謝志杰

（廣東省源天工程有限公司 廣州511340）

0 引言

廣州市花都區(qū)地質多為典型的喀斯特地貌，巖溶地貌的整體性差，多溶洞或含泥、含沙溶腔，裂隙發(fā)育，夾層較多，在上部進行建筑物施工極易造成塌方，且工后可能存在不均勻沉降的風險。在建筑工程施工時，遇到串珠類型的溶洞，如不對溶洞進行預處理會對工程產生較大危害［1～10］。本文結合具體工程實例，對串珠溶洞預處理方案進行了詳細介紹，得出一些有益的結論，以期為類似工程的預處理與施工提供參考。

1 工程概況

某熱電聯(lián)產項目位于廣州市花都區(qū)炭步鎮(zhèn)，在已關停的某發(fā)電廠內擬建規(guī)模為2×400 MW的燃氣發(fā)電機組。場地圍墻內占地呈倒梯型分布，北側邊界寬度約600 m，南側邊界寬度約300 m，南北方向寬度約300 m。原發(fā)電廠內各上部建（構）筑物已拆除，擬建建（構）筑物主要有汽機房、燃氣輪機、余熱鍋爐、煙囪、集控樓、化水車間及其它附屬建（構）筑物等。上部結構設置為煙囪、精密儀器廠房，對后沉降及承載力要求較嚴格，工程樁主要采用沖孔灌注樁。

2 地質條件

根據(jù)本項目初勘及詳勘資料揭示，本次及前期勘測共272 個鉆孔，其中揭露有灰?guī)r的鉆孔256 個，在256 個鉆孔中有26 個鉆孔揭露土洞，有196 個鉆孔揭露溶洞，進入可溶性巖石的總進尺為3 109.6 m，溶洞的垂向總高度為1 264.0 m，溶洞多呈串珠狀分布，鉆孔見洞率為81.6%，線溶率為40.5%。 廠址為第四系土層坡殘積層覆蓋，未見巖溶漏斗、落水洞等地表巖溶形態(tài)，未發(fā)現(xiàn)場地存在淺埋的暗河、廳堂或大型廊道式溶洞，但溶蝕基巖面起伏較大，地下巖溶以較大規(guī)模土洞、溶洞為主，綜合判斷，場地巖溶發(fā)育程度為極強烈發(fā)育。根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎技術規(guī)范（廣東省標準）:DBJ/T 15-136-2018》附錄C，累計指標分為75 分，為易塌陷區(qū)，綜合評價場地的巖溶發(fā)育不穩(wěn)定。

初勘機詳勘256 個揭露灰?guī)r的鉆孔中有196 個鉆孔揭露溶洞，場地揭露的820 個溶洞，有370 個溶洞未充填，未充填溶洞總高度為451.5 m，259 個溶洞半充填，半充填溶洞總高度為462.6 m，191 個溶洞全充填，全充填溶洞總高度為349.9 m，大部分溶洞中為半充填及未充填，部分為全充填，充填物為軟塑～可塑狀粘性土，混灰?guī)r碎塊，塊徑一般2～8 cm。沉溶洞規(guī)模一般小～較大，個別地段較大，洞高0.20～7.00 m，平均1.86 m。溶洞多程串珠狀分布。場地典型串珠溶洞情況如圖1所示。

圖1 串珠溶洞典型情況Fig.1 Typical of Beaded Karst Cave

本工程場地大，施工范圍廣，且本工程場地內地質為強巖溶發(fā)育場地，溶洞、溶溝、溶槽、串珠溶洞數(shù)量多、容積大，而且還有繼續(xù)發(fā)展的可能，為了保證建設場地的安全，必須對影響樁基礎施工安全的所有土（溶洞）進行溶洞預處理，確保工程施工安全，確保工程施工能保質保量按期順利完工［1］。

3 注漿方案

3.1 采用雙液注漿的原因

本項目溶洞充填情況較好，超過95%的溶洞處于半充填及全充填狀態(tài)，袖閥管注漿壓力較大，水泥漿+水玻璃雙液漿可與溶洞內充填物充分混合，形成較均勻穩(wěn)定的注漿體，能較好地對溶洞進行加固填充。根據(jù)雙液注漿此特點，在大范圍的溶洞區(qū)域可分區(qū)，按由中間往四周注漿的順序進行溶洞處理，達到漿液不外流過大又能滿足注漿效果的要求［1～3］。

袖閥管注水泥漿需要的直徑較小，孔口直徑可控制在130 mm，終孔直徑在75 mm 左右，便于施工且符合本工程串珠溶洞的實際情況，根據(jù)超前鉆的溶洞情況，在溶洞處設置注漿孔。且可以利用樁基礎超前鉆鉆孔（直徑110～90 mm）來布置袖閥管，節(jié)省成本。雙液注漿充填土（溶）洞，可控制水泥漿的凝固時間，達到注漿量可控，質量可靠［1～3］。

3.2 雙液注漿配比設計

注漿材料的凝結時間會影響漿液的擴散半徑，凝結時間越長，漿液擴散半徑越遠，因此注漿材料的凝結時間是注漿工程的重要參數(shù)指標。

漿液的凝結時間與地下水含量有關，若地下水豐富，注漿材料會一定程度上被稀釋，凝結時間也相應加長。

本項目按注漿擴散半徑為1.5～2.0 m 設計，設計計算確定漿液凝結時間為3 min。試驗研究了水泥漿水灰比為1∶1，水玻璃濃度為40 Be'，分別和水1∶1、1∶5、1∶10 稀釋與水泥漿1∶1 組成雙液，各配比下的雙液注漿材料凝結時間如圖2所示。

圖2 水玻璃濃度對凝結時間的影響Fig.2 Effect of Concentration of Sodium Silicate on Setting Time

試驗證明，隨著水玻璃稀釋濃度越小，漿液的凝結時間也更長，在水玻璃濃度40 Be'按1∶10與水稀釋后，初凝時間約為3 min，與設計的初凝時間相同［2］。

根據(jù)項目試驗情況，選用42.5R 復合硅酸鹽水泥漿+水玻璃（波美度Be=40，水玻璃∶水按1∶10 進行稀釋）組成的雙液漿，水泥漿的水灰比為1.0，注漿壓力按2.0～3.0 MPa 等參數(shù)進行溶洞注漿，雙液在袖閥管注漿口匯合后灌注至底部，直至地面注漿孔翻漿為止，現(xiàn)場實景如圖3所示。

3.3 注漿孔布置及注漿順序

⑴注漿孔布置:對于樁間距不大于4 m 的的群樁基礎，可利用原有超前鉆鉆孔，埋入袖閥管進行注漿。另外除原有超前鉆鉆孔外，應在溶洞外圍約1.5～2.0 m處布置注漿孔。如群樁基礎樁間距過大，可在樁之間根據(jù)溶洞的大小及充填情況增加注漿孔。對于非群樁基礎，應在樁中心兩側約1.0～1.5 m 距離各布置1個注漿孔。排氣孔應根據(jù)溶洞的分布情況布置于溶洞中部位置，如圖4所示。

圖3 雙液注漿口Fig.3 Double Liquid Grouting Port

圖4 鉆孔（注漿孔）布設示意圖Fig.4 Schematic Diagram of Drill Hole（Grouting Hole）Layout

⑵注漿順序:遵循由中間向外圍擴散的原則，實際操作中分塊分區(qū)進行注漿，確保揭露的溶洞注漿填滿，現(xiàn)場實際注漿情況，如圖5所示。

圖5 現(xiàn)場實際注漿情況Fig.5 Actual Grouting on Site

4 工程實施效果

本項目采用雙液注漿后，抽芯檢測結果顯示溶洞充填率達到90%，后續(xù)工程樁沖孔施工中未發(fā)生溶洞塌方、樁身混凝土充盈系數(shù)過大情況，溶洞預處理達到預期效果，溶洞處理后抽芯現(xiàn)場照片，如圖6所示。

5 結論

⑴雙液注漿利用原來超前鉆孔為注漿孔，體現(xiàn)了較高的實用性和經濟性。

圖6 溶洞處理后期抽芯現(xiàn)場Fig.6 The Core-pulling Site in the Later Stage of Karst Cave Treatment

⑵串珠溶洞預處理后，確保了工程樁施工安全和施工工期。

⑶雙液注漿順序由中間往四周擴散，確保了注漿量及工程質量，使溶洞填充率達到設計要求。

⑷加入一定濃度的水玻璃使得漿液的凝固時間縮短，加快漿液凝結，適用于漏斗式溶洞和串珠溶洞注漿［2］。

⑸對于類似工程的串珠溶洞，可以采用雙液注漿，以最大限度地節(jié)約工程造價，縮短工期、提高工程施工安全性。