敏感区域大型溶洞群桩基础施工处理技术

2020-06-15胡智敏

工程与建设 2020年4期

胡智敏

(广东省建筑设计研究院，广东广州 510010)

0 引言

广州白云国际机场扩建工程位于广州市花都区，地区域广泛分布的主要为石炭系下统测水组岩系(C1dc)灰岩，其次为炭质灰岩。根据勘察资料揭示，场地溶(土)洞发育，土洞见洞隙率为5.1%，溶洞见洞隙率为69.9%，部分为充填溶洞，大部分没有充填。溶洞出现频率高，单个溶洞大，而且施工周边区域位置敏感，溶洞处理难度大，制约因素多。

本项目桥梁工程共包括主线桥1座，匝道桥5座，基础采用钻孔灌注桩基础，桩径从1.2～1.8m，采用端承桩，持力层为微风化石灰岩。

1 常规溶洞处理方法

根据施工实际情况以及现场条件，对于一般的溶洞，采用抛填法和钢护筒支护法来进行处理。

1.1 抛填法

溶洞范围小，溶洞高度小于1 m，对照地质图，当钻至溶洞顶板1 m 左右时，减小冲击钻冲程，控制在1～1.5 m，通过短冲程快频率冲击的方法逐渐击穿溶洞，溶洞一被击穿，孔内水头迅速下降，这时立即向孔内补充泥浆，同时提钻至孔口，并向孔内投入片石、黏土块和水泥，填充溶洞，当孔内水头稳定时，用测线测出回填厚度，当回填厚度大于1 m使溶洞范围形成护壁后，再继续施工。

1.2 护筒跟进法

溶洞高在3

溶洞高大于5．0 m(多层)，且溶洞间距较大时，拟采用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的方法进行施工。内护筒长度L=h+2m(h为地质超前钻确定的多层溶洞高) 内护筒内径应比设计桩径大20 cm左右，外径应小于外护筒内径5 cm左右，若遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小3～5 cm，内护筒长度的确定护筒长度L=h+2(m)(h为多层溶洞高度)。

2 特殊区域超大溶洞群处理方法

2.1 超大溶洞情况

在临近现状T1航站楼贵宾厅及机场大道的拟建承台桩基位置存在一系列高度大于10 m的半充填溶洞，最高达20.45 m，部分为串珠溶洞，溶洞上依次为0.2～7.79 m厚微风化或强风化灰岩及19.69～31.8 m厚土砂层，如图1所示。

图1 超大溶洞柱状图

本区域距离机场主干道和贵宾厅不足5 m，现状交通量大，区域地位敏感。采用常规处理方法冲桩仍存在见洞后泥浆快速流失带走上部土砂层引起地面塌陷的风险，会造成较大的社会影响。

2.2 溶洞注浆处理方法

为避免在桩基施工时出现不可控的塌孔等风险，结合现场溶洞分布密集的特点，决定对溶洞群进行注浆处理。处理采用双浆液进行外围封闭，内部灌注单浆液填充。

(1) 根据桩基超前钻资料判断溶洞分布和走向，有针对性地布置平面注浆孔；并结合各区域溶洞高度，合理布置外围双浆液封堵的范围。

(2) 从施工效果考虑，该区域溶洞注浆的目的为预先充填桩基位置地层的空隙以保证后续冲桩施工时稳定泥浆而非加固地基以支撑地表结构受力，故注浆的技术指标如水灰比、浆液浓度、注浆压力和注浆速度等可相应降低，并增加早强剂等外加剂。

以其中一个N21轴承台(溶洞高度19.16～20.45 m)为例，注浆孔布置如图2所示。

图2 注浆孔布置图

具体注浆参数为：

(1) 单液注浆：采用纯水泥浆液进行注浆，水泥浆水灰比为1∶1，采用42.5(R)普通硅酸盐水泥。

(2) 双液注浆：水泥浆与水玻璃体积比为1∶1；双液浆中的水泥浆水灰比为1∶1，采用42.5(R)普通硅酸盐水泥。水玻璃的模数为2.4～3.3。

(3) 注浆可采用Ф48花管注浆，钻孔孔径为70～110 mm。注浆压力控制在0.4～1.0 MPa，注浆速度30～70 L/min。花管和注浆芯管下到洞底(处理溶洞时)或洞底以下0.2～0.3 m(处理土洞或砂层时)，从洞底往上压注水泥浆。每当注浆压力达到0.4～0.5 MPa，注浆芯管可提升0.5 m，逐渐压注浆往上到洞顶，最后在注浆压力下注入量<1～2 L/min，稳压15 min。施工前应进行现场注浆试验，注浆参数根据试验情况进行调整。注浆量和注浆有效范围通过现场试验确定。