巖溶地區高層建筑基礎溶洞灌漿補強處理技術研究

蔡凱祥

廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州 510370

1 巖溶地區高層建筑基礎的主要影響因素

1.1 穩定性影響

在巖溶地區高層建筑的基礎建設中，基礎部分必須具備極高的穩定性。巖溶地區是指在可溶性巖層受到自然水的化學和物理作用共同影響下，從而產生裂紋、溝槽及孔洞結構的地區，這類地區必然會受到空間環境的影響，從而導致其更加容易出現塌落、沉降及樁基摩擦力或承載力不足等問題，同時整個地區容易出現洼地。從建筑物的后期運行上來看，不良的地質現象將對整個工程項目的結構穩定性產生重大影響[1]。此外，從整個區域的后續發展環境上來看，如果巖溶區域的處理效果較差，那么該地區在后續的長期發展和運營過程，受到的地理因素的作用會日漸凸顯。

1.2 成本性影響

在巖溶地區的高層建筑施工過程中，由于受到溶巖發育不規則、地下河或地下水的流動性等諸多不確定因素的影響，不僅要使用傳統的建筑施工項目處理方法，還需要對整個區域的地下環境進行相應的全面性評估、調整和優化，這也就意味著該過程中還需要投入其他的各類成本及不可控的風險投入等，包括人工成本、設施成本、材料成本等，實現對地下空間環境的專項化調整。此外也必須能夠全面根據相關的成本項目和成本的實施方法，對各類信息進行后期的調整，此時就需要對所有的這類事項進行專項整理及總結。

1.3 技術性影響

處于巖溶地區的高層建筑基礎溶洞灌漿補強技術的最終目的是確保整個地層基礎部分強度及沉降量（穩定持力層）符合要求，這就意味著必須能夠使用各種專業化的技術對整個體系進行處理。從取得的結果上來看，在具體的灌漿補強技術使用過程，還涉及其他的一些各類專業化的技術，例如混凝土的配制技術、混凝土的灌注技術、高壓灌漿技術、鉆孔取芯驗證技術、標貫試驗驗證技術等，這類技術如何使用及各類技術的具體實施方案，都需要經過持續性的管理和論證。

2 巖溶地區高層建筑基礎溶洞灌漿補強處理技術方案

2.1 巖溶探查方法

在巖溶的探查過程，整個區域的溶洞的大小、高低起伏較大，因此如果采用傳統的鉆孔+填充的處理方法，那么很難完全根據整個區域的連續性和規律性，以及表面巖層之間的物理參數變化，對地基結構進行處理，此時需要采用其他方案進行協調。例如，可以采用CT技術直接對整個被探測區域的地下洞穴分布情況、斷層的產生情況及各類破碎帶的所屬情況進行綜合性探索，同時利用傳統的鉆探孔對地下空間內的巖石類型和巖溶參數進行分析處理，從而通過巖土工程制定這類信息和相關參數的處理規范。

2.2 地基處理原則

在對地基進行處理的過程中，巖溶不良地質構成的地基通常會導致地基的摩擦力或承載能力不足，并發生不均勻沉降，或者地基存在滑動和嚴重破壞效果，因此在地基的處理過程中，需滿足穩定度要求，對于不滿足穩定度要求的區域，需要經過進一步的處理。在整個施工現場的處理中，可采取兩種方法處理，一種是穿越式處理，即通過下挖穿越式的樁基礎，對整個結構進行調整；另一種是跨越式處理，采用加強梁的鋼筋結構以增加梁的寬度，并對整個地基的穩定性進行進一步的調整，之后根據整個區域的調整工作基礎和規范，對巖層的穩定性及相關的水文地質條件進行處理。

2.3 具體處理方法

在地基的具體處理過程中，針對相關區域的處理，目的是要通過對樁基礎的溶洞進行注漿并制定填充空隙的處理規范，使得整個溶洞的空腔填充處于密實狀態，從而讓充填物和周邊環境固連成一個整體，讓其具有更高的強度，使得溶洞和地下水可以得到切斷處理，讓地下溶洞不再發育[2]。對于專業的處理方法，需要在終端的持力層的范圍內采用高壓旋噴清水切割的方式，實現對脆弱層的處理及設施的配置模式利用，形成孔洞的封堵效應，從而使得整個結構層的強度得到補強。

3 巖溶地區高層建筑基礎溶洞灌漿補強處理技術施工

3.1 灌漿孔布置

在灌漿孔的布置過程中，必須根據樁底的持力層補強的信息、樁體直徑和其他項目進行調整，對于樁底的持力層補強，樁體的整體范圍需要保持在φ1000～1500mm內，而大部分樁體樁徑為φ1200mm及以上。對于底層結構存在溶洞的基礎，當溶洞的高度不小于0.3m時，且樁體的直徑不小于φ1200mm時，要根據高壓旋噴系統的波及范圍，在樁體的融入范圍內，均勻布置兩個灌漿孔進行補強處理。對于灌漿的補強孔和鉆孔的孔徑，則需要采用樁體樁徑為φ91～110mm的結構進行處理，且孔深要能夠穿過溶洞，進入下伏的完整基巖0.5～1.0m處，施工過程中需要準確記錄成孔的相關深度、溶洞的處理范圍，對填充情況以及中間的其他參數進行調整，此外需要充分利用原抽芯孔進行整理。在成孔工作完成之后，需要在孔口區域埋設鍍鋅水管，該水管的長度約0.6m，露出孔外的一頭需要加工絲扣，并且對該水管采用高標號的水泥砂漿，對專用水管進行埋設處理，之后對其進行緊固操作，且采用膨脹螺絲固定，防止在壓降過程出現結構的松動問題。

3.2 施工步驟設計

（1）高壓清水沖洗。在高壓的清水處理過程，需要在樁體的持力層溶洞范圍內施加500mm長度的部段，采用高壓旋噴清水切割的清洗方法，保證溶洞內部可以得到沖洗，并且將其排放到樁體外。此外，在整個溶洞的內部形成空體結構。對于已經形成的補強孔內，需要全面在該孔徑下加入高壓旋噴氣舉，并利用高壓水流破壞溶洞內部所存在的所有充填物結構，使得其處于松散軟化狀態，之后利用高壓水流形成新的負壓。使用氣舉反循環系統，則可將樁體的溶洞雜質排放到樁體外部，最終形成溶洞空體。針對高壓清水切割施工參數，壓力處于25～30MPa區間內，設備轉速為13r/min，提升速度為15cm/min。氣舉施工參數中壓力參數為0.4～0.7MPa，氣量為6～9m3。

（2）高壓灌漿處理。高壓灌漿處理過程，需要對所有漿液進行科學化的配置，之后對其進行實際的灌漿處理，對于漿液的配置階段，可以采用普通硅酸鹽水泥P42.5R以上的水泥配料進行配置。對于水灰比參數要控制在0.6～0.8內，在漿液內加入水泥重量10%的膨脹水泥，同時加入水泥重量占比為1%的減水劑作為外加劑處理。在完成了配置工作之后，需要對其進行質量檢查，以了解所有的參數可否符合相關材料的具體配置范圍和配置標準，如果發現任何一個參數與實際設定的標準之間存在差異時，就可以確定該材料不可利用，需要經過實質性的調整，直到其質量符合相關的設計規范。

（3）高壓旋噴處理。在高壓旋噴處理過程，需要在樁身的補強孔內放入高壓注漿器具，該設施要一直到達整個孔洞的底部，在樁體的溶洞段進行旋噴注漿操作時，要經過反復多次的旋噴處理，一直到孔口返出水泥漿為止。高壓施工的壓力參數為20～25MPa，轉速控制為13r/min，提升速度為15cm/min，之后實現對整個結構的全面化處理。

（4）壓漿水泥漿配置。在壓漿水泥漿的配置過程，需要根據漿液的具體配置模式和配置標準對其處理，其中選用的水泥原材料為普通硅酸鹽水泥P42.5R以上的材料，水灰比參數配置為0.45∶1，漿液中所需要加入的膨脹水泥占據所有加入水泥比例的10%，對于加入的減水劑總量占據水泥總重量的1%，在獲得了最終所取得的配置結果之后，則可以確定在目前的專業配置過程可直接應用于對相關材料的處理。

（5）注壓漿施工方案。在制漿的施工過程，需要對高壓旋噴注漿施工工藝的全面把控，之后需要向整個區域內注入高強度的水泥漿液，從而將該漿液管道一直下放到整個孔道的底部區域，同時向取得的孔洞之內注入高強度的水泥漿液，緩慢向上拔出注漿管，直到孔口的返出水泥漿液濃度和注入的水泥漿液濃度基本一致時，才可以停止注入，利用孔口的封孔設置堵住孔口，此時采用壓力泵向孔洞內注入高強度的水泥漿液[3]。當壓漿的壓力達到5MPa以上時，連續壓漿20min，之后可停止壓漿處理并關閉壓力泵，卸下灌漿管且侯凝1～2h時，如果發現漿液滲漏情況嚴重，那么需要使用漿液灌漿模式，一邊注入水泥漿液，一邊注入水玻璃。在二次注壓漿施工過程，需要在初凝2h之后，進行二次壓漿操作，二次壓漿的壓力需要高于10MPa，壓漿時間約20min。

4 結束語

綜上所述，巖溶地區高強建筑基礎的施工過程中，施工人員必須對地下空間信息進行合理調整，這樣才能使得整個處理工作規范和調整方法具有更高的科學性與穩定性，必須根據使用的管理工作模式和相關的處理方法，對各類信息進行調整，并且對相關的施工材料和施工設備進行科學化的選用，以全面提高整個系統方案的完整度。