(4)大面积注浆:小片区注浆试验完成后，即可大面积注浆，沿周边向内逐圈注浆。

(5)袖阀劈裂注浆单孔工艺流程:钻孔→进行第一轮劈裂注浆→灌注封壳料→安装袖阀管→清洗袖阀管内的残留浆液→凝固48h→进行第二轮次袖阀注浆→清洗袖阀管内的残留浆液→物探CT检测。

①采用地质钻机钻注浆孔，130mm钻头钻进。开钻前调整好钻机的垂直度，确保钻孔的垂直度偏差＜1%，当钻进到硬塑土2m后，击入孔口护管。钻进过程中按设计要求详细记录钻遇土层，准确记录土洞及溶洞深度，记录充填物情况。钻入完整基岩m，如钻遇溶洞，则钻穿溶洞至完整基岩下5m后方可终孔

②钻至设计位置后，从钻杆内向孔内进行第一轮劈裂注浆，初步充填孔内所有土洞溶洞，当注浆压力达0.5～1.0MPa后注入封壳料。封壳料采用水泥、黏土混合浆，配合比为水w泥∶w黏土∶w水=1∶1.5∶1.9,3天龄期抗压强度约为0.3MPa。

③注入封壳料后，立即将制作好的塑料袖阀管插至孔底，并尽量使袖阀管垂直并位于孔的中央。

④待封壳料的龄期2天后，开始第一次袖阀管注浆，采用两端带双栓塞的注浆内管，在土洞、溶洞的预定深度范围内自下而上分段注入按配合比制成的水泥浆;全孔注浆段注浆完成后，拔出专用注浆枪，将镀锌管插至袖阀管底，用清水将袖阀管内的残留浆液清洗干净，以便第二、第三次注浆及CT层析物探检测。

⑤凝固12h后，开始第二轮次袖阀管注浆，注浆方法同第一轮次，浆液的水灰比调整为0.5左右。

⑥凝固7天后，进行物探检测，如波速仍未大于1800m/s，需进行3次或4次袖阀管注浆，用钻探取芯和利用注浆孔进行CT层析物探(张金莉,2007),对注浆效果进行检验。

⑦CT层析物探检测合格后，及时用水泥砂浆封闭袖阀管内的孔洞。

3.2施工技术要点

(1)施工顺序:由边缘到中间，自下而上进行注浆施工。

(2)注浆范围:钻孔控制的土洞、溶洞或破碎带

区域上下50cm。

(3)注浆区域:水泥浆注浆压力1.0～2.5MPa(套壳料开环时除外)。

(4)终灌标准:①开环后经过10～30min时间的注浆压力飙升，注浆持续2min后可终灌;②土洞、溶洞及破碎带部位每段(30cm)有效注浆时间一般为15min，视现场及控制的洞体大小可适当调整。

(5)注浆过程中如发现注浆压力长时间无法提升时，可采取以下措施:①降低注浆压力;②间歇性注浆;③提高浆液浓度;④改换注砂浆;⑤外围孔必要时加入水玻璃。

(6)冲洗并移位，钻孔注浆结束后，将注浆管插入孔底，用清水冲洗袖阀管，直至孔口返清水。

4.质量检测

治理区经第二阶段袖阀管注浆处理后，分别采用钻探取芯和CT层析物探检测方法(张金莉,2007)，对注浆效果进行检验。结果表明，取芯孔芯样完整，波速明显提高，注浆前后剖面对比见图3—图5。场地深部溶洞经注浆加固后满足工程需要，房屋主体封顶3年累计最大沉降3．82cm，满足设计要求，加固达到预期目的。场地经深部溶洞加固后满足工程建设需要。

5.结语

综上所述，地基是高层建筑中的重要构成，也是高层建筑施工的基础部分，不仅要承受相应的上层压力，还需要应对下层荷载。因此，做好地基的工程施工尤为重要，特别是在溶洞的地质环境内，以保障地基的施工质量，从而确保高层建筑的施工。

参考文献

[1]姜燕、杨光华、黄忠铭、乔有梁、张玉成.复杂岩溶场地下的高层建筑地基处理[J].岩土力学.2015（S1）.

[2]尹育万、孙旭军.强岩溶发育地区的超高层建筑地基处理方法[J].建筑施工.2016（09）.