地基处理工程施工设计方案

本施工方案编制依据：

1、«建筑工程手册»一九七四年

2、«地基处理设计规范»（GBJ-93）

3、«广州新白云国际机场飞行区详细勘察工程物探报告»

广州地质勘察基础工程公司

4、«广州白云国际机场迁建工程场道项目地基工程设计»

第二部分民航中南机场设计研究院

5、«粉煤灰利用手册»中国电力出版社1997.07

第一章工程概况

广州白云国际机场迁建工程为广州市重点工程，已于2000年3月全面开工，经由广州地质勘察基础工程公司作的飞行区详细勘察工程物探报告中获知：场区上覆为第四系地层主要为粘性土，广泛分布中上碳统壶天群和下石炭石蹬子段灰岩，土洞、溶洞颇为发育，属极强溶岩区。

1、经钻孔揭露的溶洞14个，其中最大溶洞洞高7.2m。

2、经钻孔揭露的土洞53个，其中洞高大于5.0m的22个，最大土洞洞高23.5m，顶板埋深仅9.6m。场区发现的土洞、溶洞的密集区共67个，土洞溶洞密集区内土洞、溶洞极为发育，其中的土洞、溶洞个体的顶底横宽各不一致。

经民航中南机场设计研究院对此土洞、溶洞进行综合评估：飞行区土洞发育较多，且稳定性较差，在场道工程建设中是一个不可忽视的不良地质现象。因此，应在进行机场地基设计施工时针对不同情况采取必要的技术措施。

针对此情况，我公司专业技术人员汇同建设单位现场负责人，于2000年6月上旬对飞行区进行了详尽的现场勘察，同时对设计院提出的土洞、溶洞地基处理方案进行了充分研究，并结合我公司多年的地基处理施工经验，拟对新建白云机场飞行区地下的土洞、溶洞采取钻孔压注水泥砂浆工艺进行处理，充填土洞、溶洞空隙，并达到一定密实度和承载力，同时对洞内不良土质进行加固以保证飞行区地基基

础承载力和稳定性。

第二章地质状况

一、场区工程地质状况

场道区地处广花盆地的北部边缘，地面平坦，高程一般在10~13m 之间，主要为水稻田、果园或旱地，有少量鱼塘分布于西跑道的中部。场地内土源区为低矮的小丘，植被较发育，场地覆盖层主要为耕植土、粉质粘土、砾砂，总厚度一般在25m以内，覆盖层一般饱和含水，场区土层自上而下，划分6层，见下表：

各土层主要物理力学性质指标详见设计说明。

二、土洞、溶洞剖面物探解析：

第三章场区存在的主要不良地质现象

根据初步勘察和详细勘察资料，场区存在主要不良地质现象如：土洞、溶洞；膨胀土和淤泥、淤泥质土透镜体。本方案主要考虑对土洞、溶洞的处理措施。

如地下灰岩遭受强烈溶蚀作用，即发育溶洞，当溶洞与基岩面以上土层之间连通时，地下水的作用将部份溶洞的上方覆盖砂土带走，发育成土洞。

一、土洞、溶洞的分布

飞行区的岩溶（土洞、溶洞）主要发育于东、西滑行道的中部、南部和站坪区，飞行区其发现土洞53个，溶洞14个。（详见飞行区土洞、溶洞平面分布图）洞体顶板埋深9.6m~34.5m不等。

二、土洞、溶洞的规模

详见土洞、溶洞物探解析。

三、土洞、溶洞可能造成的危害

岩溶地面塌陷是稳定的主要问题，其危害到今后飞行区地坪的安全，若有闪失，将对机场运行带来重大影响。飞行区地处岩溶发育区，为消除隐患，预防岩溶地面塌陷的形成，保持场道地基的稳定，必须对地下土洞、溶洞进行地基处理。

第四章地基处理施工方案

一、设计院对土洞、溶洞的评估和预测

根据钻探和物探查明土洞、溶洞的成因、埋藏深度、洞体规模等详细资料，在岩溶塌陷的处理上应首先进行稳定性分析，然后再根据具体情况采回回填、堵塞及钻孔灌浆等方法加以处理。由以下三种方式对岩溶地面塌陷进行预测：

1、根据土洞、溶洞顶板的埋藏深度(即覆盖层厚度H)进行预测；

2、根据土洞、溶洞的洞体高度进行预测；

3、根据洞体顶板的完整性和密实性，洞体顶板厚度与洞体最大宽度的比值关系进行预测。

总结土洞、溶洞处理判别原则，得出综合判别结果如下：

土洞处理是否判别一览表

二、土洞充填加固机理、效果分析

1、根据土洞勘察结果统计表可以看出，在地下存在的大量土洞中绝大部分内部存有软塑、流塑状粘性土，伴有卵石、砾砂，多为均质体。其属于不良土质，必须加以处理，故若采取灌砂充填，应及时钻孔注浆，使水泥浆充分加固洞内原有不良土质，避免土洞在灌砂后可能产生的进一步发育。

2、根据灌砂资料显示：砂体相对密度大于0.7，其轻便N值可达到30左右，且有灌砂过程中单冲水，而无外压，难于达到理想效果。鉴于本次工程的现场情况，(土洞在地下埋深20m左右，且土洞内有杂质)宜采用有一定强度的水泥砂浆压注，对洞体进行加固，使洞体被充填后，土洞内整体强度和承载力得到提高。

3、针对土洞处理的三个要求：即(1)、充填土洞空隙；(2)、充填后达到或大于相邻土层承载力；(3)、对土洞内原有杂质中心加固。我们在采用钻孔压注水泥砂浆的措施时，好考虑用粉煤灰来替代细砂，同样可以达到加固效果。

粉煤灰材料尽量选择粗灰、高钙，并应作现场土工试验来指导施工。

三、成孔灌砂、补浆与钻孔压注水泥砂浆方案介绍

1、成孔压砂、补浆处理土洞方案简述

在需处理的土洞地面范围内，第一次序：均匀布置“振动沉管注砂孔”φ500，呈梅花形，孔距4m，孔深至洞底，分段灌注砂，充填、提管并振实挤密，直至洞体顶面标高。第二次序：钻注浆孔φ50，孔距4m，与灌砂孔相间布置，分段进行袖管分层注浆，直至洞体顶面标高。

2、钻孔压注水泥砂浆处理土洞方案

A、工程特点：

(1)、本工程在广州郊区广花平原地区，方圆近9.4平方公里，拟处理的土洞、溶洞分散在各处，给集中钻孔、注砂带来困难。

(2)、迁建机场工程处于开工初期，现场无水、电设施。土洞、溶洞处理施工必须由现场水塘、沟河中取水，用电必须由大功率柴油发电机组供电。

(3)、暂定工期六个月，施工期正值广州夏季，气候条件十分恶劣，应充分重视炎热的气候给施工带来不利影响。

(4)、由于场区内土洞、溶洞分散各处，现场施工便道，材料堆场不够齐全。总计9.6万m3的空洞，所需细砂近10万吨，则每天进砂550吨。本工程应特别重视材料进场的合理安排。

B、拟定技术方案的原则

(1)、工艺应满足质量要求，达到设计标准。

水泥砂浆配合比如下：

细砂:水泥:水:陶土粉＝1000:100:660:10(重量比：kg)

浆液水灰比0.6，保证其可灌性，浆液试块无侧限抗压强度达到0.5～0.1Mpa，洞体加固承载力达到18T以上。

(2)、方案实施应充分考虑到现场可操作性

φ71灌注孔可用多台小型钻机成孔(G－2A型)；水泥砂浆采用砂浆泵或液压注浆泵(SYB－I型)进行压注；拌浆系统拟在现场砌筑泥浆池搅拌。

(3)、经济性

在质量保证，工艺适当的前提下，应充分降低工程造价，减少建设投资。土洞、溶洞处理造价主要由成孔、水泥砂浆材料和现场水电、设备、人工及管理费组成，小型钻机成孔费相对较低，细砂或粉煤灰