河湖護(hù)岸施工中溶洞處理技術(shù)與管控策略的研究

葉柳青

（浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310052）

近年來我國各區(qū)域建設(shè)不斷推進(jìn)，包括巖溶地區(qū)。針對(duì)巖溶地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取科學(xué)的溶洞處理措施能夠保證巖溶地區(qū)各方面建設(shè)的穩(wěn)定推進(jìn)，而河湖護(hù)岸工程是相應(yīng)區(qū)域河湖治理的重要工程項(xiàng)目，根據(jù)護(hù)岸結(jié)構(gòu)中的溶洞情況進(jìn)行處理技術(shù)方案設(shè)計(jì)以及溶洞處理技術(shù)操作，能夠保證護(hù)岸結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，在河湖區(qū)域發(fā)生強(qiáng)降雨等極端情況時(shí)能夠?yàn)榉篮楣ぷ鲃?chuàng)造條件。

1 溶洞情況概述

通常根據(jù)溶洞結(jié)構(gòu)情況可以將溶洞分為四種：其一是空溶洞，其二是多層溶洞，其三是大型溶洞，其四為有填充物的溶洞。通常有填充物的溶洞其內(nèi)部填充物為淤泥質(zhì)土以及砂石之類，其總體承載能力較差；多層溶洞通常總體高度相對(duì)較低，而大型溶洞則高度在3m 以上。通常為了確保溶巖發(fā)育區(qū)域內(nèi)各方面建設(shè)的安全性，需要對(duì)溶洞進(jìn)行處理，進(jìn)行溶洞處理前要對(duì)溶洞具體情況進(jìn)行勘察，了解溶洞區(qū)域的地層條件以及溶洞大小，溶洞內(nèi)是否有填充物、填充物情況等，并根據(jù)溶洞勘察的信息進(jìn)行溶洞處理技術(shù)的選擇。

2 常用的溶洞處理技術(shù)

2.1 片石回填技術(shù)

這一技術(shù)方式的主要操作過程為：根據(jù)正常成孔技術(shù)進(jìn)行施工，當(dāng)鉆頭穿透溶洞發(fā)生漏漿問題時(shí)就采取反復(fù)投入片石以及黃土等材料，并通過轉(zhuǎn)頭沖擊使片石以及黃土材料擠壓進(jìn)入溶洞以及裂縫結(jié)構(gòu)內(nèi)，這樣能夠有效提升成孔時(shí)孔壁穩(wěn)定性。這一技術(shù)在施工中要對(duì)鉆機(jī)具體施工情況進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，一旦發(fā)生了漏漿就必須采取回填措施。根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，在鉆孔施工接近溶洞位置時(shí)就要勤加檢查，以便隨時(shí)采取回填技術(shù)。這一回填技術(shù)主要應(yīng)用于較小溶洞以及無填充溶洞中，其施工技術(shù)操作難度小，并且施工技術(shù)投入較小。

2.2 素混凝土回填技術(shù)

這一技術(shù)操作的具體過程為：在正常成孔施工作業(yè)過程中，當(dāng)鉆頭穿透溶洞洞壁發(fā)生漏漿或者鉆孔時(shí)遭遇傾斜巖面結(jié)構(gòu)時(shí)可以直接填入低標(biāo)號(hào)的素混凝土材料；為了提升混凝土材料的早強(qiáng)效果，需要使用一定的早強(qiáng)劑，等混凝土發(fā)生凝固后在使用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔操作。素混凝土回填技術(shù)操作的主要適用范圍是中小溶洞以及填充物溶洞，這一技術(shù)操作難度較小，但相對(duì)來說造價(jià)較高。

2.3 注漿加固處理技術(shù)

由于溶洞施工的整體穩(wěn)定性不高，采用灌注漿的方式對(duì)溶洞區(qū)域支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固是提升樁基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要措施。要根據(jù)地質(zhì)勘察分析結(jié)果進(jìn)行溶洞填充以及加固，盡量使用間歇注漿方式對(duì)關(guān)質(zhì)量進(jìn)行控制，同時(shí)注漿中要盡量避免出現(xiàn)漿液流失。這一施工處理技術(shù)的主要應(yīng)用對(duì)象為小型或者多層溶洞，也可以應(yīng)用到填充物溶洞處理中，這一技術(shù)操作的造價(jià)相對(duì)較高。

3 永豐湖湖底溶洞處理項(xiàng)目施工技術(shù)與管控探討

3.1 工程概況

賀州市永豐湖河湖連通工程處于巖溶區(qū)，初步設(shè)計(jì)批復(fù)（桂水資源〔2016〕27 號(hào)）明確要求：進(jìn)一步結(jié)合開挖揭露地質(zhì)條件優(yōu)化湖底溶洞處理方案。根據(jù)初勘、復(fù)勘和溶洞補(bǔ)充勘察資料，永豐湖湖底較多溶洞。溶洞地質(zhì)勘察階段，分設(shè)計(jì)勘（施工20 個(gè)鉆孔）、施工地質(zhì)復(fù)勘（施工38 個(gè)鉆孔）兩個(gè)階段。

3.2 溶洞勘察成果分析

根據(jù)勘察情況，該段溶洞分布廣，規(guī)模大，設(shè)計(jì)勘察溶洞最大高度12.55m（zk304），補(bǔ)充勘察溶洞最大高度21.5m（Z007），從設(shè)計(jì)勘察、施工復(fù)勘剖面圖上掲示溶洞主要分布在標(biāo)高為-32 ～20m，其中以分布在標(biāo)高為-1.4 ～-32m 之間最為普遍。在小于350m 的162 個(gè)溶洞中有78 個(gè)無充填物，占48.15%；大于等于350m 的56 個(gè)溶洞中，9 個(gè)為無充填物，占16.1%；其余均為半充填及全充填。頂板厚小于3m 的約占2/3，大于3m 的占1/3，且裂隙發(fā)育，溶蝕強(qiáng)烈。

從勘察結(jié)果看小型溶洞較多，并且溶蝕較為強(qiáng)烈，整體需要針對(duì)性的技術(shù)處理（見圖1）。

圖1 溶洞補(bǔ)勘情況統(tǒng)計(jì)

3.3 施工步聚

（1）線標(biāo)測。本工程施工區(qū)域?yàn)閹r溶區(qū)，施工質(zhì)量影響因素較多，為確保施工過程中管線的安全，施工前仔細(xì)對(duì)管線進(jìn)行探測，施工過程中聯(lián)系管鐵業(yè)主單位負(fù)責(zé)人進(jìn)行旁站監(jiān)督。

（2）止水帷幕施工。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，先對(duì)四周向外擴(kuò)張的治洞進(jìn)行注漿施工，并形成一道止水帷幕，封住主要的水流通道，防止中間孔注過程中漿夜四處擴(kuò)散，對(duì)整個(gè)注漿量進(jìn)行拉制。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，左線外有三止水幕：BO2－B03，C04－C05C06，C08C09－D01－D02：右線外例兩道止水推幕：B30－C32－C33C34C35C36，D22—D23－D24－D25。

施工止水帷幕過程中，鉆孔按25m 進(jìn)行加密。具體順序是先對(duì)原有鉆孔進(jìn)行注漿，注工完成后再在原有鉆孔中間増加新鉆孔，新鉆孔既能夠?qū)νЧM(jìn)行檢測，又能作注漿孔，加強(qiáng)止水帷幕的止水效果。施工一個(gè)鉆孔然后注漿，完成之后再進(jìn)行下一個(gè)鉆孔工。對(duì)新增加鉆孔采用袖閥管主案（見圖2）。

圖2 梅花鉆孔樁位置圖

（3）投砂。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)大于2m 的未充填、半充填溶洞要進(jìn)行投砂處理。投砂孔與原有溶洞鉆孔間距0.6m。

（4）中間鉆孔注。止水帷幕施工完畢之后，進(jìn)行中間孔注漿，注平用跳孔底工。為保證注漿有序進(jìn)行，對(duì)溶洞采用分區(qū)注菜。對(duì)每一個(gè)分區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一處理，原有往漿孔注完畢之后再進(jìn)行補(bǔ)充鉆孔施工，也可以防止漏漿。

（5）新増加孔工及注漿。新增加鉆孔既是對(duì)原有鉆孔的注漿效果一個(gè)很好的檢測，又能對(duì)影響較大的溶洞做一個(gè)補(bǔ)充處理。

（6）檢溶處理施工完畢之后，對(duì)處理區(qū)內(nèi)進(jìn)行接水試驗(yàn)，根據(jù)抽水試驗(yàn)的結(jié)果，指導(dǎo)以后挖掘機(jī)的進(jìn)場施工。

（7）地面恢復(fù)及退場施工完畢后對(duì)場地內(nèi)壞結(jié)構(gòu)物及地面進(jìn)行恢復(fù)處理，主要是對(duì)地面進(jìn)行填平，對(duì)破壞面進(jìn)行修復(fù)，對(duì)水池底板進(jìn)行修復(fù)及進(jìn)行防水處理確保場地的順利移交。

3.4 河湖護(hù)岸溶巖處理施工中的質(zhì)控的措施

（1）做好施工方案的設(shè)置以及現(xiàn)場勘察。由于河湖護(hù)岸工程的實(shí)際施工環(huán)境較差，并且存在一些地質(zhì)問題，例如下履溶巖的溶溝、溶洞以及地下河等，對(duì)于護(hù)岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有一定的影響。由于針對(duì)這種地質(zhì)條件的施工資料相對(duì)較少，因此必須針對(duì)現(xiàn)場地質(zhì)情況進(jìn)行充分勘察，并對(duì)其勘察結(jié)果做好分析與評(píng)價(jià)。護(hù)岸施工中由于工程建設(shè)可能會(huì)給周圍地質(zhì)環(huán)境造成影響。因此在施工中也必須注重工程結(jié)構(gòu)的變形、沉降勘測，以保證護(hù)岸施工的正常推進(jìn)。

（2）提升溶巖處理技術(shù)人員的技能水平與質(zhì)控意識(shí)。由于本次工程中小型溶洞較多，處理過程相對(duì)瑣碎，因此需要溶洞處理技術(shù)人員能夠根據(jù)工程技術(shù)要求進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)操作，技術(shù)人員在施工中需要對(duì)溶洞情況進(jìn)行緊密觀察，一旦發(fā)現(xiàn)有地質(zhì)不良問題就要及時(shí)采取措施，這就需要溶洞處理技術(shù)人員有足夠的地質(zhì)問題判斷經(jīng)驗(yàn)。注漿施工中由于存在諸多協(xié)調(diào)施工環(huán)節(jié)，在施工中要求多技術(shù)人員以及注漿材料供應(yīng)人員等進(jìn)行通力合作，各司其職對(duì)材料質(zhì)量、技術(shù)水平進(jìn)行科學(xué)管控，以提升溶洞處理質(zhì)量。首先要確保溶巖處理技術(shù)施工人員的技能水平，要在溶洞結(jié)構(gòu)施工前做好施工技術(shù)方案的技術(shù)審核，對(duì)施工技術(shù)操作的細(xì)節(jié)進(jìn)行反復(fù)探討，找到最好的施工技術(shù)方案，并要對(duì)施工團(tuán)隊(duì)的各工序操作者進(jìn)行技術(shù)交底，根據(jù)溶洞結(jié)構(gòu)施工工序的質(zhì)量要求進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)控制度及其標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，同時(shí)落實(shí)各工序質(zhì)控管理責(zé)任，確保在溶洞技術(shù)施工中各工序都能在嚴(yán)格的質(zhì)量管理中施工推進(jìn)。其次還要確保施工材料質(zhì)控意識(shí)的落實(shí)，由于溶巖施工所用的材料為水泥和填充材料，這些材料有很強(qiáng)的變化特性，在施工前必須對(duì)相應(yīng)材料的漿液配制比例以及拌和時(shí)間、灌注漿速度等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在溶洞施工技術(shù)操作前還應(yīng)就施工材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，不僅要從信譽(yù)良好、質(zhì)量過硬的采購商那里選擇施工材料，同時(shí)還應(yīng)積極在施工材料進(jìn)入施工現(xiàn)場前對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)資料的審核以及隨機(jī)抽檢，只有質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料才能進(jìn)入溶洞施工現(xiàn)場。在施工材料運(yùn)輸與存儲(chǔ)的過程中一定要注意防潮、防曬，防止水泥以及其他注漿材料發(fā)生變性而無法達(dá)到施工要求。針對(duì)溶洞處理過程中的各施工步驟還應(yīng)做好各環(huán)節(jié)質(zhì)量檢測的落實(shí)，確保溶洞施工成果能夠符合河湖護(hù)岸結(jié)構(gòu)運(yùn)行需求。

（3）溶洞處理施工中落實(shí)安全管理。溶洞環(huán)境復(fù)雜，非常容易發(fā)生安全事故，施工前要對(duì)各環(huán)節(jié)施工中的安全隱患進(jìn)行預(yù)估，并制定科學(xué)的應(yīng)急預(yù)警方案。施工中應(yīng)強(qiáng)化結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測技術(shù)的質(zhì)量控制，保證溶洞結(jié)構(gòu)發(fā)生結(jié)構(gòu)與應(yīng)力變化時(shí)能夠及時(shí)反應(yīng)，確保溶洞施工能夠安全推進(jìn)。針對(duì)溶洞結(jié)構(gòu)加固施工進(jìn)行安全管理，還需要強(qiáng)化施工人員的安全意識(shí)，施工前開展安全生產(chǎn)培訓(xùn)。本次施工為護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工中的溶洞結(jié)構(gòu)處理，其技術(shù)操作有一定的危險(xiǎn)性，施工中必須保證安全措施實(shí)施到位，各階段施工都應(yīng)在現(xiàn)場安全員的管控之下推進(jìn)。

4 結(jié)束語

總之，在護(hù)岸結(jié)構(gòu)開展溶洞處理技術(shù)施工的難度相對(duì)較高，因此在施工前必須對(duì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)施工區(qū)域的溶洞情況進(jìn)行綜合分析，并設(shè)計(jì)科學(xué)的溶洞處理技術(shù)方案，且施工中必須強(qiáng)化安全與質(zhì)量控制，以保證巖溶區(qū)域河湖治理工作的有序開展。