賴冠軍

（廣東省源天工程有限公司 廣州511340）

0 引言

隨著我國城市化進程不斷加快，大型建筑基礎設施得到了進一步的發(fā)展，地鐵車站、橋梁、大廈、船閘等建筑的數量日益增加，這對深基坑工程的質量安全提出了更高的要求［1］。在清遠樞紐二線船閘深基坑施工過程中，遇到土洞、溶洞、及溶溝等不良地質的情況并不少見，由于溶洞處于地下其形狀、大小、高度、發(fā)育情況及填充物難以確定，給基坑圍護地連墻施工帶了很大安全隱患，從前期超前鉆資料顯示（見表1），溶洞處于較深位置，若沒有進行合理的處理，將直接對工程的施工工期和質量安全造成巨大影響：

⑴溶洞無充填易形成貫通，與附近河流形成水力聯(lián)系，一旦基坑圍護結構隔水失效，易導致基坑失穩(wěn)；

⑵溶洞部位承載力差，易使深基坑內支撐結構失穩(wěn)；

⑶溶洞區(qū)巖板承載力不足，易被樁基頂穿從而導致基坑路面系統(tǒng)崩塌；

⑷溶洞區(qū)巖體承載力差，易引起主體結構不均勻沉降，給船閘安全運營帶來隱患。

⑸廣東省政府要求本船閘工程于2019 年4 月通航，傳統(tǒng)溶洞處理工藝在埋深較深的石灰?guī)r溶洞地區(qū)處理工藝困難、時間長、費用高，不利于工期保障。

⑹溶洞處理效果直接影響地連墻的施工安全，而地連墻作為整改項目關鍵線路的重中之重，如果出現施工坍塌，后果不堪設想。

⑺溶洞處理一直以來對任何工程來說都是施工難點，溶洞處理效果的好壞與施工企業(yè)的技術水平高低密切相關。

1 溶洞處理合格率影響因素分析及對策研究

1.1 現狀調查

根據《清遠二線船閘初步設計工程地質勘察報告》和現階段已完成的地連墻施工前超前鉆勘察報告資料統(tǒng)計，本工程溶（土）洞主要為半填充、全充填物溶洞，少量為無填充物溶洞。結合清遠樞紐二線船閘工程地連墻溶洞處理專項方案，本工程連續(xù)墻一共449槽，其中，經過超前鉆進行地質勘探后，共241個槽段發(fā)現溶洞或土洞，見洞率53.67%，施工孔數一共858 個，共有452 個發(fā)現溶洞或土洞，見洞率約52.68%（見圖1～圖2）。

表1 溶洞情況統(tǒng)計Tab.1 Statistical of Karst Caves

針對前期溶洞處理40 個孔的溶洞處理施工效果標貫試驗進行12個孔位檢測后，發(fā)現處理的溶洞為8 個孔，合格率只有66.7%，項目部從40個不合格孔數查找原因統(tǒng)計，發(fā)現承載力為72%，漏漿率為17%，坍塌率為11%（見 表2、圖3）。

圖1 基坑內部地連墻現場全景Fig.1 Panoramic View of Ground Connecting Wall Inside the Foundation Pit

圖2 溶洞土洞所占比例Fig.2 Proportion of Karst Caves Occupied by Soil Caves

圖3 不合格溶洞土洞孔數原因統(tǒng)計Fig.3 Statistics on the Number of Unqualified Karst Cave Soil Holes

表2 調查階段溶洞處理標貫效果檢測驗收Tab.2 Test and Acceptance of Standard Crossing Effect of Karst Cave Treatment in the Investigation Stage

1.2 發(fā)現問題

項目部針對前期施工情況進行整合、總結，除去施工要素人材機等一些簡單易解決的問題外，發(fā)現溶洞合格率較低有2大主要原因：①理論值與實際值相差大；②注漿的配比選用不當［2］。

⑴本工程的注漿孔分布方式是以地連墻中軸線左右兩邊3 m 分布，以此截取了W33 槽的注漿情況進行對比。以雙液漿（水玻璃∶水泥漿）進行四邊封閉溶洞，再往中間注射單液漿，水泥水玻璃雙液漿的配比是水泥漿與水玻璃的體積比為4∶1，水玻璃比重為1.125 g/mL，水泥漿水灰質量配比為0.8∶1，注漿壓力控制在0.1～0.4 MPa，注漿速度為30～70 L/min。經計算單液漿的最大理論值=4×6×1.9=45.6 t，實際施工使用51.09 t水泥，經現場抽檢水泥水玻璃雙液漿的配比是水泥漿與水玻璃的體積比為3.3∶1，水玻璃比重為1.17 g/mL，水泥漿水灰質量配比為0.7∶1，注漿壓力控制在0.3～0.8 MPa，注漿速度為30～70 L/min，所以實際噸位值的不穩(wěn)定性對注漿施工預算、操作、效果的影響非常大［3］。

W33 槽注漿孔分布如圖4 所示，單液漿工程量如表3所示。

現場情況調查分析得出結論1：理論值與實際值相差大是主要原因。

圖4 W33槽注漿孔分布Fig.4 Routing Hole Distribution of W33 Slot

表3 W33槽單液漿工程量Tab.3 W33 Tank Single Liquid Slurry Engineering Quantity

⑵經過調查發(fā)現施工早期雙液注漿配比的出現偏差，雙液漿配比為水泥∶水∶水玻璃=1∶1.38∶0.3，其原因為水玻璃含量過高，不滿足現場施工的要求，易出現以下情況：①水泥水玻璃剛攪拌30 s就產生初凝反應，在攪拌池硬化無法進行攪拌或者無法輸送至溶洞區(qū)域；②雙液漿在輸送漿液的過程中導致注漿管堵管現象（見圖5）。

圖5 雙液漿施工遇阻現場Fig.5 Scene of Double Liquid Grout Construction Encountering Obstacles

因此，雙漿液漿的配比人嚴格控制，對注漿施工及效果起決定性的影響，需嚴格執(zhí)行經現場實驗的配比進行注漿，才能提高施工效率和注漿效果。

現場情況調查分析得出結論2：注漿的配比選用是主要原因。

以上2 個問題對注漿的效果影響非常大，解決這2個問題是提高注漿合格率的重要途徑。

1.3 解決措施

1.3.1 對策實施1：理論值與實際值相差較大

由于雙液漿的注漿量較難估算、誤差大，項目部進行了小區(qū)域單液漿施工工程量的理論值與實際值的調查對比，發(fā)現部分區(qū)域的單液漿實際施工工程量遠遠大于理論值的最大值，針對此情況QC 小組展開討論，由于石灰?guī)r溶洞處于地下較深，其大小、洞高和填充物松緊情況難以確定，根據超前鉆及標貫試驗，確定據以下幾點原因：

⑴工人注完雙液漿封閉后馬上進行單液漿填充施工，雙液漿未完全凝固形成封閉狀態(tài)就受到沖擊導致水泥漿流失；

⑵注漿泵壓力過大，流速過快，在地下性質較脆的石灰?guī)r受壓過大出現溶洞區(qū)域坍塌，破開雙液漿屏障，造成水泥漿流失；

⑶注漿量沒有限制，沒有間歇性施工，無法給水泥提供穩(wěn)定的凝固環(huán)境，造成重復施工，浪費水泥用量。

針對存在問題，工程部討論后提出了3條解決措施：

⑴規(guī)范施工班組雙液漿與單液漿施工的間隔時間，雙液漿注漿施工完成后，由于本工程地下水充足，對水泥漿的流動和稀釋有影響，雙液漿注漿施工完成后，必須隔24 h 后方可進行單液漿施工，給予雙液漿凝固硬化的時間。

⑵本工程溶洞注漿施工使用的是250 型號的泥漿泵，此型號的泵一共有低、中、高3個檔位，分別對應的壓力是0.8～1.8 MPa、1.8～2.8 MPa、2.8～4.0 MPa。為了確保不對地下巖溶區(qū)造成太大影響和水泥的浪費，規(guī)定使用中速檔位進行單液漿注漿施工，控制流速和壓力，使水泥能有效地填滿溶洞。

⑶利用全自動化注漿后臺和流量計進行數額設置，限定注漿水泥用量，并且提出單孔單次注漿量不得超過25 t 水泥的施工準則，若單孔單次注漿量達到25 t 時，須立即停止注漿，滿24 h 后方可進行二次注漿，以控制水泥用量來提高施工效果。

經對策實施后，選取E20 槽段進行理論值與實際值的對比。E20 槽注漿孔分布如圖6 所示，單液漿工程量如表4所示。

圖6 E20槽注漿孔分布Fig.6 Grouting Hole Distribution of E20 Slot

表4 E20槽單液漿工程量Tab.4 E20 Tank Single Slurry Bill of Quantities

對策落實情況檢查：通過落實對策，在現場檢查發(fā)現，此措施實施后，不但完善了施工標準，而且將水泥用量控制在理論值之內，提高了施工效率，確保注漿效果穩(wěn)定。

1.3.2 對策實施2：注漿的配比選用不當

⑴雙液單管注漿

此方式是指在地面形成1 個攪拌池，水泥與水玻璃一起在這個攪拌池進行攪拌，再由1 臺泵進行抽送至溶洞區(qū)域。常出現的問題是水泥與水玻璃在人為或客觀因素的情況下，過早的在攪拌池產生反應，造成堵管、攪拌機攪拌不動等后果，給施工造成巨大困難［4］。

⑵雙液漿配比不科學

在施工早期，雙液漿配比為水泥∶水∶水玻璃=1∶1.38∶0.3（質量比）。此配比經試驗檢查，發(fā)現水玻璃添加量過大，造成雙液漿初凝時間（30 s）過快，更容易造成堵管，無法通過泵輸送到溶洞注漿區(qū)域。

解決措施為：

⑴雙液雙管匯合注漿

在地面形成2 個攪拌池，1 個進行水泥攪拌，1 個進行水玻璃攪拌，利用2臺泵進行抽送，在孔口形成匯合輸送到溶洞區(qū)域。這種方式減少了水玻璃和水泥產生反應后在地面滯留的時間，不用太多考慮水玻璃與水泥的配比問題，解決了因配比問題導致的機械運行不良的難題，有效的提高溶洞處理注降施工的效率，優(yōu)化施工［5］。

⑵適當修改雙液漿配比

經過之前雙液漿配比的效果反應，再加上施工現場的情況，QC 小組斷定1∶1.38∶0.3 的配比存在問題。為此，施工方、監(jiān)理與業(yè)主一起在現場進行了雙液漿配對，通過了對水玻璃特性的研究和施工設備的可行性，經三方討論達成統(tǒng)一意見，最終決定配比為1∶1.38∶0.16（12 s初凝）。經此配比實施后，施工效率大大提高，水泥和水玻璃用量減少，溶洞處理效果顯著［6］。

對策落實情況檢查：通過落實對策，在現場檢查發(fā)現，施工現場按制定對策實施，效果良好，達到對策目標。

1.4 檢查效果

本工程對注漿效果檢測使用的是標貫試驗檢測，標準如下：采用隨機原位標貫試驗，標貫擊數應不小于10擊。

2017 年5 月10 號對已施工區(qū)域隨機挑選5 個溶洞處理孔進行標貫檢測，并進行統(tǒng)計（見表5）。

從表5可以看出，經優(yōu)化后的施工技術，溶洞處理的合格率達到100%，并且對注漿區(qū)域進行抽芯檢測，所抽取的效果十分良好。

1.5 鞏固措施

通過本項目溶洞處理施工，項目部加強質量管理，溶洞處理的驗收合格率得到明顯提升。在后續(xù)的鞏固工作中，繼續(xù)采用以上施工方法，保證材料質量及使用方式正確；科學規(guī)范地使用施工設備；加強人員管理；在此施工配比的基礎上追求更科學、更利于施工效果的配比。能夠更有效地提高施工效率，優(yōu)化施工方式，保證施工效果，為后續(xù)地連墻施工和基坑開挖奠定安全質量基礎，并且在以后的施工中，推廣和發(fā)揚此施工方法［7］。

表5 施工檢測驗收Tab.5 Construction Inspection and Acceptance

2 結語

本文提出的巖溶層地下連續(xù)墻槽壁附近溶洞封閉的施工方法，克服現有技術中注漿配比理論依據不足，造成護壁泥漿和混凝土的大量浪費，污染周邊環(huán)境等主要缺陷，并且針對地下連續(xù)墻附近區(qū)域存在巖溶地質問題。該施工技術能夠減少水泥用料，節(jié)約工程資源，縮短水泥水玻璃漿液凝結時間，提高施工效率，保護周邊環(huán)境，保證注漿漿體凝結后的強度，確保工程安全進行［8］。采用本文提出的施工技術可有效防止護壁泥漿滲漏至周圍巖溶洞穴，比傳統(tǒng)施工方法節(jié)省更多的泥漿用量，有效防止混凝土滲漏至周圍地下洞穴，保護周邊環(huán)境，并且可加快施工進程，顯著提高了工程的經濟效益。