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摘要：微风化灰岩存在大量的岩溶及土洞，且存在不良发育现象；该层经长期水溶蚀灰岩形成岩溶后充填黏土及砾石，均匀性差。桩基施工时需考虑溶洞地质的处理措施。结合深圳某项目，针对溶洞处理可采取的多种措施，从技术可行性、施工造价、工期等方面进行分析比较，确定适宜的施工方案，并通过试桩对方案实施效果进行总结分析。
关键词：岩溶地质；桩基施工；施工技术
引言
微风化灰岩易发育岩溶地质，该层经长期水溶蚀灰岩形成岩溶后充填黏土及砾石，均匀性差。深圳技术大学项目建设项目（一期）地块一的两栋单体，根据超前钻资料遇岩溶地质，且该处溶洞多串通，大部分溶洞为半填充、无填充，桩基施工存在塌陷、超灌风险。
1、概况
深圳技术大学建设项目（一期）地块一布置了1栋南区学生宿舍和2栋健康与环境工程学院共两栋单体，均采用灌注桩。为确保桩基施工安全及成桩质量，设计图纸要求进行一桩一探，深入了解地层分布情况。其中地块一2栋单体超前钻探孔所得溶洞分布情况如下：
超前钻揭露灰岩钻孔共计256个，123个钻孔揭露溶洞，见洞隙率为48%，线岩溶率21.8%。溶洞高度0.3m到26m不等，部分钻孔中溶洞呈串珠状分布。溶洞为全填充、半填充、无填充，填充物为流塑~软塑状含砾黏土。
场地地下水分为第四系孔隙水、基岩裂隙水及岩溶水。主要存在于素填土、粉砂层、强风化泥岩粉砂岩等土层以及灰岩岩溶裂隙中。尤其在溶洞发育及连通性好的地方水量大，主要受地下水垂直及侧向补给，受气候影响不大。
2栋单体灌注桩共368根，微风化岩为持力层的端承桩为229根。灌注桩桩径1000、1200、1400、1600、1800不等，桩长17m~45m不等。桩基混凝土强度为C35P8。
典型超前钻柱状图详见图1。
2、溶洞处理方案对比
本项目溶洞型式稍复杂，高度0.3m到26m不等，分单一溶洞和串珠状，且溶洞多互相连通。
图1 超前钻典型柱状图（串珠状溶洞）
溶洞处理可以采取片石+黏土回填冲孔成桩、桩基跨越、全回转成桩、预注浆处理（预处理）等多种措施，以下对这几种措施关于技术可行性、施工造价、工期等方面进行分析比较：（表1）
表1 溶洞处理措施对比表
综上对比，C方案和D方案措施费用较高，不予采用。桩基跨越方案（B方案）工期较短，安全性高，费用可估算量化可控，优于其它方案；但场地内溶洞多互相连通，移桩加桩复杂且跨度较大，经设计复核无法满足受力要求，经与设计院沟通，不考虑采用桩基跨越方案（B方案）。最终选择片石+黏土回填处理方案（A方案）。
3、施工方案
3.1 本工程桩基施工遇溶洞地质处理办法，以片石+黏土（比例5：1）挤密充填并冲孔成桩的方案为主。对偏斜桩、易塌孔等异常情况可考虑采用水下C35砼回填再冲孔；空洞体尺寸大、充填困难时可考虑采用片石水泥土造浆法或全钢护筒方案。
3.2 溶洞经片石+黏土挤密充填处理且漏浆现象消失后，需继续投入片石（毛石）+黏土，投入量根据冲孔进尺速度确定，少量多次。
3.3有横向连通溶洞的处理方案，遵循“先打深桩再打浅桩”的施工原则；实施“分割、围堵”战略，将大片串联溶洞划分成多个小区域溶洞。采用片石回填+素砼回填+双液注浆相结合的方式施工，首先施工串联大片溶洞区域中的小型溶洞，起到“分割、围堵”作用。
3.4加强地下水监测。根据降水井布置图，现场已布置6口降水井，均兼做监测井。
4、实施效果
遇溶洞地质的灌注桩采用片石+黏土冲孔成桩工艺。一旦发现孔内泥浆面下降，需紧急采取处理措施。用装载机配合大型挖掘机及时将准备好的片石（毛石）及粘土（比例5：1）抛入。投入量按溶洞竖向高度加2m以上，少量多次进行投放。先用小冲程进行钻进，让钻锤击碎片石并挤入溶洞内壁发挥护壁作用。若溶洞内进尺过快，则继续投入片石（毛石）、投入量根据进尺速度确定，少量多次。当泥浆漏失现象全部消失后，转入正常钻进。
经对已完成遇溶洞的15根桩进行统计，具体统计数据见下表（表2）：
表2 遇溶洞桩基施工情况统计一览表
采用片石+黏土充填冲孔的工艺，经实践可有效处理溶洞地质状况，满足桩基施工要求。但如表2统计可知，因溶洞处理实际效果的不可预见性，致使充盈系数起伏较大；因此在漏浆现象消失后应继续多次挤密回填，尽量减小充盈系数。
另外可知，因超前钻孔径及孔位的局限性，局部桩基未揭示溶洞，但施工过程中突发漏浆；虽溶洞高度不明，但同样采用了片石+黏土充填措施进行处理到位，确保了桩基施工顺利。
同时，溶洞互相连通增大了处理难度。如2-350#桩出现溶洞串孔、漏浆，回填石块+黏土时，发现附近降水井部位水位翻涌、水色浑浊现象。在一定程度上反应了溶洞的连通性及地下水监测的必要性。
5、结语
片石+黏土充填冲孔工艺有效解决了本项目岩溶地质对桩基施工带来的危害。同时冲孔工艺存在施工周期较长的弊端，可采用增加机械、优化施工顺序等措施尽量减少对工期的影响。
但此工艺并不完全适用于各种岩溶地质。需根据详勘资料及桩施工过程中的异常情况，采取“一桩一议”原则，议定切实可行的处理方案。
因试桩数据有限，统计分析时仅针对已完成桩基取得的数据进行分析，技术应用仍有一定的局限性，需在今后的工程中进一步完善。
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论文作者:邵忠安
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/2
标签：溶洞论文; 桩基论文; 岩溶论文; 黏土论文; 方案论文; 冲孔论文; 地质论文; 《防护工程》2019年12期论文;