摘要：溶洞是石灰岩在水中长期溶蚀产生；溶洞发育区域土洞常见成因，是随着浅层溶洞发育为开口溶洞,土层塌落填充溶洞而形成。在项目的使用年限内，土洞的发育有极高概率，土洞的发育将影响基础可靠度，进而对建筑物的安全产生威胁。因此，必须对场地内的土洞、浅层溶洞进行处理。
关键词：土洞；浅层溶洞；处理；
白云新城位于广州市白云区，属于石灰岩溶（土）洞发育分布地带，溶洞是石灰岩在水中长期溶蚀产生；溶洞发育区域土洞常见成因，是随着浅层溶洞发育为开口溶洞,土层塌落填充溶洞而形成。在项目的使用年限内，土洞的发育有极高概率，土洞的发育将影响基础可靠度，进而对建筑物的安全产生威胁。因此，必须对场地内的土洞、浅层溶洞进行处理。在溶（土）洞发育分布地带，常用的基础形式有CFG刚性桩复合基础、管桩复合基础、冲孔桩等基础形式。因应该项目建筑总高度约56.5～68.2米，本着安全、经济、可靠的原则，结合本项目的场地特点，选用CFG刚性桩复合基础。同时，必须对影响范围内的土洞、浅层溶洞进行处理。以下为土洞、浅层溶洞处理方案。
1工程概况
白云新城某项目位于广州市白云区云城西路东侧，横二路南侧，白云二线北侧，场地属珠江三角洲冲积区。拟建6栋高层住宅，其中A1栋为19层，A2栋为16层，A3～A6栋为20层，均设置1层地下室。建筑总高度约56.5～68.2米，地下室层高5.9米，建筑物±0.000相当于绝对标高18.2米。
由于该场地处于石灰岩分布地带，勘察揭露该场地存在溶（土）洞，加之上履地层多松散土层，其质软、强度低，这对地基的强度、稳定性以及拟建建筑基础等都存在不利的影响，且易引起地面塌陷等工程地质问题，进而影响到上部结构的安全，因此须对溶（土）洞根据其发育程度进行必要的处理。
2工程地质
2.1场地岩土分层及特性
根据广东省地质物探工程勘察院编制的《中海白云新城地块项目地质详细勘察工程勘察报告》及《中海白云新城地块项目工程地质补充勘察报告》，场地岩土层有第四系人工填土（Qml）、冲积层（Qal）细砂、淤泥质土、中粗砂、粉质粘土、细砂等、残积层(Qel)粉质粘土，下伏基岩为石炭系（C）灰岩。场地岩土层情况自上至下分述如下：
1）人工填土（Qml），层序号为①
本层场区广泛分布，全部钻孔均见揭露。出露于地表，层顶标高15.48~18.95m，平均17.07m；揭露厚度0.70～5.80m，平均3.12m。
以素填土为主，呈灰褐色、灰色，稍湿，多为稍压实，局部为欠压实，主要由粘性土组成，局部含有少量砼块及小碎石，上部偶见有植物根系，局部地段上部为砼板。少量为杂填土，灰色，砖红色，主要由粘性土、砼块、砖块等建筑垃圾堆填而成。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为60kPa。
2）冲积土（Qal）,层序号为②
本层可分为以下5个亚层：
（1）细砂、含粘性土细砂，层序号为②-1
本层场区内局部分布，揭露钻孔有24个。层厚0.70~5.80m，平均2.99m；层顶高程12.44~16.60m，平均14.31m；层顶深度1.00~4.10m。
本层呈浅灰黄色，灰色，灰白色，很湿~饱和，松散为主，局部稍密，主要为细砂，局部为含粘性土细砂，主要由石英砂粒组成，局部含较多粘粒，级配差，局部颗粒增大为中砂，局部夹淤泥质土薄层。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为80kPa。
（2）淤泥质土、粉质粘土，层序号为②-2
本层场区内局部分布，揭露钻孔有32个。层厚0.80~4.30m，平均2.31m；层顶高程11.18~16.81m，平均14.13m；层顶深度1.80~5.80m。
本层呈深灰色，浅灰色等，以淤泥质土为主，局部为软塑状粉质粘土。主要由粘粒及有机质组成，局部夹有薄层细砂层或粉质粘土层，饱和，软塑~流塑。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为60kPa。
（3）粉质粘土，层序号为②-3
本层场区内广泛分布，揭露钻孔有140个。层厚1.10~25.10m，平均8.04m；层顶高程3.82~15.66m，平均12.38m；层顶深度0.70~12.80m。
本层呈浅灰黄色，浅灰白色，浅红色，灰色等，湿，可塑为主，局部硬塑，主要为粉质粘土，局部为粘土，局部夹有薄层中细砂层。主要由粘粒、粉粒等组成，局部含砂粒。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为160kPa。
（4）细砂、粉砂、含粘性土细砂，层序号为②-4
本层场区内局部分布，揭露钻孔有27个。层厚1.20~10.78m，平均3.45m；层顶高程2.96~13.93m，平均8.77m；层顶深度2.00~13.70m。
本层呈灰色、灰黄色，灰褐色等，很湿~饱和，松散为主，局部稍密，以细砂为主，局部为粉砂或含粘性土细砂，局部夹有薄层粗砂或淤泥质土层。主要由石英砂粒组成，局部含粘粒。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为100kPa。
（5）粉质粘土，层序号为②-5
本层场区内局部分布，揭露钻孔有18个。层厚2.30~10.80m，平均6.47m；层顶高程-0.07~10.30m，平均6.28m；层顶深度7.50~16.50m。
本层呈褐黄色，褐红色等，湿，可塑为主，局部硬塑，主要为粉质粘土，局部为粘土，主要由粘粒及粉粒组成，局部含较多石英砂颗粒。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为160kPa。
3）残积粉质粘土层（Qel），层序号为③
本层根据状态分为2个亚层，现分述如下：
（1）粉质粘土，层序号为③-1
本层场区内广泛分布，揭露钻孔有108个。层厚1.10~17.60m，平均13.47m；层顶高程-10.83~10.78m，平均3.73m；层顶深度5.20~28.70m。
本层呈褐黄色，棕红色等，湿，可塑为主，局部稍湿，硬塑，以粉质粘土为主，局部为粘土或粉土。主要由粘粒、粉粒组成，局部含少量铁锰质小核或灰岩碎块。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为160~200kPa，硬塑取高值。
（2）粉质粘土，层序号为③-2
本层场区内局部分布，揭露钻孔有39个。层厚0.70~9.70m，平均3.32m；层顶高程-16.83~4.79m，平均-1.17m；层顶深度11.20~34.70m。
本层呈褐黄色，棕红色等，饱和，软塑为主，局部可塑或流塑，主要为粉质粘土，局部为粘土。主要由粘粒、粉粒组成，局部夹有铁锰质小核。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为60kPa。
4）石炭系灰岩（C），层序号为④
本层按风化程度可分为3个亚层：
（1）强风化灰岩，层序号为④-1
本层于场区内零星分布，揭露钻孔仅5个。层厚1.00~3.50m，平均1.86m；层顶高程-14.06~4.87m，平均-7.50m；层顶深度13.50~32.80m，平均25.70m。
呈青灰色，灰白色等，岩芯裂隙极发育，岩芯极破碎，呈碎块状，质软。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层承载力特征值为800kPa。
（2）、中风化灰岩，层序号为④-2
本层于场区内零星分布，揭露钻孔25个。层厚0.20~4.20m，平均1.51m；层顶高程-17.47~4.45m，平均-2.91m；层顶深度11.30~34.70，平均19.40m。
岩石呈青灰色、浅灰色等，岩质较硬，岩石裂隙发育，岩芯破碎，多成碎块状，少量呈柱状，且部分岩芯表面见有溶蚀现象。
结合详细勘察资料及地区经验，推荐本层地基承载力特征值2000kPa。
（3）、微风化灰岩，层序号为④-3
本层于场区内广泛分布，揭露钻孔141个。揭露层厚0.40~8.00m，平均3.39m；层顶高程-25.31~5.09m，平均-5.40m；层顶深度11.50~43.30m，平均22.50m。
呈青灰色，灰白色，浅灰色等，隐晶质结构，中厚层状构造，质硬~较硬，岩芯完整~较完整，多成短柱状~长柱状，局部裂隙较发育，呈块状。
2.2不良地质
原详勘报告显示，场区内广泛分布的石灰岩，由于强透水层中地下水的溶蚀、潜蚀作用与重力地质作用，土洞、溶洞较为发育。揭露钻孔有15个，揭露溶洞17个，见洞率23.4%，部分为串珠状溶洞，揭露洞高0.70～13.20m，平均5.27m；洞顶标高-15.06～1.72m，平均-6.25m；洞顶深度14.70～33.80m，平均23.26m。部分充填或半充填软塑～流塑状粉质粘土或粘土，局部无充填物，稍漏水，部分不漏水。
根据详细勘察资料，于2011年5月对该地块进行补充勘察，对发现溶洞、土洞部位周边钻孔进行加密，对溶洞、土溶洞的范围进行了进一步探查，共补勘79个孔，揭露钻孔有47个，揭露溶洞59个，部分为串珠状溶洞，揭露洞高0.30～13.20m，平均3.78m；洞顶标高-21.53～2.79m，平均-6.83m；洞顶深度14.20～39.40m，平均23.87m。部分充填或半充填软塑～流塑状粉质粘土或粘土，局部无充填物，稍漏水～漏水，部分不漏水。其溶洞（土洞）分布详见补勘地质报告。
溶土洞发育情况一览表
从表中可以看出，全充填的溶洞12个，半充填的溶洞40个，无充填的溶洞6个，无充填的土洞2个，且有8个钻孔揭示为双层溶洞，2个钻孔揭示为三层溶洞。
2.3水文地质
勘察期间测得地下水位埋深1.70~6.30m。由于勘察工期短，不能测出地下水位的变化幅度和最高水位。场地地下水主要为孔隙潜水，砂层<层号②-1、②-4>为主要含水层，赋水性中等，主要靠大气降水和河水侧向迳流补给，排泄条件主要靠大气蒸发。场地基岩裂隙水主要为风化岩带裂隙水及岩溶水，属承压水，承压水头高度不明。裂隙水受第四系孔隙水垂直补给和河水侧向补给，排泄条件不明。本场地环境类型为Ⅱ类。
3 编制依据
1、《白云新城某地块项目地质详细勘察工程勘察报告》，2011.1
2、《白云新城某地块项目工程地质补充勘察报告》，2011.5
3、《白云新城某地块溶（土）洞灌浆处理技术要求（修）》，2011.5
4、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
5、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GBJ50202-2002）
4 溶洞处理施工方案
4.1溶（土）洞处理的要求
根据设计要求填充体的强度应达到5MPa（暂定），充填物应密实；与原溶洞结合挤密；自身无蜂窝等不密实现象；应阻断水流通道；填充体应具有一定的耐久性，以确保不被地下水进行二次侵蚀；对溶蚀部位进行灌浆处理、防止其进一步发育。
4.2施工参数
本着“技术可行、经济节约、满足要求”的原则，针对试验区溶（土）洞的特点和处理要求，本试验采用水泥砂浆及混合单液水泥浆液进行静压灌浆处理。具体处理方法为：先采用水泥单液浆进行灌注，主要目的是打开溶（土）洞灌浆通道，察看灌浆压力和流量，若灌浆压力无明显反应，则采用强度不低于M5的水泥砂浆进行灌注，达到终灌标准时再采用单液浆进行补充挤密灌浆。在有较大动水条件或需要速凝的条件下，可采用水泥+化学浆的双液浆进行灌注。水泥砂浆采用钢花管进行注浆，单液浆采用袖阀管进行注浆。
填充物应密实，与原溶洞结合挤密，自身无蜂窝等不密实的现象，应阻断水流通道，填充体具有一定的耐久性，对溶蚀部位进行处理，以防止进一步发育。
4.2.1灌浆材料的选择
（1）水泥：采用PC32.5R水泥。
（2）砂：为质地坚硬的天然砂，粒径不宜大于2.0mm。
（3）粉煤灰：为精选的粉煤灰，煤失量要小于8%，SO3的含量不宜小于3%，细度不宜低于使用的水泥细度。
（4）水：用于拌和浆材的水，须达到自来水的标准或不含腐蚀性物质的水质要求。
（5）化学浆：首选硅酸钠（俗称水玻璃），要求模数宜为2.4～3.0，浓度宜为30～45波美度；视灌浆效果，备选其他化学速凝剂。
（6）膨润土：塑性指数不宜小于14，粘粒（粒径小于0.005mm）含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有机物含量不宜大于3%。
4.2.2灌浆参数
（1）、布孔范围及处理要求
塔楼溶洞处理平面范围内为筏板边线外扩6m，CFG桩桩顶至桩底以下8m深度范围内的溶洞处理时，填充体的强度应达到5MPa，CFG桩底以下8m深度范围外的溶洞处理时，填充体的强度应达到2MPa。对撞地以下8m深度范围以外的溶洞当其顶板岩层厚度大于3m时可不进行处理。
纯地下车库溶洞处理平面范围为筏板边线外扩3m，溶洞处理时填充体的强度应达到2MPa。筏板底部以下的溶洞当其顶板岩层厚度大于3m时可不进行处理。
塔楼CFG桩桩顶至桩底以下8m深度范围内，纯地下车库溶洞筏板底部以下8m范围内的土洞处理时，填充体的强度应达到5MPa。
以勘察孔为中心进行梅花型布孔，孔距为2.0m，如钻孔后发现溶（土）洞沿钻孔方向延伸，则继续梅花型布孔，无延伸的方向不再钻孔。
（2）、钻孔及下管参数
无填充物的溶洞BZK33：以Φ110mm开孔，要求钻至溶（土）洞底部进入岩层3m，在出现溶（土）洞的钻孔中下Φ48mm钢花管，开孔孔径为15～20mm，开孔距离为400～600mm，出浆孔应布置在钻孔的溶（土）洞段；溶（土）洞的钻孔中下袖阀管和钢花管相互间隔设置。
半充填流塑状粘土的溶（土）洞：以Φ110mm开孔，要求钻至溶（土）洞底部进入岩层3m，钢花管和袖阀管相互间隔设置，且揭露溶（土）洞的钻孔钢花管优先，钢花管为Φ48mm钢管，开孔孔径为15～20mm，开孔距离为400～600mm。
（3）、浆液配比（重量比）
水泥砂浆配比配方一：水：水泥：砂：膨润土：减水剂=（0.5～1）:1:（0.8～1.2）：（０.05～0.1）：（0.5%～0.7%）
单液浆配比配方二：水：水泥=（0.5～1.0）∶1
复合水泥砂浆配方三：水∶水泥：砂∶膨润土∶粉煤灰∶化学浆材=（1.5～2.0）∶1∶（0.8～1.5）：（0.05～0.1）：（0.2～0.4）：（0.3%～0.5%）
复合单液水泥浆液配方四：水∶水泥：膨润土∶粉煤灰=（1.0～1.5）∶1∶（0.1～0.2）∶（0.2～0.4）
双液速凝浆配方五：水：水泥：水玻璃=(0.5～1.0):1:(10%～30%)
浆液材料配比根据现场实际施工情况，进行适当的调整以满足不同部位、不同条件下的工艺与设计要求。在溶（土）洞含水量大时，可加入适量的增稠剂起到增塑作用。埋深较浅的溶（土）洞对于CFG桩影响较大，因此在桩底8m范围内的溶（土）洞，采用强度较高的浆液进行灌浆；对于溶（土）洞中上覆岩层较厚（大于2m）或桩底8m以外的溶（土）洞，为了降低成本，可选择强度稍低的浆液进行处理。因此本试验浆液的选择原则如下：
①配方一：水泥砂浆主要用于在桩底8m范围内的溶（土）洞且顶板岩层低于3m的溶（土）洞。
②配方二、单液水泥浆主要用于在桩底8m范围内的溶（土）洞且顶板岩层低于2m的溶（土）洞，宜选择强度较大的浆液；用于补灌或挤密灌浆。
③配方三：复合水泥砂浆主要用于桩底8m以外的溶（土）洞，宜选择强度稍低的浆液。
④配方四：复合单液水泥浆液主要用于桩底8m以外的溶（土）洞，宜选择强度稍低的浆液；用于补灌或挤密灌浆。
⑤配方五：双液速凝浆主要用于堵截较大涌水或者灌浆量较大的溶（土）洞。
（4）、灌浆压力
水泥砂浆的灌浆压力为0.7～1.5MPa，袖阀管灌浆压力为0.5～1.0Mpa，具体根据灌浆情况由现场进行调整控制。
（5）、终灌标准
①钢管灌浆结束标准：通过灌浆压力和灌浆流量双参数控制，在0.7～1.5MPa的灌浆压力下，注入量＜2～6L/min，稳压5min。
②袖阀管灌浆结束标准：通过灌浆压力和灌浆流量双参数控制，在0.5～1.0MPa的灌浆压力下，注入量＜8～10L/min，稳压5min。
4.2.3检测标准
溶洞的处理应满足国家和广东地区有关的检测验收标准。对溶洞、土洞处理后的检测标准以标贯为主，洞内原有填充物在处理以后的检测标贯值应大于2-3、3-1层粉质粘土层（fak=160kpa）的相应标贯值（修正标贯10击）；以抽芯检测为辅，检测溶洞、土洞填充的密实性。
1）钻孔部位：两个灌浆孔位之间。
2）检测时间：灌浆结束28天后。
3）检验方法及检验指标：
检验方法：以标准贯入试验为主，以抽芯检测为辅；抽芯检测主要察看充填情况和灌入充填物本身的强度，以及钻孔时不掉钻、不漏水等。
4）检验数量：每个洞体1～2个点。
结束语
项目建成投入使用至今已有七年，经项目长期沉降观测资料以及现场观察，基础及溶（土）洞处理安全可靠、经济有效。可作为溶（土）洞处理的案例参考。
论文作者:卢坚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：溶洞论文; 钻孔论文; 局部论文; 粘土论文; 平均论文; 细砂论文; 水泥论文; 《基层建设》2019年第19期论文;