富水岩溶发育地质的地连墙施工溶洞预处理施工技术

李小鹏

（广东省水利水电第三工程局有限公司，广东 东莞 523710）

1 工程概况

本船闸枢纽工程位于广东省粤北山区某大型枢纽电站坝址处，工程内容包括新建二线1 000 t 级船闸和重建一线1 000 t 级船闸工程，工程分两期施工，基坑支护采用双排地连墙结构，由于本工程岩溶发育强烈，钻孔遇洞率高达80%以上，地质条件非常复杂，为确保施工安全，必须在地连墙正式施工前对溶洞进行处理施工。

2 工程地质

本工程区域主要特殊性岩土为填土、填石以及软土，不良地质现象主要为岩溶。地质构造勘探深度内基岩为石炭系下统大塘阶石磴子组灰岩，岩溶为覆盖型岩溶，其形态有溶沟、溶槽、溶隙，串珠状溶洞和较深处的管道型溶洞。根据设计勘察报告资料显示船闸的岩溶钻孔遇洞率88.2%，平均线岩溶率32.9%，本工程区属于强岩溶区。溶洞为全充填、半充填及空洞形式，充填物一般是卵石土，局部充填软塑～流塑粘性土或砂性土。溶洞底板高层分布在▽-18.13～▽18.19 之间，分布较复杂，规律差。实际施工中对地连墙按照一槽两钻布置超前钻探明溶洞情况，基本与设计勘察报告吻合。见表1。

表1 溶洞尺寸情况统计表

3 溶洞处理施工目的和作用

本工程地下连续墙为基坑支护结构，溶洞处理的目的主要是确保地连墙施工时槽孔不塌陷，保证墙体的施工质量和确保工作面设备和人员的安全，具体如下：

1）充填洞体内空隙，防止洞壁和基础崩塌。

2）阻断溶洞与河床的直接水系通道，防止地连墙槽孔泥浆流水造成塌孔。

3）对溶洞内原充填的软弱土体进行加固填充，防止地连墙成槽施工期间因冲击或振动产生较大的沉降变形，提高洞内填充物承载力特征值，确保地下连续墙顺利成槽及成槽质量，保证地下连续墙施工安全。

4 溶洞处理施工原则

4.1 超前钻及探边孔施工原则

超前钻采用“一槽两钻”原则，主要是探明溶洞高度和充填情况，如需探明溶洞大小还需进一步进行探边孔施工。参照已完成超前钻资料，高度大于3 m 的溶洞，可选择在其附近按照2 m 间距，距离地连墙结构边1.5 m 布设探边孔，探测溶洞边界、大小、充填情况。高度小于3 m 的溶洞，暂不进行探边孔施工，直接参照超前钻资料进行溶洞处理施工。

4.2 溶洞充填施工原则

1）全充填的中小型溶洞：充填灌注水泥和黏土混合浆液，充填后仍无法正常进尺时，采用黏土和水泥固体混合物充填。

2）半充填的中小型溶洞：充填黏性土和水泥固体混合料，充填后仍无法正常进尺时，采用抛填块石。

3）大型溶洞（6 m 及以上）：采用冲孔开先导孔+施放钢护筒的方式，充填块石、粘性土及水泥固体混合料，块石粒径应大于200 mm、不大于2/3 孔径，黄泥块石比为3∶1。

4）串珠型溶洞、无充填溶洞或大型溶洞（溶洞洞高6 m 及以上）：利用先导孔+钢护筒护壁方式，充填块石、黏性土及水泥混合料，块石粒径应大于200 mm、不大于2/3 孔径，黄泥块石比为3∶1。

5）洞高超10 m 以上的超大型的溶洞或特殊部位的溶洞：为确保临近建筑物安全和施工安全，采用灌浆和充填低标号混凝土相结合的充填处理方式。

5 溶洞处理施工

因其他几种方式均为常规溶洞灌注处理方式，这里只对大型溶洞采用先导孔+钢护壁进行溶洞充填方式进行详细介绍。

5.1 施工准备

在正式施工前除必须做好地连墙施工的前期准备工作外，还需要现场布置大型泥浆池和填充材料料仓，料仓主要储备块石、黏性土、袋装水泥等材料。

5.2 施工工艺

由于溶洞有一定的不可预见性，大小填充情况各不相同，结合前期溶洞处理试验成果，确定采用溶洞处理和地下连续墙施工同步进行，利用先导孔快速充填以块石、黏土、袋装水泥混合料（PC32.5R）及低标号素混凝土为主的填充料，后再进行地连墙成槽施工。溶洞较大的槽段先施工先导孔，先导孔施工至溶洞顶板后采用Φ1 200 mm 钢护筒护壁，钢护筒的目的在于冲破溶洞顶板泥浆流失后对孔壁的支护作用，防止漏浆引起的孔壁坍塌，利用钢护筒护壁的先导孔进行充填作业直至地连墙成孔过程中泥浆不漏浆，再进行地下连续墙成槽施工。若成槽过程中仍发生漏浆，则及时进行补浆，并充填块石、黏土和袋装水泥混合料或根据实际情况回填低标号素混凝土，反复充填处理直至顺利成槽。工艺流程见图1。

图1 溶洞处理工艺流程图

5.3 充填施工

1）先导孔充填施工。根据地连墙一槽六孔（一序槽）的施工顺序，在单一槽段中间部位布置两个先导孔，先导孔采用冲孔桩成孔，冲孔时泥浆比重控制在1.2～1.5 g/cm3，覆盖层采用Φ1 200 mm 冲锤成孔，接近溶洞顶板岩层时，施放Φ1 200 mm 钢护筒同时更换小直径的冲锤冲破溶洞顶板。冲孔遇到快速漏浆情况时，必须立刻从泥浆池中抽取泥浆补充到孔内，防止塌孔的同时快速回填填充料，回填完毕后利用冲孔锤将回填料反复击实。孔内不再发生泥浆泄漏证明溶洞充填密实后，拔出钢护筒，换成Φ1 200 mm 冲锤进行复冲扩孔施工。完成第1 个先导孔后方可进行第2 个先导孔施工。若多次回填不同填充料仍无法达到止漏，则应对溶洞灌注回填低标号的流动性大的素混凝土。见图2、图3。

图2 先导孔平面布置图

图3 先导孔立面示意图

2）槽段其他孔序施工。完成先导孔的溶洞充填灌注施工完毕后，对槽段其他槽孔继续采用冲孔桩成孔成槽施工，如果仍然发生少量的漏浆情况，继续回填充填料，直至冲孔到设计底高程，整副槽段成槽完成。见图4。

图4 地连墙槽孔冲孔顺序图

6 质量检查

本工艺溶洞处理目的就是保证地连墙槽段顺利冲孔成槽，因此能够顺利成槽和完成地连墙混凝土浇筑是溶洞处理效果的检验标准，本工程顺利完成下游段218 副地连墙槽段施工，经基坑开挖后成品检查地连墙质量均符合设计和规范要求。

7 结 论

溶洞处理技术应用于本工程地连墙施工中取得了很好效果，其施工工艺简单、造价低廉，与地连墙施工同步进行节约了预处理的时间，加快了施工进度，较好地解决了复杂溶岩地区地连墙施工的难题。与传统的溶洞预处理工艺相比，大大节约了工期，降低了施工成本。