灌浆技术在桩基工程溶(土)洞处理中的应用

'·注浆技术·灌浆技术在桩基工程溶(土)洞处理中的应用·薛炜张维欣杨元龙古伟斌(中科院广州化灌工程有限公司广州510070)摘要综合应用钢花管及袖阀管的灌浆工艺，采用了砂浆、水泥浆等复合浆液配方，有效地处理了含有不同充填物的溶(土)洞，为桩基在岩溶发育地区的应用提供了保证，施工中取得了较好效果。关键词灌浆技术溶洞处理桩基工程中图分类号U443．15文献标识码B文章编号1009—4539(2011)09—0047—031引言2工程概况桩基础工程施工过程中，桩基范围内或桩端广州花都区某大型房地产项目位于花都区东持力层若存在溶(土)洞或地层塌陷等局部突变情侧，建筑面积总计138000m，一期高层建筑有12况，常常给桩基施工带来很大困难，各类桩基事故幢，场地主楼地面以上16～29层，高度51．850～时有发生，特别是在灰岩、白云岩类地区，地层中96．700rfl，一层地下室。整个建筑由塔楼与裙楼组广泛分布有溶洞、土洞，岩溶塌陷在此类地区较为成，塔楼基础原设计为冲孔桩+承台基础。由于地普遍，岩溶塌陷严重时可造成施工事故，甚至导致层中大量溶(土)洞的存在导致冲孔桩施工非常困地基失稳直接威胁建筑物安全和生命财产安全。难，进展缓慢。为了解决桩基施工遇到的难题，设如何处理岩溶地区存在的溶(土)洞，以确保桩基计变更为先对溶(土)洞采用灌浆技术进行处理，再工程的质量和整体工程的安全，成为工程界的改用夯扩桩+筏板的基础结构形式。难题。收稿日期：2011—06—20表4不同流速下沥青灌浆堵漏模拟试验结果仍达到了70％以上。由于堆石体长度仅1In、渗序号水流流速灌前水深堵漏时间灌后水深浆液留存备注径短，实际灌浆过程中，堆石体渗径长，出水口有／(rh·s一)／c133．／e反滤保护，浆液的留存率应大于室内模拟试验10．51433295水从堆结果。21．O1643286石体顶31部漫过5结论与建议．52063275(1)试验研究的改性沥青灌浆加热温度低、能改性沥青灌浆堵漏模拟试验结果表明，沥青耗少，适合于大孔隙的灌浆堵漏。浆液灌人渗漏通道后，遇水不分散，与水接触的表(2)研究的沥青灌浆施工工艺简单，灌浆管路面能迅速凝固成团，具有很好的整体抗冲性，对封无须预热和清洗，减少了施工工序，具有较好的推堵渗漏通道效果显著。当水流流速较小时(流速广应用价值。小于0．5m／s)，浆液基本上都留在了堆石体的渗(3)建议对加人填料的沥青胶浆灌筑设备及沥漏通道内，当流速达到1．5m／s时，浆液的留存率青与水泥浆的联合堵漏作进一步研究。铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOL0GY2o11l9l4-} ·注浆技术·部土层的承重时，便出现成片、成带的地表塌陷，从3工程地质条件而给地面建筑物造成安全隐患。因此，溶(土)洞的3．1地层情况存在对建筑物的危害较大。根据岩土工程勘察报告，地层地质条件如下：4．2灌浆处理的目的及原则(1)素填土、耕植土：平均厚1．26m，主要为黏对土洞处理的目的是使土洞的空腔能填充密性土、粉土，湿、松散。实，充填物能够与周围土体固结成具有一定强度的(2)冲积层：平均厚13．0m，主要由粉质黏土、中一个整体，且要阻止现有土洞继续发展。对溶洞处砂、砾砂、淤泥层组成，软塑或可塑，松散～稍密状。理的目的是通过灌浆充填抑制其进一步发展，切断(3)残积土层：主要由粉质黏土、黏土层组成，洞体与地下水、溶蚀水的联系，防止溶蚀水、地下水系由石灰岩风化残积而成，平均厚3．60rl_，多可塑与上覆土层的相互作用，进一步产生土洞，消除对状，局部呈硬塑状，普遍含有较多母岩碎屑碎块，局建筑物安全潜在的威胁。部相变为粉土，遇水宜软化。由于溶洞存在溶隙、溶槽等，往往与上覆层相通，(4)石炭系石灰岩层：广泛分布于场地，岩性主洞体中多含有一定的充填物，根据不同的溶(土)洞要为石炭系下统石磴子组石灰岩，平均层厚充填情况，采用不同的工艺、不同的材料配方、不同的4．36m，微晶一隐晶质结构，中厚层状构造，矿物成灌浆机理(如渗透、充填、挤密、固结、止水等)进行处分主要为方解石，含泥质及炭质。岩质坚硬，岩体理，其目的是：(1)堵截溶(土)洞内的流水；(2)充填闭合性裂隙较发育，铁锰质充填，部分岩芯显示在充足必须充填的部位；(3)有效利用洞内原有充填物，土层交界处有溶蚀现象。使灌入的浆材能够有效地与之结合，使其成为一个能3．2构造情况满足使用要求的固结体，消除或有效地降低隐患；(4)该场地位于广花复向斜岩溶盆地核部地带，场合理使用浆材，提高有效固结率。地外有北东向区域性断层通过，场地内有两条隐伏当前溶(土)洞处理主要有如下几种方法：挖填、断裂带通过。灌浆、梁板跨越等。但挖填只适用于埋深较浅的溶3．3溶(土)洞情况(土)洞，而灌浆处理可有效处理各种条件下和不同本场地岩溶发育，钻孔见洞率达37．7％。在揭类型的溶(土)洞，梁板跨越可有效地减少局部地段露溶(土)洞的钻孔中，单层溶洞洞高为0．3O—的溶(土)洞造成的危害。本工程主要采用了灌浆的l2．70tTrl，平均洞高2．86m，部分钻孔有串珠状溶洞方法处理地层中存在的溶(土)洞，同时采用摩擦桩存在；土洞普遍分布于岩面凹陷处，与溶沟、溶槽和+筏板基础，消除了溶(土)洞对建筑物的潜在威胁。漏斗岩溶形态有关，土洞洞高为1．40～9．20r1]，平4．3灌浆设计均洞高5．66m。大部分溶(土)洞有填充物充填，填本工程主要是在溶洞区间隔采用钢花管+袖充物主要是软～流塑状黏性土及饱和松散状石英阀管的灌浆处理，钢花管主要灌筑粗颗粒的灌浆材质砂土，少数土洞见溶蚀明显的石灰岩岩块。料，袖阀管灌筑细颗粒的浆液；钢花管灌浆主要起充填作用，袖阀管主要进行补灌，针对岩面或渗透4溶(土)洞灌浆设计较小的部位进行灌筑，以满足充填饱满、渗透距离4．1溶(土)洞的形成过程较大的要求。岩溶区溶洞的发育过程，本质上是水对碳酸盐4．3．1孔位布设岩的溶解作用，含碳酸盐类岩石在地下水的长期侵在已探明的溶洞地面范围内布设灌浆孔位，钻蚀溶解下逐渐发展成溶洞。若基岩在与土层的接孔深度为钻人完整基岩3m。考虑充填物料的扩散触面附近存在开口面向覆盖层的溶洞、溶隙或断裂能力、已探明孔洞的情况以及洞高等因素，灌浆孔裂隙，在地下水的长期浸泡和溶洞吸渗等相互作用半径为2．0m的3个孔为I序孔，半径为4．0tT1．的3下，逐渐形成土洞。随着地下水水位的波动或者动个孔为Ⅱ序孔，I、Ⅱ序孔呈梅花形布置。另外半水的作用以及人工抽排地下水，都会导致洞顶土体径为l一2。0m的一个孔为抽芯检测孔。孔位布置的剥落，向上呈拱形扩展，当拱顶薄到不能支撑上如图1所示。48铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2011f9J ·注浆技术·序孔与Ⅱ序孔施工过程中追踪浆液的流向，以指导灌浆工艺及走向，以便准确确立使用的浆液配方及对出现的特殊工程状况(如灌浆量过大、溶洞水流需采取截流措施等)采用适宜的施工工艺。4．3．5灌浆结束标准0灌浆孔(1)钢管灌浆结束标准：通过灌浆压力和灌浆国祥勘孔流量双参数控制，在0．5—0．7MPa的灌浆压力下或●出气孔注入量<2～6L／rain，稳压5rain。(2)袖阀管灌浆结束标准：通过灌浆压力和灌图1灌浆子L位布置示意浆流量双参数控制，在0．8～1．2MPa的灌浆压力下或注入量<8～10L／rain，稳压5rain。根据溶(土)洞高度及灌浆情况，在已灌浆处理5施工过程本工程共处理含溶(土)洞的场地面积为96000in，共灌入水泥12000t，砂5000In，以及大量其他辅助材料。在有限的工期内，完成了大面积的溶(土)洞处理，解决了桩基础施工的难题，取得了较好的经济效益。6效果检测检测部位设置于两个灌浆孑L位之间，满足28d龄期，每栋塔楼抽检1～2个点。对溶洞、土洞处理后图2所示。的检测标准以标贯试验为主，主要检测溶洞灌浆处理4．3．2灌浆参数后的地基承载力；以抽芯检测为辅，检测溶洞、土洞填钢花管的灌浆压力为0．3—0．7MPa，袖阀管灌充的密实性、饱满度，检查芯样的完整性及充填物本浆压力为0．4～1．2MPa，具体根据灌浆情况进行调身的强度，并检测钻孔时掉钻、漏水情况等。整控制。砂浆泵流量120～130L／rain，泥浆泵流量检测结果表明全部钻孔没有发生掉钻、漏水情15—25L／rain。况，芯样基本完整，不存在未充填的大空洞，溶洞内4．3．3灌浆材料的充填物标准贯人试验达到12～l7击。本场地的溶(土)洞非常发育，钻进时普遍出现掉钻和漏水情况。进一步分析溶(土)洞的充填类7结论型，主要有3种类型的溶(土)洞：(1)无充填物的溶针对大面积且不同类型的溶(土)洞采用不同洞。(2)充填物为砂的溶洞和土洞。(3)充填物含流的灌浆工艺进行处理，可达到充填溶(土)洞提高地塑状黏土的溶洞。针对不同类型的溶(土)洞采取不基承载力的目的，技术可行，经济合理。本工程的同的灌浆材料进行处理：对于无充填物的溶(土)洞，实践对类似桩基础工程在岩溶发育地区的使用具主要以水泥、砂等材料进行灌浆充填；对于充填物为有重要的参考价值。砂的溶洞和土洞，主要采用水泥、粉煤灰、膨润土等材料进行灌浆处理；对于充填物为流塑状黏土的溶洞，参考文献主要采用水泥、砂、粉煤灰等材料进行灌浆处理。1万志清，秦四清，李志刚，等．土洞形成的机理及起始条件4．3．4灌浆工艺[J]．岩石力学与工程学报，2003(8)灌浆施工采用先灌外围，再逐步向内围的灌浆处2刘之葵．岩溶区溶洞及土洞对建筑地基影响的研究[D]．理工艺，且周围按I序孔和Ⅱ序孔间隔钻孔灌浆。在I长沙：中南大学，2004铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2D"f9J49'