施工过程中遇到溶洞的处理措施
关键词：土洞,溶洞,注浆,施工质量
1工程概况
该工程位于广州市白云新城B-03地块。建筑物一栋，总建筑面积83958m2，其中地上51379m2，地下32579m2;地上9层，地下3层，建筑高度48.5m。桩基础采用预应力管桩。
2地质情况概述
根据勘察报告、超前钻显示，本次勘察80个钻孔中，在勘察孔深范围内，有23个钻孔遇到大小不等的36个溶洞，土洞1个，见洞率为28.8%。其中13个承台区域下部发现岩洞或土洞存在。
3溶洞加固处理
本方案根据超前钻报告确定要处理岩洞的大小，对全充填型土洞采用袖阀管注浆处理;对半充填型土洞采用低标号水泥砂浆钻孔填充与袖阀管灌浆固结处理。
4施工部署和施工顺序
4.1施工部署
注浆首先从基坑周边的溶洞开始，形成一个外封闭的状态，然后再施工位于场地中部的溶洞。
4.2全充填型土洞施工顺序
5施工方法和工艺
5.1施工方法
5.1.1孔位布设
(1)钻孔分—序孔(8m×8m)、二序孔(4m×4m)、三序孔(2m×2m)三种。
(2)一序孔施工全部全孔取芯，准确判定需 加固岩洞的埋深、厚度、边界、充填情况，以便采用不同的施工顺序施工。
(3)二、三序孔既是灌浆孔，又是检查孔和出气孔，以便于灌浆过程中减少润内气压，加速浆液洞内充填达到加固施工的效果。
5.1.2钻孔布设具体方法
(1)以“隔三跳三”的方式布孔，在探明存在岩洞的地质钻孔的中心点位置处的先确定1个—序孔，以该点为中心沿纵，横向每隔三个孔便是1个—序孔，间距为8m×8m，呈正方形网格状。施工—序孔时采用从中心向外渐次推进，—边施工，一边判定洞体边界(结合剖面变化判定)，根据判定结果确定是按网距，还是按网距的一半向外施工“外跳一序孔”。当外跳—序孔未见到洞体时，要回跳内插一序孔，孔距为一序孔网距的一半，即4m;
(2)在一序孔8m×8m网格中心布设二序孔，网距4m×4m;
(3)二序孔网格中心布设三序孔，网距2m×2m，见钻孔布设示意图：
5.2施工工艺
注浆孔采用地质钻机成孔、套壳料封孔、袖阀管进行注浆。注浆压力符合设计要求，注浆必须至最远端的钻孔冒浆为溶洞充满，钻探和溶洞处理注浆按照设计要求，需完全覆盖承台范围。
5.2.1袖阀管构造
袖阀注浆管为每节长4m、直径48mm的硬质塑料管，它是由钙塑聚丙烯制
造而成。注浆管内壁光滑，接头有螺扣，端头有斜口。注浆管分为实管和花管两种，实管上未开设溢浆孔，花管上每环开有8mm的溢浆孔12个，每组小孔间距30cm，在溶、土洞顶上采用实管，在溶洞土洞体内采用花管。在溢浆孔外部紧紧地套着抗爆压力为4.5MPa的橡皮套，橡皮套在灌浆过程中起到逆止阀门的作用。
为防止橡皮套上下错位，可在橡皮套两边焊以定位环圈，其直径约5mm左右。袖阀管不应有较大的弯曲，其内壁必须圆滑，橡皮套应紧贴花管。袖阀管如图所示：
袖阀管剖面示意图
注浆时采用双塞注浆芯管，通过注浆压力的使得两堵头与花管密贴，以达到分段注浆的效果。
5.2.2注浆参数
根据注浆材料及地质条件，通过试注浆对各项参数进行修正。
5.2.3灌浆设备的选型
注浆机设置回浆管路和溢流阀，在设计范围内可调节注浆压力，当工作压力超过设计压力时，溢流阀会自动开启，油缸停止工作，起到安全保护作用。
浆液搅拌采用自制的500L快速搅拌筒，转速250r/min，制浆量为6m3/h。
灌浆管采用φ32×2.5无缝钢管和φ32五层钢丝编织胶管，工作压力为9Mpa。
5.2.4施工工艺
(1)测量放线
放出注浆孔位，并用木桩做好孔位标识。
(2)钻孔
选用XY-100型钻机，针对较软土层采用合金钻具回转钻进方法成孔，针对硬土层和破碎岩层采用风动潜孔锤冲击钻进。钻孔过程中采用泥浆循环护壁成孔，成孔后须立即清孔。
(3)泥浆配置
护壁泥浆采用膨润土干粉造浆，配置好的泥浆储存在泥浆罐内。配置泥浆性能指标如表2所示。
(4)浇注套壳料
在孔内用套壳料填充，以防止注浆时返浆;注浆管顶部加上闷盖，以防止杂物和钻孔过程中的泥浆流入注浆管。套壳料配比如表1所示。
配置好的套壳料应有以下特性：
①、适宜的力学特性，高强度的套壳料对防止浆液串冒是有利的，但不利于开环;低强度套壳料有利于开环，却容易使浆液向上冒窜。
②、收缩性要好，凝固后不致于和袖阀管脱开。
③、脆性较高，以增加开环后的破碎程度。
(5)安设注浆管
根据注浆要求，在溶、土洞顶板以上的部位用实管，在溶、土洞内使用花管，注浆管底部加下闷盖;
将实、花管根据要求连接后，沿钻孔下到洞体底板灰岩。
止浆系统由皮碗式止浆塞、花管、宝塔头和管堵组成，止浆塞必须采用双塞系统，而且一套塞子只能包含一环灌浆孔。
(6)水泥浆浆液配置
根据预配置浆液的体积，按水灰比计算出所需的普通水泥和水的用量;
在搅拌机内加入计算好的用水量(应提前标好画线)，边搅拌边加入计算好的水泥用量，搅拌均匀后倒入储浆桶内备用。
(7)灌浆
待套壳料养护2～3d后进行开环。开环时注水进行试验，以检查注浆管路是否正常和判断地层的吸浆能力等，并防止堵管。
注浆时根据搅拌桶的容积和浆液流量确定注浆量，在搅拌桶中配好浆液、测定体积后再将浆液输入注浆池中，注浆池直接与注浆泵相连。注浆时再通过压力表和浆液流量来控制注浆量。另外，通过计量现场水泥用量，也是掌握注浆量的有效措施。一般先期注浆孔的注浆量大于后期孔，外围注浆孔的注浆量大于内部孔。
开环时应注意以下情况：
①、套壳未破坏前，泵压随时间而增大，流量则始终为零;
②、套壳破坏后，泵压骤降。这种情况下，即便开环压力较大，也不会给受灌浆地层带来危害;
③、当继续施加泵压时，流量与压力的关系接近无套壳时地层的吸浆情况，因此在较小的压力下，就能产生较大的注入量。
采用BWH100型注浆机注浆：另详注浆机的使用规程。
(8)注浆顺序
注浆顺序采取由外到内约束-开放型方式，即先注溶、土洞最外侧后注内侧，隔孔交替进行，以控制浆液扩散范围，保证注浆效果。
灌至注浆压力后灌入量小于1～2/L稳压15min为止。
(9)注浆口封口
检测合格后，用水灰比为1：1的水泥浆液灌注袖阀管，对注浆钻孔进行封孔。
(10)注浆口标识
对注浆口插入短钢筋，高出地面30cm，绑扎红色绸布标识。
6施工质量措施
(1)孔位平面误差不得大于100mm，孔斜小于1%。
(2)溶洞处理时，速度稍微放慢或者稍停一段时间，可促使片石和粘土的固结，以利于固壁。
(3)袖阀管花管长度要根据探明加固体的厚度确定，下管位置要准确，尽可能安置在钻孔中心。变形、丝扣损坏的袖阀管不能使用。
(4)浆液配制严格按配合比，灌浆体浆需充分搅拌均匀，在灌浆过程中要缓慢搅拌，用比重计测得浆液浓度，配合比误差≤5%。
(5)灌浆时，地表要设置3～5个水推观测点进行监测，不允许地面产生裂缝与抬升情况。一旦出现，要及时降低灌浆压力，做到动态施工.
(6)严格执行边施工，边自检的质量保证技术措施。灌浆段分段长度为1.0～2.0m，开环压力为0.3MPa，灌浆压力0.2～0.6MPa，灌浆速度顶底界15～20L/min，其他部位20～30L/min。
7质量验收
7.1质量检测
采用钻芯法进行检测，随机在各注浆孔相间中心选择布置监测点。主要检查溶洞填充物胶结情况和裂隙填充情况、检测钻孔泥浆是否漏失，检测要求：1、洞应全填充，抽芯检测采芯率应达到95%; 2、全填充溶洞填充物标准贯入击数不少于8击;3、检测钻孔泥浆不漏失;4、必要时进行压水试验。
7.2质量验收标准
(1)土洞处理结果：要求洞内填充密实、稳定，要求达到土洞不再发育;
(2)检测时间：注浆结束后28天。
(3)检验方法及其检验指标：检验方法采用标准贯入试验;检验指标：注浆半径0.5m范围内，每孔平均标准贯入试验击数不低于5击。
(4)检验数量：每个洞体1～3个点。
8结语
基础施工受复杂地域、不良地质影响很大，溶洞地区的更是对桩基础施工带来严重阻碍。通过本工程的实践，我们认为：采取注浆加固是对付溶洞有效、经济、合理的施工技术措施，确保了本工程桩基础施工质量。
参考文献
[1]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202-2002,中国计划出版社,2009
[2]《建筑地基基础设计规范》DBJ 15-31-2003,中国建筑工业出版社,2003