土溶洞區域CFG施工質量控制研究與應用

李文行 李信

中煤江南建設發展集團有限公司 廣東廣州 510800

巖溶地區在我國分布較廣。基礎工程以及地基的研究處理在巖溶復雜的地質條件下有著重要作用。在對巖溶地質中CFG復合地基進行深入研究時，重點對其過程進行了控制，對CFG復合地基自身的工藝以及質量也進行了研究。巖溶地質對CFG樁的施工質量及CFG樁機的安全有著重要影響，如果沒有對巖溶地質進行前置處理，就會導致CFG樁機倒塌，對施工人員安全造成威脅。CFG樁復合地基在巖溶地質的優越性，可以結合溶洞和土洞的具體分布，采用灌漿預處理措施，充分發揮其在巖溶地質條件下的作用[1]。

在土溶洞地層施工CFG樁過程中，CFG樁超灌及斷樁風險較高，質量風險不可控。通過施工前期地基預處理，減少施工場地內土溶洞數量，改散土溶洞填充情況，以此減少CFG樁施工過程中遇到土溶洞的概率以及超灌量，同時在施工過程中遇到土溶洞時，采取一定的質量控制方法保障樁身混凝土的完整性，控制CFG樁成樁質量，保障CFG樁復核地基承載力，降低沉降問題對建筑工程產生影響。所以，施工單位一定要控制好施工的質量，確保施工項目的順利進行。

1 工程概況

清遠市清新區中醫院及清新區婦幼保健計劃生育服務中心建設工程，項目占地面積58894.81平方米，總投資約5.79億元，總建筑面積約76000平方米，其中，地下面積約23000平方米。主要建設清新區中醫院一棟三層門診樓和一棟八層住院樓；清新區婦幼保健計劃生育服務中心一棟四層門診樓和一棟十層住院樓；一棟四層醫技樓；一棟六層后勤樓；一棟地下兩層地下一層電房。地基采用長螺旋鉆孔壓灌砼樁復核地基，其中CFG樁徑：500mm，樁長約為18-30m，樁身混凝土強度等級C30。

2 地質情況

該項目巖土工程勘察報告顯示，鉆探范圍內，場地內有10個鉆孔揭露有土洞，見洞率約為9.62%，土洞高度為1.30-6.00m，平均3.59m。處于半充填狀態，半漏水，充填物為軟流塑狀粘性土，局部處于無充填狀態，全漏水。上覆土層厚度較大，在震動條件下，可能會產生流變或上部土層坍塌，導致上覆土層下陷，使得地面出現變形甚至塌陷。鉆探范圍內，共有47個鉆孔揭露有溶洞，見洞率42.6%，根據《建筑地基基礎設計規范》表6.6.2，場地巖溶屬強發育等級，溶洞發育規律性差，規模大小難以確定，且大部分溶洞洞頂厚度較薄，為不穩定的巖溶洞隙。揭露多為充填溶洞，充填程度為半充填-全充填，充填物為流塑-軟塑狀粘粒，溶洞漏水。局部溶洞呈串珠狀，間夾薄層灰巖。溶洞在一定條件下可能引發生地裂和地陷等地質災害，嚴重威脅工程安全。溶洞高度為0.20-15.30m，平均3.67m[2]。

在此種土溶洞發育區域進行CFG樁施工作業，施工設備存在傾覆安全風險，CFG樁存在超灌及斷樁質量風險，因此在CFG樁施工前期及過程中皆要采取一定的處理和控制措施，減少隱患，以免出現安全事故，確保施工過程安全，施工質量可靠。

3 施工前期質量控制措施

針對前文描述的地質情況，建議對土溶洞進行灌漿處理，以防止在施工時振動引起上覆土層坍塌，影響施工作業設備安全。

主要施工方法及技術措施：

3.1 土洞和洞高小于3m的溶洞處理方法

采用?50mm袖閥管配合高壓灌注純水泥漿液的處理方法：即用注漿泵將純水泥漿液由鉆孔通過袖閥管直接注入溶洞中，使洞內充填物與洞外界質固結成為一個整體。

袖閥管注漿的工序步驟為泥漿護壁成孔、澆注套殼料、下袖閥管以及固管止漿和注漿等步驟。

3.2 施工工藝

對溶洞采用?50mm袖閥管配合高壓灌注純水泥漿液處理。

（1）設計參數：①鉆孔布置：以超前鉆孔位置為基點，按3×3m方形網格布置查驗孔，往外延伸直至未找到土（溶）洞為止；②孔徑：89mm；③孔深：至溶洞底板；④材料：?50mm袖閥管、水泥漿液（配合比：水泥：水=1：0.5）；⑤注漿設備：水泥漿輸送泵；⑥注漿壓力：0.6-0.8Mpa（暫定），通過試驗確定；⑦泵送水泥漿液量：以洞體的充填情況確定，以充填密實為原則。

（2）施工質量控制措施：每孔的灌注量在0.6-0.8MPa左右的壓力下，注不進為止，并保證地面不產生裂縫和抬升。

3.3 具體的施工方法

3.3.1 測量放樣

測量員通過樁位及溶洞的鉆孔坐標來確定溶洞的范圍及中心位置進行標記。依據放樣的數據對相關設備及材料進行準備，所用的設備必須有合格證。

3.3.2 布置鉆孔

以樁為基點，利用XY－100型鉆機，φ89mm鉆頭泥漿護壁鉆進。

3.3.3 下袖閥管

袖閥管分花管與實管，根據注漿段高配備花管，下管時通過清水克服管內的浮力，使花管下至溶洞底，溶洞以上至地面為實管，距離地面要有一定距離，盡量使袖管垂直居于孔中心。

3.3.4 固管止漿

在袖閥管與孔壁之間的空隙中下入4分鋼管至套殼料（粘土水泥漿，套殼料配合比為水泥1：粘土1.50：水1.88）頂面，從4分鋼管中注入配置好的漿液直到孔口返出，多次回灌可以保證固管止漿效果。漿液配合比為水：水泥=1：1.50。

3.3.5 注漿

根據成孔的先后順序，待套殼料具有一定強度后（一般為3天），將4分帶雙塞的注漿鋼管從袖閥管中下到注漿位置，自下而上分段注漿，分段長0.5-1.0m。注漿順序：由外向內推進；注漿速度：注漿速度為20-30L/min。注漿量根據攪拌桶的面積、壓力表確定。終灌標準：保證地面不產生裂縫和隆起，在0.6-0.8MPa的注漿壓力下，泵量＜1-2L/min，穩壓15min。

3.3.6 注漿前在地面設置1-3個沉降觀測點

注漿時觀測控制地面變化。在注漿過程中，應觀察相鄰注漿孔的返水、排氣、冒漿情況，若周圍孔有漿液冒出，說明注漿效果好。若周圍注漿孔沒有反應，且注漿量過大，特別是在土洞或溶洞底部當漿流失過大時，要控制漿液擴散范圍。分序為跳孔注漿，間隔時間為12小時[3]。

作好注漿記錄，包括注漿壓力、注漿量、套管長度等。填寫“注漿記錄表”，并及時報驗。

3.4 洞高大于3m，且無填充的溶洞處理方法

采用?150mm鋼管配合泵送C15素混凝土的處理方法：即用地泵將純C15素混凝土由鉆孔（孔徑180-200mm）通過鋼管直接注入溶洞中，對溶洞進行初步填充后，再采用?50mm袖閥管配合高壓灌注純水泥漿液的處理方法：即用注漿泵將純水泥漿液由鉆孔通過袖閥管直接注入溶洞中，使洞內充填物與洞外界質固結成為一個整體。

3.5 其余土溶洞處理方法采用注純水泥漿

4 施工過程質量控制措施

場地進行預處理后，設備進場施工。對場地內有土溶洞揭露的區域施工時應特別注意，施工中泵送混凝土如遇上螺旋鉆桿內混凝土面下降過快，則可能是遇到未完全處理的土溶洞，應立即降低提鉆速度，保持混凝土連續泵送，帶鉆桿內混凝土面穩定后方可繼續提鉆。

施工過程中，溶洞與土洞沒有出現在部分樁基鉆孔的成孔范圍，通過對混凝土澆筑以及在抗拔樁施工時，混凝土表面會出現上升極緩，泵漿的壓力迅速下降，泥漿面也隨之會出現輕微的下降，由此可知出現了溶洞。

（1）如果在樁深12m范圍之內遇到了淺層土洞，設計的樁長或到了巖面，就可以對土洞的位置進行有效的提升，通過澆筑混凝土填滿土洞。

（2）若樁身的長度達到了設計的12m時，溶洞或土洞可以通過電流值的變化來判斷，在下層巖面或在樁機24m的施工深度，將樁管直接下沉，通過澆筑混凝土填滿溶洞。

（3）如果遇到溶洞或土洞出現混凝土超灌現象，在超灌一定范圍后立即停止，打樁工程在混凝土凝結后再進行。

5 結語

綜上所述，在土溶洞區域施工CFG樁，前期場地的預處理是工程質量及安全的主要因素。所以，在施工中相關的施工單位要對摸排場地內土溶洞埋深情況進行深入了解，采取相應有效的灌漿處理措施，對施工質量進行有效的控制，保障CFG樁施工過程的安全和施工質量，使其在土溶洞區域施工中發揮應有的特點，同時保證基礎工程的質量，提高工程的整體質量，延長建筑工程的使用時間。建筑工程行業的發展對社會經濟有著重要的作用，對社會的發展有深遠的影響。