富水巖溶發育地質的地連墻施工溶洞預處理施工技術

李小鵬

（廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523710）

1 工程概況

本船閘樞紐工程位于廣東省粵北山區某大型樞紐電站壩址處，工程內容包括新建二線1 000 t 級船閘和重建一線1 000 t 級船閘工程，工程分兩期施工，基坑支護采用雙排地連墻結構，由于本工程巖溶發育強烈，鉆孔遇洞率高達80%以上，地質條件非常復雜，為確保施工安全，必須在地連墻正式施工前對溶洞進行處理施工。

2 工程地質

本工程區域主要特殊性巖土為填土、填石以及軟土，不良地質現象主要為巖溶。地質構造勘探深度內基巖為石炭系下統大塘階石磴子組灰巖，巖溶為覆蓋型巖溶，其形態有溶溝、溶槽、溶隙，串珠狀溶洞和較深處的管道型溶洞。根據設計勘察報告資料顯示船閘的巖溶鉆孔遇洞率88.2%，平均線巖溶率32.9%，本工程區屬于強巖溶區。溶洞為全充填、半充填及空洞形式，充填物一般是卵石土，局部充填軟塑～流塑粘性土或砂性土。溶洞底板高層分布在▽-18.13～▽18.19 之間，分布較復雜，規律差。實際施工中對地連墻按照一槽兩鉆布置超前鉆探明溶洞情況，基本與設計勘察報告吻合。見表1。

表1 溶洞尺寸情況統計表

3 溶洞處理施工目的和作用

本工程地下連續墻為基坑支護結構，溶洞處理的目的主要是確保地連墻施工時槽孔不塌陷，保證墻體的施工質量和確保工作面設備和人員的安全，具體如下：

1）充填洞體內空隙，防止洞壁和基礎崩塌。

2）阻斷溶洞與河床的直接水系通道，防止地連墻槽孔泥漿流水造成塌孔。

3）對溶洞內原充填的軟弱土體進行加固填充，防止地連墻成槽施工期間因沖擊或振動產生較大的沉降變形，提高洞內填充物承載力特征值，確保地下連續墻順利成槽及成槽質量，保證地下連續墻施工安全。

4 溶洞處理施工原則

4.1 超前鉆及探邊孔施工原則

超前鉆采用“一槽兩鉆”原則，主要是探明溶洞高度和充填情況，如需探明溶洞大小還需進一步進行探邊孔施工。參照已完成超前鉆資料，高度大于3 m 的溶洞，可選擇在其附近按照2 m 間距，距離地連墻結構邊1.5 m 布設探邊孔，探測溶洞邊界、大小、充填情況。高度小于3 m 的溶洞，暫不進行探邊孔施工，直接參照超前鉆資料進行溶洞處理施工。

4.2 溶洞充填施工原則

1）全充填的中小型溶洞：充填灌注水泥和黏土混合漿液，充填后仍無法正常進尺時，采用黏土和水泥固體混合物充填。

2）半充填的中小型溶洞：充填黏性土和水泥固體混合料，充填后仍無法正常進尺時，采用拋填塊石。

3）大型溶洞（6 m 及以上）：采用沖孔開先導孔+施放鋼護筒的方式，充填塊石、粘性土及水泥固體混合料，塊石粒徑應大于200 mm、不大于2/3 孔徑，黃泥塊石比為3∶1。

4）串珠型溶洞、無充填溶洞或大型溶洞（溶洞洞高6 m 及以上）：利用先導孔+鋼護筒護壁方式，充填塊石、黏性土及水泥混合料，塊石粒徑應大于200 mm、不大于2/3 孔徑，黃泥塊石比為3∶1。

5）洞高超10 m 以上的超大型的溶洞或特殊部位的溶洞：為確保臨近建筑物安全和施工安全，采用灌漿和充填低標號混凝土相結合的充填處理方式。

5 溶洞處理施工

因其他幾種方式均為常規溶洞灌注處理方式，這里只對大型溶洞采用先導孔+鋼護壁進行溶洞充填方式進行詳細介紹。

5.1 施工準備

在正式施工前除必須做好地連墻施工的前期準備工作外，還需要現場布置大型泥漿池和填充材料料倉，料倉主要儲備塊石、黏性土、袋裝水泥等材料。

5.2 施工工藝

由于溶洞有一定的不可預見性，大小填充情況各不相同，結合前期溶洞處理試驗成果，確定采用溶洞處理和地下連續墻施工同步進行，利用先導孔快速充填以塊石、黏土、袋裝水泥混合料（PC32.5R）及低標號素混凝土為主的填充料，后再進行地連墻成槽施工。溶洞較大的槽段先施工先導孔，先導孔施工至溶洞頂板后采用Φ1 200 mm 鋼護筒護壁，鋼護筒的目的在于沖破溶洞頂板泥漿流失后對孔壁的支護作用，防止漏漿引起的孔壁坍塌，利用鋼護筒護壁的先導孔進行充填作業直至地連墻成孔過程中泥漿不漏漿，再進行地下連續墻成槽施工。若成槽過程中仍發生漏漿，則及時進行補漿，并充填塊石、黏土和袋裝水泥混合料或根據實際情況回填低標號素混凝土，反復充填處理直至順利成槽。工藝流程見圖1。

圖1 溶洞處理工藝流程圖

5.3 充填施工

1）先導孔充填施工。根據地連墻一槽六孔（一序槽）的施工順序，在單一槽段中間部位布置兩個先導孔，先導孔采用沖孔樁成孔，沖孔時泥漿比重控制在1.2～1.5 g/cm3，覆蓋層采用Φ1 200 mm 沖錘成孔，接近溶洞頂板巖層時，施放Φ1 200 mm 鋼護筒同時更換小直徑的沖錘沖破溶洞頂板。沖孔遇到快速漏漿情況時，必須立刻從泥漿池中抽取泥漿補充到孔內，防止塌孔的同時快速回填填充料，回填完畢后利用沖孔錘將回填料反復擊實。孔內不再發生泥漿泄漏證明溶洞充填密實后，拔出鋼護筒，換成Φ1 200 mm 沖錘進行復沖擴孔施工。完成第1 個先導孔后方可進行第2 個先導孔施工。若多次回填不同填充料仍無法達到止漏，則應對溶洞灌注回填低標號的流動性大的素混凝土。見圖2、圖3。

圖2 先導孔平面布置圖

圖3 先導孔立面示意圖

2）槽段其他孔序施工。完成先導孔的溶洞充填灌注施工完畢后，對槽段其他槽孔繼續采用沖孔樁成孔成槽施工，如果仍然發生少量的漏漿情況，繼續回填充填料，直至沖孔到設計底高程，整副槽段成槽完成。見圖4。

圖4 地連墻槽孔沖孔順序圖

6 質量檢查

本工藝溶洞處理目的就是保證地連墻槽段順利沖孔成槽，因此能夠順利成槽和完成地連墻混凝土澆筑是溶洞處理效果的檢驗標準，本工程順利完成下游段218 副地連墻槽段施工，經基坑開挖后成品檢查地連墻質量均符合設計和規范要求。

7 結 論

溶洞處理技術應用于本工程地連墻施工中取得了很好效果，其施工工藝簡單、造價低廉，與地連墻施工同步進行節約了預處理的時間，加快了施工進度，較好地解決了復雜溶巖地區地連墻施工的難題。與傳統的溶洞預處理工藝相比，大大節約了工期，降低了施工成本。