沖孔樁遇溶洞及土洞的處理技術(shù)研究

李 奇 傅周燦

(1.河南省核工業(yè)地質(zhì)局，河南 信陽 464000;2.翔業(yè)集團有限公司，福建 廈門 361000)

1 工程概況

該工程是由酒店塔樓、辦公塔樓、商業(yè)裙房、純地下室組成的建筑群。建筑占地面積為37 915.3 m2，總建筑面積209 000 m2。

設(shè)計地面以上層數(shù):酒店塔樓38層，高度180.00 m，辦公塔樓33層，高度155.00 m，采用鋼混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu);商業(yè)裙房4層，高度23.80 m，框架結(jié)構(gòu)。

設(shè)計地面以下:主樓及主樓之間均設(shè)地下室2層，高度10.00 m，地下室為連體滿鋪，相互貫通，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

設(shè)計室內(nèi)±0.00標高331.20 m。擬采用樁基礎(chǔ)，對差異沉降敏感。

本工程安全等級及工程重要性等級均為一級，場地復(fù)雜程度等級為一級，地基復(fù)雜程度等級為一級，根據(jù)DBJ 13-84-2006的3.2條款及JGJ 72-2004的3.0.1條款規(guī)定，巖土工程勘察等級甲級?；影踩燃墳橐患墸匾韵禂?shù)1.1，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級乙級，建筑抗震設(shè)防類別為酒店塔樓、辦公塔樓為乙級，商業(yè)裙房、地下室為丙級。

2 場地地質(zhì)條件

根據(jù)本次的鉆探取芯鑒別，現(xiàn)從上至下對各類巖土的分布、厚度和野外特征綜合概述如下:

分布于場地表層，大部分鉆孔有揭露，揭露厚度0.40 m～3.20 m，工程力學性能較差。

大部分鉆孔有分布，層頂埋深 0 m～3.00 m，層頂標高321.77 m ～328.40 m，揭示厚度為 0.30 m ～5.10 m。工程力學性能一般。

②1含礫粉質(zhì)粘土:灰黃色，可塑。成分以粘粉粒為主，含礫約30%。韌性中等、干強度中等、無搖震反應(yīng)、粘性較好、切面稍有光澤。

部分鉆孔有分布，層頂埋深0.60 m～7.85 m，層頂標高318.13 m ～326.54 m，揭示厚度為 0.60 m ～7.30 m。工程力學性能一般。

大部分鉆孔有分布，層頂埋深 0 m～9.10 m，層頂標高315.76 m ～326.65 m，揭示厚度為 0.10 m ～9.50 m。工程力學性能較好。

③1粉質(zhì)粘土):灰黃色，可塑。成分以粘粉粒為主，含礫約10%。韌性中等、干強度中等、無搖震反應(yīng)、粘性較好，切面稍有光澤。工程力學性能一般。

部分鉆孔有分布，層頂埋深3.00 m～8.60 m，層頂標高302.66 m ～323.10 m，揭示厚度為1.60 m ～18.30 m。

大部分鉆孔有分布，層頂埋深2.20 m～29.77 m，層頂標高297.95 m ～323.75 m，揭示厚度為0.90 m ～23.30 m。

部分鉆孔有分布，層頂埋深1.00 m～31.30 m，層頂標高288.35 m ～318.81 m，揭示厚度為1.30 m ～14.00 m。

大部分鉆孔有分布，層頂埋深3.60 m～25.00 m，層頂標高287.40 m ～316.15 m，揭示厚度為1.20 m ～20.94 m。

⑥1土洞:由流塑狀含角礫粉質(zhì)粘土充填，個別為空洞。鉆進時進尺快或鉆桿自落，為軟弱土層。主要分布于中風化石灰?guī)r巖面。

土洞規(guī)模0.50 m ～13.90 m，洞頂埋深12.50 m ～28.30 m，洞頂標高301.59 m ～317.26 m。

⑦中風化破碎石灰?guī)r(P1q):深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層構(gòu)造，巖芯不完整，以碎塊狀為主，少量3 cm～16 cm的柱狀，有溶蝕現(xiàn)象。屬較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級Ⅳ級，RQD=5% ～15%。

部分鉆孔有分布，層頂埋深13.30 m～34.20 m，層頂標高288.24 m ～315.20 m，揭示厚度為 0.40 m ～12.10 m。

⑦1溶洞:充填物為流塑～軟塑狀含角礫粉質(zhì)粘土，鉆進時進尺快，局部呈串珠狀分布。鉆進時鉆具自落。

溶洞規(guī)模0.30 m ～13.30 m，洞頂埋深13.30 m ～35.10 m，洞頂標高294.790 m ～315.80 m。

⑧中風化石灰?guī)r(P1q):深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層構(gòu)造，巖芯完整，以10 cm～40 cm的柱狀為主，少量3 cm～8 cm的短柱狀。巖芯錘擊聲脆，屬較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級Ⅲ級，RQD=55% ～65%。

3 水文地質(zhì)條件

3.1 地表水

除施工期可能的雨水外，場地范圍內(nèi)及周邊附近未發(fā)現(xiàn)地表水。

3.2 地下水

在勘察深度范圍內(nèi)，場地地下水主要為賦存于②1含礫粉質(zhì)粘土、③卵石、⑥2礫砂層中的孔隙中潛水(粘性土之下具承壓性)的孔隙水和賦存于灰?guī)r中的巖溶裂隙承壓水。

本場地勘察深度內(nèi)④含卵石粉質(zhì)粘土、⑤粉質(zhì)粘土、⑥含角礫粉質(zhì)粘土為弱透水層，③卵石、⑥2礫砂為強透水層，富水性較好。上部孔隙水主要靠大氣降水、地下水側(cè)向徑流補給，并通過蒸發(fā)及地下水側(cè)向徑流等方式排泄，地下水總體流向東(龍津河)。上部孔隙水混合水位標高一般為326.65 m～326.80 m。據(jù)民井調(diào)查，地下水水位3年～5年變化幅度在0.90 m～1.20 m左右，即場地歷史最高水位為327.55 m～328.00 m。

本場地勘察深度內(nèi)灰?guī)r巖溶較發(fā)育，巖溶水量較豐富，主要靠巖溶水的側(cè)向徑流補給，因③1粉質(zhì)粘土、④含卵石粉質(zhì)粘土、⑤粉質(zhì)粘土、⑥含角礫粉質(zhì)粘土透水性較差，本場地中的巖溶水與上部潛水水力聯(lián)系不密切?？辈鞎r測得灰?guī)r水位標高為321.82 m ～322.33 m 之間。

4 技術(shù)處理意見

1)工程中土洞、溶洞較多，要仔細核對施工勘察關(guān)于地質(zhì)剖面的圖示，遇土洞、溶洞要先制定相關(guān)的施工組織設(shè)計，同時距離較近的樁不要同時施工，要跳打，避免塌孔和串孔。

2)施工前核對地勘資料，判斷是否有溶洞或者土洞，其類型(充填、半充填或空溶洞)、高度大小、單層還是多層或串珠狀溶洞，準備好片石、粘土、水泥、鋼護筒等材料，對于洞高大于3 m的單層、多層的半充填、無充填溶洞、較大的串珠狀溶洞、較大的土洞應(yīng)事先做好專門的施工方案，按施工方案組織施工。

3)施工過程出現(xiàn)漏漿，一般先按此法處理:及時回填片石、粘土沖擊造壁，并馬上補水，防止水頭高度繼續(xù)下降，然后調(diào)濃泥漿復(fù)沖成孔，回填粘土和塊石的標準是泥漿不再漏失，可以順利成孔即可。

4)如果施工中出現(xiàn)嚴重塌孔，或者地勘資料顯示有半充填或空溶洞，洞高在3 m以內(nèi)，但存在嚴重漏漿，護筒內(nèi)水頭高度不能保持時，采用片石粘土筑壁法。采用片石、粘土和整包水泥按照1 m3∶3 m3∶0.75 t的比例，順序為袋裝水泥、袋裝粘土、片石進行回填、沖擊，用0.5 m～0.8 m小沖程，不循環(huán)泥漿干打幾分鐘，使回填物充分密實，再加漿提高水頭到正常高度，等水泥初凝具有一定強度，將漏漿處堵住后再使用小沖程繼續(xù)鉆進，形成人工泥石護壁。如此反復(fù)多次回填片石、粘土和整包水泥，反復(fù)沖擊直至形成泥石護壁并不再漏漿為止。

5)當片石粘土筑壁法仍無法形成正常的泥漿護壁時，或者地勘資料顯示有半充填或者空溶洞，空溶洞在3 m以上時，采取鋼護筒跳進法施工。鋼護筒選擇:護筒長度L=(h+H)m(其中，h為鉆探報告確定的溶洞高度;H為溶洞頂?shù)降孛婕?0 cm的高度)，單層護筒內(nèi)徑大于樁直徑10 cm，多層護筒最內(nèi)層護筒內(nèi)徑大于樁直徑10 cm。鋼護筒孔徑要準確，連接要順直，用卷板機成型。鋼護筒要有一定的剛度，鋼板厚為9 mm為宜，單個大溶洞用單層護筒，兩個大溶洞用雙層護筒。護筒沉放:一面沖孔，一面接高護筒，并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔內(nèi)。

6)當?shù)乜辟Y料顯示有空土洞或串珠狀溶洞(洞高大于0.5 m，小于3 m)，可考慮注漿填充，注漿材料以水泥為主加其他填料(如重鈣粉)，應(yīng)事先做好預(yù)案并經(jīng)批準方可施行。

7)漏漿、塌孔處理所用的材料應(yīng)嚴格按照相關(guān)制度進行現(xiàn)場簽證。

5 處理方案結(jié)論

1)方案1。

以粘土、水泥、片石作為填充物，按1∶1∶1的比例回填至漏漿孔內(nèi)，具體流程如下:回填填充物→將下降的泥漿面提升至孔口標高→沖孔4 min～5 min造泥漿壁→若不漏漿，則停放4 h，再開始沖孔施工(若仍漏漿，反復(fù)多次回填水泥粘土片石，反復(fù)沖擊直至形成泥漿護壁不再漏漿為止)。

2)方案2。

當方案1無法形成泥漿護壁時，采用鋼護筒跳進法施工。該法就是一面沖孔，一面接高護筒，并將其震動下沉至已沖成的孔內(nèi)，用以隔斷溶洞內(nèi)流塑填充物或水的活動。