岩溶地基处理实践

王兆瑞

[摘要]本文结合工程实例，阐述了灌浆法在处理岩溶地基中的具体应用。

[关键词]岩溶；灌浆；地基处理

1引言

建在灰岩上的建筑物常遇到岩溶问题，特别是两种岩性成分相互交接的地带更易出现溶隙、溶洞，溶洞、溶隙对地基基础和上部结构易造成不同程度的不利影响。本文结合某高层住宅的岩溶地基处理实例，较详细地说明了采用灌浆法处理岩溶地基是比较理想的处理方法。

2岩溶地基地质状况概述

某高层住宅楼，建筑面积27000m2。结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构，地上25层，设2层地下室，采用筏板基础。根据地质资料分析，本建筑物场地位于闪长岩侵入体与奥陶系灰岩的接触带上，岩层形成时，岩浆多沿构造破碎带及相对软弱的泥灰岩顺层侵入，其侵入接触面很不规则，局部形成闪长岩与灰岩的相互穿插侵入关系，在侵入过程中，闪长岩体及灰岩均遭受到了严重的风化且灰岩裂隙和溶洞比较发育。

根据地质勘察资料，场地部分钻孔的岩芯表面可见小溶孔、小溶洞，部分溶洞内有粘性土填充物，勘探揭露钻孔中单孔沿竖向遇洞率为10～40％，最天溶洞

根据地质勘察资料及地质雷达探测报告，本工程场地内的4个岩溶发育区中，I、Ⅱ区岩溶非常发育，Ⅲ、Ⅳ区仅存在较深的溶洞。对I、Ⅱ区因溶洞较多较浅且溶隙很多，如果不对其进行地基处理，在上部荷载高1.8m，从整个场地看，岩溶发育很不均匀，为了进一步探明岩溶的发育情况，采用地质雷达对场地范围内的岩溶发育及岩性分布进行探测，为了提高探测精度，本次地质雷达探测是在基槽开挖后进行的。根据地质雷达的探测分析结果，整个场地岩溶分布很不均匀，分4个岩溶发育区，见图1，岩溶发育总体上偏于场地一侧，且在场地的边缘部位岩溶非常发育，这对地基的强度、稳定性都存在不利的影响，因而影响了上部结构的安全，必须对岩溶发育区根据岩溶的发育程度进行相应的处理。

3岩溶地基处理设计

3.1地基处理的目的及范围。岩溶地基处理的主要目的是消除溶洞、溶隙、溶沟等对地基基础的不利影响，重点是对溶洞的处理。本工程采用筏板基础，对较小的不连续相邻的溶洞，筏板基础可跨越，对较深的孤立溶洞，当其上的岩体完整性好，只要溶洞直径或宽度小于其上岩层的厚度时可不处理。对岩溶发育强烈的区域，由于岩层内溶隙明显、遍布溶孔，内含多个溶洞，必须对岩溶发育强烈的区域进行地基处理。作用下，因该岩层整体性差，易在岩体薄弱部位发生破坏，影响了地基的稳定性，应进行加固处理，洞I区可处理至基础筏板下14m处，洞Ⅱ区可处理至筏板基础下12m处；而Ⅲ、Ⅳ区溶隙不育且溶洞深度较大，溶洞顶部岩体的强度较高，溶洞直径远小于其上岩体的厚度，根据现行规范Ⅲ、Ⅳ区可不做地基处理；基础筏板底20m以下深度处岩性较稳定，溶洞不发育，不需进行地基处理。

3.2地基处理方案。根据岩溶地基的发育特点及溶洞的分布情况，采用静压灌浆法处理岩溶地基是非常合适的。灌浆法是采用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或空隙中，以改善地基的物理力学性质，以达到防渗、堵漏、加固、纠正建筑物偏斜等目的，灌浆法应用范围广泛，可用于处理砂基、砂砾石地基、溶洞、断层及软弱夹层地基，还可用于一般地基、震动基础及对已有建筑物的修补等。

对岩溶灌浆的浆液，应注重可灌性。可采用纯水泥浆、水泥砂浆、水泥砂浆+石子等多种浆液。注浆材料中加入砂、石子是一种很经济的浆液。为了防止浆液扩散过远而流至非需处理的区域，可根据现场情况加入适量的促凝剂，如水玻璃等。

灌浆方案的选择除应考虑地基处理的可靠性、经济性外，还应注重施工的可易性，即提高灌浆效率，缩短地基处理的周期，加快建筑物的整体施工进度。在钻孔布置、灌浆方式等方面应按上述原则考虑。根据岩溶地基溶洞、溶隙多发育且在灌浆压力下岩层结构不变形的特点，可采用单管静压劈裂灌浆，即在静压作用下对岩体内的溶洞、溶隙充填水泥类浆料，待浆料固结后与岩体形成整体，而由高的灌浆压力引起的水力劈裂，可增加岩层的可灌性和浆液到达的距离，因为在裂隙网中可产生新的相互连通，从而提高灌浆的效果。灌浆方式采用自下而上分段灌浆。灌浆时应根据钻孔揭示的岩溶发育情况，有溶洞处，当洞内无填充物时，采用较浓浆液，可在浆液中添加级配石子，当洞内有填充物时，应根据填充物的类型、性能及填充程度，可采用提高灌浆压力，浆液由稀到浓等方法灌注；有溶隙处，采用较稀的浆液，采用较高注浆压力；无溶洞、溶隙处可加快灌浆速度。这样既保证了灌浆质量，又提高灌浆速度。

灌浆钻孔布置方式是很重要的。钻孔布置方式直接影响灌浆的可靠性和经济性。钻孔布置过密，则钻孔多，钻岩进尺长，钻孔费用高且加长了施工周期；钻孔布置过疏，则钻孔间较大的溶洞得不到处理，影响岩溶地基处理的质量。因此，应对钻孔布置方式进行优化，找出最适合本工程的钻孔布置方式。本工程I、Ⅱ岩溶发育区由于其岩溶发育较强烈，除较大溶洞外，还含有小的溶孔及溶隙，地质雷达的探测结果仅提供了较大溶洞的粗略位置，如果直接对其提供位置进行钻孔灌浆，有可能漏掉对一些溶洞的处理，无法保证岩溶地基处理的质量。由于本工程采用钢筋混凝土筏板基础，板厚1.2m，对岩层的较小溶洞可跨越，可采用均布钻孔灌浆方案，钻孔直径为110mm，采用梅花形布置，钻孔间距取1.5m，这样仅仅是溶洞直径小于1.5m且整个溶洞处于4个钻孔之间的孤立溶洞得不到灌浆，其余的溶洞都能探到且能进行灌浆处理，采用此种钻孔布置，较大溶洞各孔间可相互补充灌浆，有利于保证灌浆质量。I、Ⅱ岩溶区的钻孔深度分别为14m及12m。

本次灌浆处理按钻孔与灌浆流水作业方式实施，以利于缩短施工周期。对I岩溶区，靠近基础边处溶洞外伸范围不详，宜先对该处进行灌浆处理，以形成浆体隔离带，便于控制内部灌浆孔的灌浆量，降低灌浆成本。内部区域灌浆时可采用跳跃式灌注方式，即沿钻孔隔一灌一，直至全部钻孔灌浆完成。按此种灌浆顺序可增大灌浆的密实度，提高灌注质量。

4岩溶地基处理方案的实施

4.1灌浆材料。水泥：采用425#普通硅酸盐水泥；砂：采用质地坚硬的天然砂，粒径不大于2.5mm，细度模数不大于2.0，SO3含量小于1％，含泥量、有机物含量均不大于3％；石子：采用质地坚硬的石材，粒径分别为2～5mm、5～12mm、12～25mm，含泥量不大于3％；水玻璃：模数为3，25，浓度为40波美度。

4.2灌浆的施工工艺。灌浆施工流程为：钻机就位－钻孔－下灌浆管到底－灌浆－拔灌浆管－钻孔回灌－封孔。钻孔时应认真做好钻探记录，并做好岩层性质的描述。对裂隙发育区采用水灰比为1：1～0.6：1的水泥浆进行劈裂灌浆；对岩溶发育区采用水：

砂：水泥比为(1～0.7)：(0.3～0.5)：(0.5～1)的水泥砂浆进行劈裂+充填灌浆，对较大溶洞采用抛填级配石子+水泥砂浆进行劈裂+充填灌浆。灌浆时必须根据钻孔沿竖向的溶洞分布调节浆液的成分。浆液浓度以随灌浆过程由小到大的原则进行控制。灌浆压力采用0.2～1.5MPa，可随着灌注率的大小进行调节。当钻孔揭露有溶洞而实际灌浆量较小时，应在该孔边补加钻孔进行灌浆。灌注I洞区基础边处外伸溶洞时宜在灌浆中加入促凝剂以加速浆料的固结，掺入量为水：水玻璃=6：1～4：1。钻孔回灌：第一次灌浆结束待水泥砂浆初凝后，用灌浆管直接灌入1：0.5：1的水泥砂浆进行补灌。终灌标准：在规定的压力下(0.3～1.5MPa)，当灌注率小于0.4L／Min时持续60分钟，或在灌注率小于1L／Min时持续90分钟，或灌注率小于2L／Min时持续120分钟，三者满足其一即可终止灌浆。

4.3灌浆质量控制。由于灌浆施工为地下隐蔽工程，施工质量的控制非常关键。施工过程中应严格按照既定的施工工艺进行，认真做好灌注记录，发现异常情况应会同甲方、设计、监理各方共同协商解决。为了检验岩溶发育区较大灌浆量的钻孔的溶洞范围，在I岩溶区灌浆量较大的钻孔外缘布置了3个钻孔并进行了灌浆对比，得知非岩溶发育区的灌浆量远小于岩溶发育区的灌浆量，排除了大灌浆量钻孔的灌浆不彻底及溶洞延伸的可能性。

4.4特殊情况处理。冒浆、漏浆处理：采用表面封堵、添加促凝剂、低压泵送、浓浆限量、限流间歇灌浆等方法处理。

跑浆：灌浆段注入量大，灌浆难以结束时，可采用添加促凝剂、浓浆、间歇灌浆、填充级配粗骨料等方法进行灌浆，直至灌浆结束。

串浆：如串浆孔具备灌浆条件，可以同时灌浆，应一泵灌一孔，否则应将串浆孔塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再进行扫孔，而后复钻和灌浆。

4.5工程量统计。对岩溶发育区灌浆完成钻探进尺1055m，水泥用量约209t，粗细骨料用量80 m3，化学添加剂用量3.3m3。其中最大灌注量钻孔折干水泥用量为18.85t，粗细骨料用量4.2 m3，水泥浆灌注量14m3。可见岩溶灌浆处理的造价是较低的。

5结束语

本工程岩溶地基经过灌浆处理，消除了岩溶发育区内溶洞、溶隙对地基基础的不利影响，现主体结构已封顶，地基沉降观测点的最大沉降量为5mm，说明经过灌浆处理的效果是不错的，岩溶地基采用灌浆处理是比较理想的处理方法。