文／梁楊飛 廣西壯族自治區(qū)國(guó)有三門(mén)江林場(chǎng) 廣西柳州 545006

引言：

由于溶洞地基是比較復(fù)雜工程地基，因此在實(shí)施鉆孔灌注樁基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)各個(gè)工序質(zhì)量控制，明確各個(gè)工序施工要點(diǎn)，既能加快鉆孔灌注樁施工速度，而且對(duì)于提升基礎(chǔ)綜合強(qiáng)度，為后續(xù)作業(yè)活動(dòng)有序進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

1.溶洞地基處理辦法

1.1 填墊法

填墊法主要分為充填、換填、挖填、襯砌等多種類(lèi)型。對(duì)于裸露洞穴，其上部附加荷載較小時(shí)，應(yīng)采用充填方法。底層采用塊石、片石作填充物，中間用碎石，上部填土或水泥，以保證地下水正常流動(dòng)，形成天然反濾層。對(duì)于已經(jīng)填滿(mǎn)洞穴，如其物理機(jī)械性能較差，則應(yīng)采取換填方法。應(yīng)將孔洞內(nèi)填充物清理干凈，然后用塊石、片石、砂、混凝土等材料重新填充。對(duì)于淺埋洞穴，要開(kāi)挖或爆破。若發(fā)現(xiàn)有坍塌軟土，應(yīng)進(jìn)行開(kāi)挖。在填埋過(guò)程中，填入塊石、片石、砂等，再用粘性土層進(jìn)行加固，即挖填法。該方法適合于輕質(zhì)建筑，并估計(jì)地下水再次被挖空可能性。此外，為改善墻體強(qiáng)度與整體性，在填入大塊石、片石填料時(shí)，注水泥漿點(diǎn)十于重大工程地基下面或附近溶洞、土洞，清除洞牛軟土后，將鋼筋打入洞內(nèi)裂縫，進(jìn)而采用水泥漿填充洞內(nèi)，并將水泥漿注滿(mǎn)周?chē)芽p，使其與周?chē)芽p形成一體，并堵塞地下水。對(duì)于溶洞、裂隙、溝、槽、石芽等突出物，會(huì)造成基礎(chǔ)沉降不均勻，將突出物挖出后，用30～50cm 沙土進(jìn)行鋪墊。

1.2 加固法

加固法一般由灌漿法、頂柱法、強(qiáng)夯法、擠密法、漿砌法等組成。對(duì)于具有較大深度的溶洞，應(yīng)采取密鉆注漿技術(shù)進(jìn)行加固。根據(jù)溶洞含水量與處理目標(biāo)，選用合適材料。充填時(shí)可用黏土、砂石、混凝土、水泥砂漿等；在進(jìn)行防滲時(shí)，可采用水泥、瀝青等作為帷幕，按先外后中、后地下水上游、下游灌漿順序；在充填、補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)先用快干物料或沙粒等填充孔隙，并在初始?jí)簭?qiáng)情況下，防止?jié){液大量溢出加固區(qū)域。洞頂薄、裂縫多、洞夸大情況下，頂板強(qiáng)度不足以承受上部荷載時(shí)為保證地下水暢通，在條件允許情況下，可采取附加支撐來(lái)減小洞跨，即頂柱法。通常在洞口填漿砌塊，以填充洞頂與支墩作為輔助支撐。強(qiáng)夯法具有省工省料，經(jīng)濟(jì)、快速覆蓋形溶洞區(qū)大范圍土洞與崩塌問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，可從根本上解決工程中整體巖體穩(wěn)定問(wèn)題。夯擊法通常采用1～8 次夯擊，夯點(diǎn)距3m。在沒(méi)有地下水情況下，可連續(xù)進(jìn)行二次夯擊，但在夯擊期間，若夯錘突然下陷，則表明其底部存在隱蔽坑穴，可進(jìn)行隨夯、填筑或沙礫土施工。在軟土深度較大溶洞土洞中，應(yīng)采用擠壓式方法，采用砂柱、石灰柱、松土樁、混凝土樁、鋼管等進(jìn)行鉆孔灌注，可使基礎(chǔ)穩(wěn)定、強(qiáng)度得到改善。

1.3 跨越法

跨越法主要涵蓋板跨、梁跨法、拱跨法等。針對(duì)深度大、孔徑較窄、孔徑較大的溶洞，可根據(jù)建筑物特性及地基受力狀況采用混凝土或鋼筋混凝土板進(jìn)行頂蓋，即“板跨法”。對(duì)于已埋深但處于基礎(chǔ)持力層中小范圍坍塌或土洞，可采用彈性基礎(chǔ)梁或鋼筋混凝土梁來(lái)穿越土洞或坍塌。在地下建筑物邊墻、塹式擋墻、堤式坡腳擋墻與橋墩、橋臺(tái)等基礎(chǔ)上，一般都是洞身較寬、深度較大、洞型復(fù)雜或有水流巖石基礎(chǔ)[1]。

1.4 樁基法

在溶洞、塌陷漏斗深度大、多層溶洞發(fā)育情況下，可采用樁基法；基巖波動(dòng)性較弱、厚度較大且不易清除情況下，應(yīng)采取鉆孔或沖孔灌注法、爆擴(kuò)樁，根據(jù)工程要求可作支撐樁或摩擦樁，樁頭錨入基巖中；在采用鉆孔灌注樁情況下，樁尖應(yīng)與地基進(jìn)行錨固。部分情況下采用人工挖孔方法，應(yīng)在開(kāi)挖過(guò)程中設(shè)置防護(hù)墻。

2.高層建筑基礎(chǔ)溶洞處理工藝及保障措施——以KY 某高層商住樓為例

2.1 案例概述

KY 某高層商住樓其結(jié)構(gòu)形式為：上層為框架核心筒體，10 層為轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層之下為商用，轉(zhuǎn)換層之上為居民，而居住為躍層，即在每一層樓面上都有大開(kāi)口；但因處于熔巖區(qū)，在中心筒附近筏基下面數(shù)m 處有一管狀、不規(guī)則管狀溶洞，其結(jié)構(gòu)與溶洞分布如圖1：

圖1 結(jié)構(gòu)布置圖

從地質(zhì)結(jié)構(gòu)上看，該地塊為KY 向斜東南翼溶蝕型緩坡。出露地層為獅子山組一期下層，巖性以灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥頁(yè)巖夾灰?guī)r為主。本地區(qū)巖群是單斜產(chǎn)層，產(chǎn)狀為：290，傾角70～50?，F(xiàn)場(chǎng)及周邊地區(qū)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模斷裂活動(dòng)構(gòu)造帶。但場(chǎng)位于羅莊—香港路—延安路—內(nèi)環(huán)路-丁口-白楊洞之間一條巨型溶洞管線(xiàn)上方，這條管線(xiàn)穿過(guò)中心筒體，對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定產(chǎn)生很大影響。由于該區(qū)域位于溶洞強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)域，其下層為可溶硬巖體與軟質(zhì)巖，地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜。對(duì)工程地質(zhì)不良影響最大的是硬巖型溶洞問(wèn)題與軟巖類(lèi)破裂區(qū)。

（1）溶洞：位于響水洞地下河通道徑流區(qū)，周?chē)鷰r石以石灰?guī)r為主，大部分為中厚層狀，只有部分是薄層狀。這一地區(qū)巖性節(jié)理比較發(fā)育。由于該巖溶洞穴在場(chǎng)地區(qū)域呈胃形，且?guī)r層厚度大，巖層厚度為4～7m，因此其穩(wěn)定性不佳，應(yīng)通過(guò)計(jì)算與分析來(lái)進(jìn)行詳細(xì)研究。同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)勘查中發(fā)現(xiàn)，該溶洞圍巖主要是中厚型石灰?guī)r，溶洞中崩塌物質(zhì)很少，而洞壁巖體相對(duì)完整。

（2）薄層泥巖夾灰?guī)r破裂帶：以核心筒西部為中心。由于其是薄層構(gòu)造，節(jié)理與層間裂縫都比較發(fā)育。

2.2 溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工方法

2.2.1 準(zhǔn)備工作

溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工前，應(yīng)做好相應(yīng)基礎(chǔ)工作。對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用綜合地球物理方法，對(duì)地基覆蓋土層、溶洞大小、溶洞規(guī)模等進(jìn)行詳細(xì)分析，并按地面施工規(guī)范要求，對(duì)鉆孔灌注樁數(shù)量、直徑、深度等進(jìn)行詳細(xì)分析，以保證計(jì)算準(zhǔn)確性。做好施工人員、設(shè)備與材料進(jìn)場(chǎng)協(xié)調(diào)，盡量減少進(jìn)場(chǎng)矛盾，保證施工工作順利進(jìn)行。在正式施工之前，還要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)清理，清理出場(chǎng)地內(nèi)枯葉、碎石、垃圾及場(chǎng)地平整，為下一步樁放樣工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。

2.2.2 樁位放線(xiàn)

在進(jìn)入樁位放線(xiàn)工作階段后，對(duì)已完工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行深入研究，并對(duì)圖紙上標(biāo)注內(nèi)容進(jìn)行梳理，并確定樁位起點(diǎn)，然后按順序進(jìn)行放線(xiàn)。在具體樁位置放線(xiàn)時(shí)，還將采用RTK-GPS、全站儀、水平儀等設(shè)備，并根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，直到達(dá)到要求才能投入使用。每個(gè)取樣點(diǎn)都有一根短小鋼筋，上面標(biāo)注至少30cm 鋼筋，上面還涂著紅色顏料，以增加樁眼警惕性。對(duì)已完成放樣樁位，應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行復(fù)查，及時(shí)補(bǔ)充遺漏、錯(cuò)誤內(nèi)容，以保證放線(xiàn)正確性。

2.2.3 護(hù)筒預(yù)埋

在護(hù)筒結(jié)構(gòu)預(yù)埋過(guò)程中，要根據(jù)收集到數(shù)據(jù)，對(duì)鋼護(hù)筒深度、鋼護(hù)筒內(nèi)徑等進(jìn)行分析，并利用電腦技術(shù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在此期間，還應(yīng)充分考慮到巖體埋藏深度與地下水矛盾，對(duì)溶洞進(jìn)行降雨或封堵，以避免出現(xiàn)突水問(wèn)題。在埋管時(shí)，采用的“機(jī)械化+人工”方法，為增加套管埋入穩(wěn)定性，套管頂端應(yīng)高于地面30cm，而套管內(nèi)埋入深度不得小于150cm。

2.2.4 鉆孔

（1）根據(jù)鉆具安裝要求，進(jìn)行鉆具中軸線(xiàn)、樁位點(diǎn)與鉆頭中心軸線(xiàn)一致性，誤差不超過(guò)1mm，保證鉆具安裝的可靠性。

（2）鉆井中，在初期階段鉆井速度不能超過(guò)300r/分鐘，在鉆井條件穩(wěn)定后，可將鉆井速率調(diào)節(jié)到500～800 轉(zhuǎn)/分鐘，從而保證鉆井作業(yè)順利進(jìn)行。

（3）通過(guò)洞口進(jìn)入到穩(wěn)定層時(shí)候，清孔可充分利用掏渣筒功能，在清理完畢后，可進(jìn)行下一步工作。

2.2.5 鋼筋

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)施工工作：首先，按照規(guī)定進(jìn)行鋼筋籠制造，鋼筋籠材料應(yīng)按照操作規(guī)程進(jìn)行。同時(shí)，在鋼筋籠施工中，還應(yīng)按照“主筋—箍筋—加強(qiáng)筋—定位筋”施工順序來(lái)進(jìn)行。

（1）為提高整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，采用1.5～2.0m 間距進(jìn)行加固。

（2）連接部位，會(huì)采用焊接與螺栓固定等方式進(jìn)行處理，但不能超過(guò)50%連接，相鄰焊接節(jié)點(diǎn)高度不能低于50cm。

（3）開(kāi)始、結(jié)束端安裝定位筋，利用吊車(chē)將其放入鋼筋籠內(nèi)，整個(gè)過(guò)程平穩(wěn)，降低因碰撞而造成結(jié)構(gòu)變形，保證裝配效果穩(wěn)定性。

2.2.6 澆筑

在混凝土澆筑之前，應(yīng)在指定位置預(yù)先埋好灌漿管，管子起始點(diǎn)與井眼底部相隔50cm，并在初步密封性與穩(wěn)固性測(cè)試后，就會(huì)堵住洞口，等到正式澆筑時(shí)候才能開(kāi)啟?；旌虾蠡炷?xí)槐萌氲姐@孔中，在灌注初期要保持緩慢灌漿速度，9m 見(jiàn)方混凝土需停頓15～20 分鐘，以此才能保證混凝土自然下沉，從而提高混凝土質(zhì)量。在澆注時(shí)，還要進(jìn)行振搗，使振搗深度保持在混凝土液面以下1.0m以下，并隨澆注高度升高而逐漸升高，直至全部灌漿工作結(jié)束。

2.3 溶洞地基鉆孔灌注樁基礎(chǔ)質(zhì)量控制措施

2.3.1 樁身垂直度控制

由于溶洞區(qū)域巖層硬度不均，有時(shí)呈波狀分布，因而在鉆井中，由于巖層性質(zhì)、巖芽、溶溝、漏斗等因素影響，很可能造成鉆柱傾斜，從而影響成孔傾角。因此，在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆井速度，特別是在溶洞、傾斜巖面等部位，要按照綜合物探技術(shù)要求，合理地調(diào)節(jié)鉆井速度，保證鉆井速度能夠在縱向上平穩(wěn)地進(jìn)行。在鉆頭發(fā)生傾斜情況下，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)拓寬機(jī)械底座，以改善結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí)還要對(duì)鋼索受力進(jìn)行分析，以客觀地判斷出有沒(méi)有出現(xiàn)偏孔，從而提高鉆探結(jié)果垂直度[3]。

2.3.2 持力層施工質(zhì)量控制

根據(jù)已有施工經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際工程中應(yīng)注意：（1）根據(jù)先期鉆井技術(shù)所獲得整理數(shù)據(jù)，獲取相應(yīng)柱形圖，參照巖面標(biāo)高，在工程進(jìn)尺達(dá)到0.5m 時(shí)，對(duì)鉆渣巖層特征進(jìn)行調(diào)整，從而優(yōu)化后續(xù)工藝參數(shù)。（2）在進(jìn)入持力層后，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)進(jìn)尺控制，以保證其在合理范圍內(nèi)，保證最后工作質(zhì)量。（3）如獲得數(shù)據(jù)不夠精確，則可在這個(gè)時(shí)候?qū)@頭放入樁孔中，然后對(duì)樁基進(jìn)行鉆探，看看有沒(méi)有足夠持力層。

2.3.3 樁底持力層質(zhì)量控制

溶洞基礎(chǔ)持力層以基巖為主，在溶洞影響下，基巖還存在著石芽、漏斗、溝槽等不良巖體。在不利地形條件下，樁基承載力難以滿(mǎn)足規(guī)定要求，容易造成工程事故。為保證樁基持力層質(zhì)量，還應(yīng)注意：（1）在進(jìn)行鉆孔前應(yīng)事先進(jìn)行勘測(cè)，一般采用超前鉆孔進(jìn)行鉆孔，并進(jìn)行多次鉆孔，最后確定鉆孔深度。（2）在完成終孔工作后，還要仔細(xì)地對(duì)鉆頭獲得鉆渣進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果與數(shù)據(jù)一致性進(jìn)行討論，達(dá)到要求后才能進(jìn)行下一步工作。

2.3.4 清孔質(zhì)量控制

在完成成孔工作后，及時(shí)進(jìn)行清孔，其功能是迅速清除孔底沉積物，并能重新掌握泥漿比重。在實(shí)際操作中需要使用專(zhuān)門(mén)清孔設(shè)備來(lái)清除孔洞內(nèi)雜質(zhì)。同時(shí)，為獲得精確檢測(cè)效果，還應(yīng)對(duì)鉆井液特性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.4 常遇事故及處理措施

2.4.1 漏漿、塌孔

產(chǎn)生這種問(wèn)題的原因有：由于巖體不夠致密，致使巖體中泥沙迅速流失，進(jìn)而形成滲水現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)對(duì)鉆孔中泥漿比重產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而發(fā)生塌孔問(wèn)題。在具體施工中，還應(yīng)注意到：對(duì)易發(fā)生崩塌地層，應(yīng)預(yù)先準(zhǔn)備好加固后鋼護(hù)筒，必要時(shí)采用兩個(gè)套管，以保證井壁穩(wěn)定，防止井壁崩塌。預(yù)先備好片石、粘土、水源，并對(duì)已有滲漏問(wèn)題進(jìn)行處理，以減少因滲漏造成不利影響。針對(duì)塌孔問(wèn)題，在鉆孔鉆機(jī)底部鋪設(shè)鋼板，以此可增大鉆孔承壓范圍，一旦發(fā)生塌孔問(wèn)題，就能及時(shí)將鉆機(jī)移動(dòng)，保證現(xiàn)場(chǎng)工人與機(jī)器安全。

2.4.2 偏孔性

產(chǎn)生這種問(wèn)題主要原因是巖面傾斜、起伏大、巖體傾斜不合理，容易產(chǎn)生偏孔。為解決這類(lèi)問(wèn)題，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行全面整理，以確定該地區(qū)有可能存在偏孔部位，并對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)糾正，以保證鉆井成果可靠性。在開(kāi)挖至頂板時(shí)，采用小行程法進(jìn)行鉆孔，同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)進(jìn)尺速度監(jiān)控，以保證鉆井工藝合理。如是“半巖半空”，則應(yīng)在正式施工之前進(jìn)行灌漿，出現(xiàn)較大問(wèn)題，則采用澆筑混凝土方法，直到混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定程度，才能進(jìn)行下一步工作。

2.4.3 卡鉆、掉鉆、埋鉆

產(chǎn)生這種問(wèn)題原因有：一是鉆頭主繩斷裂或松動(dòng)，使鉆頭掉入井內(nèi)；二是由于鉆孔速度過(guò)快，鉆孔中片石沒(méi)有得到及時(shí)處理，造成卡鉆問(wèn)題；三是鉆頭掉入井中沒(méi)有得到及時(shí)處置，造成鉆進(jìn)問(wèn)題。針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行老化、破損主繩更換，下鉆之前也要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，達(dá)到規(guī)定后才能使用，同時(shí)要注意用小沖擊鉆進(jìn)，等壓實(shí)后才能正常鉆進(jìn)，避免鉆頭進(jìn)尺太大而被壓碎。

2.4.4 混凝土流失

造成這種問(wèn)題主要原因是：在灌注混凝土?xí)r候，其橫向壓力超過(guò)泥漿橫向壓力，從而將泥漿混凝土擠壓到溶洞之中，造成混凝土損失，甚至造成斷裂。為解決這些問(wèn)題，在特殊施工工藝中，保證混凝土輸送連續(xù)性，從而實(shí)現(xiàn)一次灌注樁成形。在灌漿時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)增大管道深度，一般不小于3m，并對(duì)灌漿樁混凝土表面進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，以減少出現(xiàn)滲漏可能性[4]。在混凝土澆筑完畢后，還應(yīng)在1～3個(gè)小時(shí)內(nèi)反復(fù)測(cè)定樁頂標(biāo)高，若出現(xiàn)較大沉降量，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注，以提高成樁效果可靠性。

2.4.5 鋼筋籠

造成這一問(wèn)題原因是：鋼筋籠在下落時(shí)未考慮到溶洞環(huán)境，造成鋼筋籠卡殼現(xiàn)象。針對(duì)這一問(wèn)題，在具體處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)溶洞情況，將鋼筋籠慢慢放入，若有卡殼現(xiàn)象，可采用多次抬升緩慢下壓方法使鋼筋籠下沉，以防止鋼筋籠被卡死。如還不能松開(kāi)，那就慢慢抬起，確認(rèn)被卡住位置，然后采取相應(yīng)措施，然后慢慢放下，以此才能保證鋼筋籠的安全[5-6]。

結(jié)語(yǔ)：

綜上，文章以高層建筑地基基礎(chǔ)溶洞處理分析進(jìn)行研究。做好各種施工前準(zhǔn)備工作首先，在進(jìn)行樁基施工之前，要召集有關(guān)鉆機(jī)與施工管理人員，開(kāi)一次技術(shù)會(huì)議，將一些具有操作性工程項(xiàng)目施工方案發(fā)給大家；其次，就是在溶洞樁基附近，準(zhǔn)備一些片石、粘土與部分水泥。同時(shí)，要對(duì)巖溶地區(qū)做一次全面調(diào)查。隧道工程是比較隱秘工程，一旦遇到巖溶，就會(huì)給工程建設(shè)造成很大困難。任何環(huán)節(jié)疏忽，都有可能導(dǎo)致工程坍塌、漏漿、鉆進(jìn)等事故，影響工程整體建設(shè)，同時(shí)也會(huì)影響工程使用壽命與安全。