岩溶、土洞地基处理施工实例

& !’(( 素混凝土桩施工
非土洞范围的搅 拌 桩 桩 顶 ， 设 计 增 加 * $ 长
!*++ 的素混凝土桩加强。施工中有部分搅拌桩因
地下水渗入的干扰，尝试进行水下混凝土灌注， 但由于成孔小，灌注不理想。最后采用 类 似 树 根 桩的形式进行浇灌： （! ） 泥浆和清水对桩孔进行清洗； （ %） 桩 孔 中 放 入 !%+ $$ 铁 管 作 为 注 浆 管 ， 然后往桩孔倒入碎石，用钢筋抽插使碎石密实，
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广州建筑 !"#$!%&’" #()&*+,)+"(, !""# 年第 $ 期
并不断往注浆管注入清水，清水溢出的同 时 ， 将 碎石清洗干净； （ -） 碎 石 填 满 至 孔 口 后 ， 用 水 灰 比 .10 的
评价、对比选出合理的地基方案。此外 ， 在 考 虑 整体支承上部荷载的方案时，应重点处 理 顶 板 很 薄的溶洞。 （7） 土洞、溶洞的地下水具有流动性，在选 择地基方案时，应特别注意水泥浆可能 被 稀 释 或 带走，影响构件的形成或削弱构件强度的情况。 （0） 地基处理时，回填中砂使土洞、溶洞的 空隙填充均匀、密实，有一定的难度， 主 要 靠 施 工方案的可行性和操作队伍的经验来实现，因此， 施工队伍的选择是非常重要的。
" 地质条件
该工程场区位于广花高速公 路 庆 丰 收 费 站 附 近，地处丘陵 ! 洪冲积地带。从初步地质钻探资料 反映，场地内基岩以石炭系灰岩为主，局 部 为 炭 质页岩，并存在溶洞等不良现象。 场地地层自上而下分别为： 人 工 填 土 层 ， 耕 植土，第四系冲积层（由淤泥、中砂、淤泥质土、 粉砂、砾砂、细砂、粉质粘土、粘土等构成） ，全 风化、强风化炭质页岩、中风化、微风化灰岩。 其中全风化岩带厚度变化较大，从 "#!$$%$#，顶 面 标 高 &"%"’# !&("%)*#。 强 风 化 岩 层 厚 (%*# !
78
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图#
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现场土洞、溶洞分布图
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图 $ 土洞钢管桩
-= ? 试验曲线
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图 % 水泥碎石加强桩
-= ? 试验曲线
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何晓斌：岩溶、土洞地基处理施工实例
! 土洞、溶ຫໍສະໝຸດ Baidu的充填施工
回填中砂使土洞、溶洞的空 隙 填 充 均 匀 ， 密 实，需要解决的问题有钻孔的位置、间距；钻 （成）孔的方法；并如何做到充盈饱满。施工时采 取了以下方法和措施。 （! ）在土洞平面范围约 !"# $ 钻一个 !!&’ 的
8
3><22 7 之间，洞高 2<9=1<9 7 不等，顶板岩石厚度
小，仅为 2<32=3<62 7，多数小于 2<9 7。洞内充满 地下水，含少量粘粒。而土洞均位于岩面之上， 埋 深 在 ><22=3;<:2 7 不 等 ， 洞 高 3<32=;<;2 7， 洞 内充满地下水，并充填流动状泥砂混合物 ， 部 分 钻孔中见腐殖质、灰岩碎块。在深层搅拌 桩 施 工
参考文献
-210345 普硅水泥浆进行灌注，使浆液均匀上冒，
直至从桩孔溢出浓度与进入时相同的水泥浆为止。
!" 体会
（6） 在广州市的北部白云区石井、江村、同 德围一带存在着类似本工程的地质情况， 工 程 的 地基处理有很多成功的实例。处理的方法很多， 如可以采用振冲碎石桩，水泥粉煤灰碎石 桩 ， 夯 扩桩，锤击、钻 （冲）孔灌注桩 （用钢护 筒 穿 过 溶洞） ，人工挖孔桩，以及预应力管桩，深层搅拌 桩地基加固等。 （ 2） 在 溶 洞 地 区 的 地 基 处 理 必 须 慎 之 又 慎 。 这类工程，在地质资料详尽的情况下，可 以 通 过
" 地基处理后测试结果
经过以上处理，在最后的 压 板 试 验 中 ， 多 个 试 验 点 均 满 足 设 计 特 征 值 为 822 /-0 的 要 求 。 图
8、图 1 的 -=? 曲线可以反映该地基处理是满足设
计要求的。其中图 8 是土洞范围内的搅 拌 桩 加 钢 管桩试验曲线，图 1 是水泥碎石加强桩曲线。
1++ $$，桩长约 2-!!$，支承于砾砂层、中砂层
（砂层厚度不少于 * 倍桩径）或石灰岩面。搅拌桩 按 不 同 的 土 层 采 用 不 同 的 掺 入 比 ： 砂 层 为 !(, ， 粉质粘土层 !’, ，淤泥层 %%, 。深层搅拌桩按土 洞处理前后分两个阶段施工，第二阶段 在 土 洞 处 理完成 *-2 天后进行。虽然第二阶段的深层搅拌 桩在灌了水泥浆的中砂充填层内施工， 但 由 于 水 泥加固砂、土的物理化学反应与混凝土 的 硬 化 机 理不同，水泥的水解和水化反应完全是 在 具 有 一 定活性的介质—砂和土的围绕 下 进 行 ， 其 硬 化 速 度要比混凝土慢，所以搅拌桩的钻头可 以 穿 过 水 泥经过硬化一个星期时间处理好的土洞 ， 进 入 设 计指定的持力层。
! 工程概况
某工程位于广州市白云区内 ， 是 一 个 以 住 宅 为主，集商业、娱乐综合建设的小区。有 多 幢 单 层、低层及多层建筑物，最高为十层住宅楼。
裂隙水的联系。有部分砂层直接与基岩 接 触 ， 孔 隙水与岩溶水、裂隙水水力联系密切。
# 岩溶、土洞地基处理的特点
岩溶，是喀斯特地形的一 种 形 态 。 它 是 可 溶 性岩石在地下水的溶 （侵）蚀下，产生的像 钟 乳 石、石荀、石柱、溶洞等特殊地质现象；而土 洞，是有覆盖土的岩溶发育区，在特定 的 水 文 地 质条件下，使岩面以上的土体流失而形成的土 穴。土洞是岩溶地区的一种伴生现象。 岩溶、土洞给建筑工程的 地 基 处 理 带 来 一 定 的难度。因为一是岩溶面标高起伏差异 大 ； 二 是 形成岩洞的位置、大小变化不一，且无 一 定 的 规 律，有些在同一垂直面上可能有两个以上的岩洞， 各岩层风化程度也错综复杂；三是各溶 洞 的 连 通 性难以评估，地下水的变化也使得地基处理复杂； 四是土洞由于比岩溶发育更快，情况更难以判断。 因此在岩溶地区建造建筑物应十分慎重 ， 高 层 建 筑更应慎之又慎。
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45 钻 孔 的 土 洞 分 布 范 围 小 ， 平 面 面 积 约 为 6 78； 489 钻孔的土洞范围稍大，约为 39 7 ；4: 钻孔为
8
土 洞 、 溶 洞 分 布 区 ， 范 围 较 大 ， 面 积 约 82 78；
48; 钻孔也是溶洞、土洞分布区，呈长条形，范围
更大，面积约为 5: 7 。这些溶洞的埋深在 33<82=
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场地地下水主要赋存于第四 系 冲 积 砂 层 、 溶 洞及基岩裂隙中。粉质粘土及粘土层为弱透水层， 连续性较差，大部分地区阻隔孔隙水与岩溶水、
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广州建筑 !"#$!%&’" #()&*+,)+"(, !""# 年第 $ 期
! 地基与基础处理过程
本文以该小区一幢十层建筑 为 例 介 绍 其 地 基 与基础处理技术。该工程原设计采用了预 制 高 强 预应力混凝土管桩，但施工中管桩被送入土中 12 多米仍未能收桩，有些还不见踪影。在此情况下， 设计经咨询研讨后修改地基方案，改用深 层 搅 拌 桩加固地基，基础改为浮筏基础。 在深层搅拌桩施工过程中出现了土方塌陷，为 了确保工程质量，对地质情况再次钻探勘查。钻探 结果证实，该工程主要有四个大的土洞（溶洞与之 伴生） ，还有个别很小的洞。土洞分布见图 3。其中
过程出现塌陷现象，是由于搅拌桩钻机 钻 穿 部 分 砂层的土洞，砂层、泥层掉落土洞而引起。 钻探确定土洞、溶洞位置后，决定用砂及灌 注水泥浆的方法对土洞、溶洞进行处理 ， 完 成 后 再继续深层搅拌桩的施工，并对部分地 质 复 杂 的 搅拌桩作加强处理。 溶洞和土洞充填处理后，搅拌 桩 施 工 不 再 塌 陷，但在随后的测桩试验中发现部分土洞的搅拌桩 还达不到设计要求，这与土洞和溶洞的 复 杂 性 有 关。此外非土洞范围的搅拌桩，在桩顶 3=1 7 的范 围内，由于是回填土，导致部分搅拌桩成形不够理 想。根据以上的情况，设计决定在土洞范围的搅拌 桩再用 !352 （壁厚 1<: 77）钢管桩加强处理；对 非土洞范围部分成孔不够理想的搅拌桩，在搅拌桩 桩心浇筑 !122，深度为 1 7 的素混凝土桩。
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在浆液中加入适量的水玻璃（速凝剂） ，灌注半小 时后，停止灌注。第二天待浆液有一定强度后， 再进行水泥浆的二次加压灌注。
% 深层搅拌桩施工
深层搅拌桩按一般的两喷四搅的施工工艺， 本工程采用的参数如下：搅拌桩桩径 !##+ ，桩距
钻孔，钻至土洞底部。由于土洞内含有多 种 流 动 性的物质，在灌注中砂的过程中须给这些 流 动 性 物质留一个出口，才能使中砂进入土洞。 所 以 在 距离灌注孔 %"( $ 处钻一个 !!&’ 的排气孔，该孔 将作为下一个灌砂孔。 （ %） 根 据 搅 拌 桩 的 间 距 ， 按 每 !"% $ 一 个 钻 孔，分两个施工次序采用跳钻的形式，每 个 次 序 钻孔的间距为 %"( $。以 )’ 钻孔为例，其钻孔排 列顺序见图 ( ，其中黑色孔为第一次序，白色为第 二次序。
图 " #$ 钻孔跳钻示意图
（ *）根据地质情况，钻孔不 可 进 行 泥 浆 护 壁 成型。但孔壁不加处理，在开钻及灌砂的 过 程 中 会出现塌孔的现象。因而本工程使用钢管 护 壁 成 孔的方案完成中砂灌注的任务。 （ (） 根据进度情况，每次安 排 成 孔 * 个 ， 其 中 % 个为灌砂孔，! 个为排气孔。完成钻孔后，将 漏斗安放在钻孔套管上，进行中砂的灌注 。 下 灌 过程中，用钢筋上下抽插，并往漏斗加少量水， 使中砂不断下落。 （ #）钢管灌下的砂在没有振 动 的 情 况 下 ， 处 于疏松状态，孔隙较大，若不对砂进行固 结 ， 土 洞、溶洞中的地下水会将其带走，再次形成空洞。 鉴于此，灌砂完成后，从钢管附设的注浆 管 中 灌 入水泥浆。为提高浆液的均匀性和稳定性 ， 防 止 离析和沉淀，水泥使用普通硅酸盐水泥， 水 灰 比 为 +"#，并加入水泥用量 %+, 的膨润土。 （&）水泥浆的灌注用 +"’-!"+ ./0 的压强，终 灌时压强要求为 !"# ./0 。由于地质情况复杂，在 灌注水泥浆的时候，出现了浆液大量流失。对此，
$ 钢管桩加固
设计在土洞范围的搅拌桩采用 !!(+ 钢管桩加 强处理。实施中用加强 !++ 型 油 压 钻 机 对 准 孔 位 下钻，终孔要求进入土洞底的灰岩，且 3#++ $$。 钻孔完成后，用钻机钢丝绳将钢管下放至孔底。 钢 管 沿 管 身 每 隔 #++ $$ 开 ( 个 !!+ 孔 形 成 “花 管” ，通过埋设在管中的注浆管，将水泥浆灌进钢 管内，通过管身的 !!+ 孔扩散至管外，增加钢管 桩与搅拌桩的锚固作用。
何晓斌：岩溶、土洞地基处理施工实例
岩溶、土洞地基处理施工实例
何晓斌 （广州建筑工程监理有限公司 广州 $!%%#%）
摘 要：岩溶地区给建筑工程的地基处理带来很大的困扰，详尽的地质勘探是必不可少的。本文通过某
工程地基处理的实例，给从事建筑工程设计及施工的同行一些启示。 关键词：岩溶；土洞；搅拌桩；加固