溶洞地区已施工工程桩桩底溶洞处理方案

王冠军，余承清

广州粤嘉工程技术有限公司，广东 广州 510000

溶洞具有形状、尺寸、位置多样的特征，灌注桩项目需进行一桩一孔的超前钻，为既定桩位施工提供依据，但因超前钻孔径远小于工程桩直径，其揭露的溶洞情况与实际的溶洞存在偏差。对未采用溶洞预处理的桩位，如果抽芯检测发现桩端持力层底部仍有未处理的溶洞，需对桩底进行处理。

1 场区溶洞情况及处理措施

项目拟建5栋高31层的商业住宅楼，占地面积约21000m2。场地设2层地下室。采用灌注桩基础，持力层为中风化或微风化石灰岩层，勘察报告揭露溶洞见洞率为50%。超前钻揭露溶洞顶板埋深13～22.5m，洞高为2.5～4.8m。溶洞按充填物状态可分为以下两种情况：全充填，充填黏性土、砂及少量碎石，漏水；半充填，有一半左右充填；无充填物，为空洞。按溶洞垂向数量分为单个溶洞、多个溶洞（串珠状）。按溶洞大小分为大溶洞，洞高大于等于3m；小溶洞，溶高小于3m。综合考虑质量及工期要求，施工方案针对溶洞的处理措施为不进行溶洞预填充处理，当桩基施工遇到溶洞，采取片石和黄泥（体积比为1∶1）进行回填反复冲孔，成孔后采用混凝土进行浇筑，遇洞填洞。

2 质量缺陷处理

该工程在施工过程中对发现的溶洞均进行混凝土灌注填充。施工完成后进行桩基础检测，抽芯检测时出现问题桩。该桩桩径为1.0m，抽芯桩长16.23m，桩身芯样完整，桩端持力层以下0.95m遇到溶洞，溶洞埋深17.18m，溶洞高度为2.17m，无充填物，洞底为微风化炭质灰岩。抽芯孔洞出现大量持续上涌清水现象，为打穿溶洞顶板所释放出来的承压水。针对该桩情况，拟对底部溶洞采取灌注水泥浆。通过密实充填溶洞，达到提高桩端持力层的强度的目的。此次灌浆处理难点是如何保证在承压水环境条件下将浆液注入溶洞，且填充密实达到设计强度要求。

3 溶洞注浆施工

（1）处理方式。为不损伤桩体，在该桩周围均匀开4个孔，对角两个一组为一序孔，另外两个一组为二序孔。分别采用PVC管及PVC袖阀管压力注浆的方法进行填充加固，溶洞填充均匀，加固位置可控性强，注浆压力从低到高，间歇、反复压浆。布孔图如图1所示，注浆管布置示意图如图2所示，袖阀管大样如图3所示。

图1 布孔图

图2 注浆管布置示意图

图3 袖阀管大样

（2）袖阀管施工工艺。钻孔→预埋PVC管→浇注套壳料、下袖阀管及固管止浆→注浆→洗孔重复注浆→自检→质量检验→清场、退场。①钻孔施工。钻机采用泥浆循环、护壁成孔和清孔，对于钻进深度要穿过溶洞底岩层不少于3.0m，进入岩层时开始抽芯，以抽芯长度确定入岩深度。②浇注套壳料及止浆段。在孔内用套壳料填充，以防止注浆时返浆；因钻孔破坏了溶洞承压水顶板，孔口下1.0m段施作止浆段封堵，止浆段采用快干水泥封堵密实。③注浆材料。采用纯水泥浆（42.5R水泥配置）、水玻璃、双液浆、速凝剂。在正式注浆前，预先进行几组注浆试验，选择最佳的施工参数。注浆体中纯水泥浆液水灰比值为0.5，双液浆的配置为水泥∶水∶水玻璃=50kg∶25kg∶1.8kg。④一序二序注浆。一序孔注浆的目的为大面积回填空洞，为保证浆液在承压水状态下不被水流从孔口喷出，一序注浆施工过程将二序注浆孔用闷盖拧紧。待一序注浆完成后，拧开闷盖，开始二序注浆孔注浆。⑤注浆压力。为保证注浆达到密实，一序孔注浆采用纯水泥浆作注浆材料，间歇注浆，压力按0.5～1.0MPa控制，初始注浆时间控制在45min，若在45min内仍然不起压，停止灌浆，间歇6h，再进行注浆。二序孔注浆采用双液注浆，压力按0.8～1.5MPa控制，浆液凝固时间在10～20s。⑥注浆终止标准和注浆量。当二序注浆孔灌注压力稳定在1.5MPa（一序注浆孔为1.0MPa）持续20min，吃浆量变小（注入量小于15L/min）或孔口冒浆时即可终止注浆。结合临近桩孔混凝土遇溶洞超灌混凝土方量状况，并分析此次溶洞影响范围，预估此次注浆水泥用量上下限范围为50～80t，而实际上此次注浆水泥用量为65t。

4 质量控制措施

（1）钻孔完成后安设注浆管时，注浆管应高出地面35cm，并旋紧上闷盖，以防止水泥浆及其他杂物进入管内，影响注浆施工。

（2）水泥注浆量大于理论计算量上限的20%还没有达到相关标准时，需及时分析其原因，分析是否出现了跑浆问题，如出现跑浆问题，及时采用双液浆加速凝固。

（3）因被处理溶洞内有大量承压水，因此充分利用原检测抽芯孔。①注浆孔开孔过程中，为防止开孔过程泥浆喷出起不到护壁作用，抽芯孔暂不封堵，利用其持续排水用作泄压孔。②为防止压力注浆时水泥浆从抽芯孔喷出，在注浆孔注浆前，提前将抽芯孔用水泥浆封堵。③抽芯检测为有损检测，注浆处理完后利用原抽芯孔抽检处理情况，避免对桩身造成进一步影响。

（4）严格按注浆参数进行施工，不得随意更改。

（5）注浆过程中应做好详细的注浆记录，加强周边环境巡视，并对浆液进行胶凝时间的测定，确保注浆施工效果及安全。

5 成桩质量及检测

溶洞处理后，在原抽芯孔开孔进行复抽检，所取填充注浆体芯样完整，抗压强度达到20MPa，满足设计所提出的要求。此次抽芯将抽取芯样的钻孔深度延长至已处理溶洞底部3m，抽取结果为微风化，岩体完整且再无溶洞。经各责任主体单位共同验收，确认该桩经此处理后可以投入使用，注浆施工取得了成功。

6 结束语

文章以商业住宅楼项目实际工程为例，针对桩基础底部未填充处理下覆溶洞的处理方法，采用在原桩位上新增加钻孔后进行袖阀管注浆，通过严格的工艺参数控制，对已施工的工程桩桩底溶洞进行后填充处理，取得了良好的加固效果，使得濒临废弃的桩基础实现了再利用，避免了因少数工程桩质量问题导致的补桩、加桩情况，以及增加检测所带来的工期损失、经济损失，取得了经济节约、避免浪费、处理周期短、质量可控的综合效果。