高压旋喷+压力注浆固结法对桩基溶洞的处理

黄 严 华

(佛山市三水建筑工程质量监测站，广东 佛山 528100)

高压旋喷+压力注浆固结法对桩基溶洞的处理

黄 严 华

(佛山市三水建筑工程质量监测站，广东 佛山 528100)

结合佛山市三水区某工程的实际情况，提出了高压旋喷+压力注浆固结法处理桩基下持力层溶洞的方案，并阐述了具体的施工技术与设计方法，通过静载试验表明，处理后桩基的竖向承载力满足设计要求。

桩基，溶洞，高压旋喷，压力注浆，承载力

0 引言

岩溶是可溶性岩石在水的溶蚀作用下，产生的各种地质作用、形态和现象的总称。岩溶产生主要有三个条件：1)具有可溶性岩层；2)具有溶解能力(含CO2)和足够流量的水；3)具有地表下渗、地下水流动的途径[1]。溶洞是岩溶洞穴，是地表水和地下水对可溶岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。溶洞对桩基的影响主要表现为使构筑物部分或全部悬空，大大降低桩基使用的可靠度，其充填物使建筑物基础围岩的初始应力分布不均，使结构物受力复杂，因此对桩基下溶洞必须进行工程处理。对于溶洞埋深较浅时，可采用孔内抛填片石、粘土[2]和下套管护壁至基岩面等方法处理[3]；对于溶洞埋深较大时，一般采用注浆加固桩周、桩底土体，充填溶洞来提高地基承载力。本文通过工程实例，介绍了应用高压旋喷+压力注浆固结法处理桩基下持力层溶洞的成功经验。

1 工程概况

拟建场地位于佛山市三水区南山镇漫江工业园南区。该工程为一卫浴公司综合楼，12层，框架结构，建筑面积36 351 m2。工程基桩采用旋挖灌注桩，工程桩总数114根，桩径1 000 mm～1 500 mm，桩端持力层为中风化泥灰岩。地质概况：0 m～0.5 m:素填土；0.5 m～3.7 m：淤泥质粘土；3.7 m～9.8 m：粉质粘土；9.8 m～14.1 m：全风化泥灰岩；14.1 m～28.5 m：强风化泥灰岩；28.5 m～47 m：中风化泥灰岩。

在对该工程桩进行钻芯法检测时发现，其中67号桩桩底约0.3 m处有溶洞，高度为52 cm,92号桩桩底约1 m处有溶洞，高度为75 cm,溶洞内充填有粘土泥质成分，在钻芯取样时因循环水冲洗无法取到样。这两根桩的持力层显然不满足设计要求，必须对桩基下方的溶洞进行处理。

溶洞情况见图1。

2 高压旋喷+压力注浆固结法的设计与施工

2.1 溶洞的处理方案

考虑到该工程溶洞的高度与洞内填充物的情况，处理方法采用高压旋喷+压力注浆固结方案。首先用钻机钻孔，再采用高压旋喷设备，下入三重管至溶洞位置，利用高压水、压缩空气形成的混合射流，把溶洞中的充填物切割、冲洗并返出，最后进行压力注浆充填、固结溶洞和岩石裂隙。

2.2 施工设计

1)钻孔直径110 mm～130 mm，钻孔深度至穿过溶洞1 m，并根据取出的岩芯确认溶洞位置。

2)钻孔布置间距为500 mm～600 mm，按桩直径1.0 m，1.2 m分别布置3孔、4孔。具体详见图2。

3)旋喷采用三重管高压喷射法施工，对溶洞段位反复冲洗3次～5次，至回水完全澄清并持续15 min后结束。

4)在孔口安装孔内循环灌浆塞，注浆管下入至溶洞位置，先充填注浆至回浆管返浆后，再通过调节回浆管的调压阀，逐渐增加注浆压力，注浆压力为0.4 MPa～1.0 MPa。注浆水灰比可按照0.8，0.6，0.5由稀变浓逐级变换。终灌标准为：注浆压力达到0.8 MPa～1.0 MPa，注入率不大于2 L/min后，继续灌注15 min，可结束灌浆。

5)灌浆材料采用32.5R普通硅酸盐水泥。根据工期需要适量掺入早强减水剂。

6)采取跳孔施工措施，防止相邻孔窜浆。相邻孔灌浆完毕后待凝24 h，才能钻下一孔。

2.3 高压旋喷施工

1)注浆主要技术参数的选择，对施工质量的影响起着决定性的作用，根据本工程的地层特征，初拟选表1所列参数。施工中应根据实际情况作适当的调整。

表1 喷射注浆主要技术参数

2)要求专人负责施工监控，随时了解各种设备的工作情况，水、气、浆的压力和流量，喷射的提升速度和各种参数进行测量、记录并整理分析。

3)孔位按设计位置，误差不大于5 cm，孔斜不大于1%。

4)下喷射管时，要求按一次喷射的参数下至设计深度。为防止喷嘴堵塞，可采用边送低压水、气，边下管的方法。

5)当喷射管下到设计深度后，送入符合要求的水、气，喷射1 min～3 min，按表1所列的提升速度，自下而上旋转提升，直到设计高度。

6)对溶洞段位反复冲洗3次～5次，至回水完全澄清并持续15 min后结束。

2.4 压力灌浆

灌浆设备及布置：浆液搅拌采用自制的500 L快速搅拌筒，转速250 r/min，制浆量为6 m3/h；灌浆泵采用BW-250浆泵，铺设φ32二层钢丝编织胶管送浆至工作面；泵站应紧邻水泥仓，设置在交通便利处，以便于材料供应。

灌浆材料：采用32.5R普通硅酸盐水泥，灌浆用水泥必须符合质量标准，不得使用受潮结块的水泥。灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求。

灌浆压力：开灌时，采用自然压力进行充填灌浆；至回浆管返浆后，通过调节回浆管的调压阀，逐渐增加注浆压力，注浆压力为0.4 MPa～1.0 MPa。

灌浆水灰比：可按0.8，0.6，0.5由稀变浓逐级变换。

终灌标准：注浆压力达到0.8 MPa～1.0 MPa，注入率不大于2 L/min后，继续灌注15 min，可结束灌浆。

封孔：用压力水或压缩空气将孔内积水和污物吹洗干净后，下入注浆管至孔底，泵入水泥浆封孔。封孔用水灰比为0.5。

3 桩基竖向承载力检测与评价

注浆结束28 d后进行单桩竖向抗压静载试验，按DBJ 15—60—2008建筑地基基础检测规范有关规定进行，试验加荷方式为慢速维持荷载法[4]。加载分级进行，采用逐级等量加载，分级荷载为最大加载量的1/10，其中第一级为2倍分级荷载。卸载分级进行，每级卸载量为加载分级荷载的2倍，逐级等量卸载。其静载试验结果见表2。

表2 静载试验结果表

从检测结果可看出，处理后的单桩在最大荷载作用下未达到极限承载状态，其竖向抗压极限承载力满足设计要求。说明运用高压旋喷+压力注浆固结处理桩基下持力层溶洞的施工技术在该工程上是可行的。

4 结论与建议

通过本工程的检测结果证明，运用高压旋喷+压力注浆固结法处理桩基下持力层溶洞时可以满足桩基竖向抗压静载试验要求。

在施工过程中，钻孔时必须采取跳孔施工措施，防止相邻孔窜浆。注浆时应密切监控，根据施工实际情况动态调整注浆压力、注浆间歇时间、浆液浓度。

[1] 常士骠，张苏民.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社,2008.

[2] 翟世鸿，王靖涛.岩溶地区桥桩设计与施工若干问题浅析[J].土工基础，2004(2)：37-40.

[3] 牛小平，林懿双.岩溶地区某特大桥桩基成孔施工技术及对策[J].广东土木与建筑，2003(2)：33-35.

[4] 孙映霞，张智浩，王金安，等.岩溶区桩基破坏模式研究及稳定性分析[J].工业建筑，2012,42(9)：96-102.

The application of high press revolving spraying+press grouting consolidation method in handling karst cave under piles foundation

Huang Yanhua

(SanshuiDistrict,FoshanCityConstructionEngineeringQualityTestingStation,Foshan528100,China)

Combining with the actual situation of a engineering in Foshan Sanshui district, this paper proposed the scheme of high pressure jet grouting + pressure consolidation treatment of pile foundation under bearing layer karst cave, and elaborated specific construction technology and design method, through the static load test showed that the vertical bearing capacity after pile foundation treatment met the design requirements.

pile foundation, karst cave, high pressure jet grouting, pressure grouting, bearing capacity

1009-6825(2017)05-0109-02

2016-12-03

黄严华(1971- )，男，工程师，注册岩土工程师

TU473.1

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