溶土洞地区CFG 桩复合地基施工技术

王雪峰（广东华固工程有限公司，广东 广州 510010）

1 工程概况

本工程位于广州市芳村区，拟建地上33层，地下2 层商住楼群。建筑物基础设计拟采用CFG 桩筏板基础，开挖深度9m。CFG 桩直径φ400mm，桩间距1m，C20 素混凝土灌注，有效桩长约7～21m。桩端进入强风化2～3m，或落于中（微）风化岩面，单桩设计承载力320KN～400KN，复合地基承载力410kPa～560kPa。

2 地质条件

根据现场实际情况与场地超前钻资料综合分析研究，该场地位于广从地质构造大断裂影响带上,场地第四系覆盖层主要为人工填土、冲积而成的淤泥质土、砂层、粉质粘土以及残积土，下伏白垩系和三叠系沉积岩。

基岩岩溶、土洞及裂隙发育，上覆盖土层存在厚层砂层，局部地段砂层直接过渡至岩层。岩溶洞、裂隙中的地下水与砂土层中地下水水力联系及径流状态明显，并受珠江潮汐影响，土洞多位于岩层顶部，洞内无充填，个别为流塑状粉质粘土充填，且为活动性土洞，土洞是岩层中溶洞或岩溶裂隙与上覆盖土层与溶洞发生水力联系，并产生水土流失而发展扩大形成的；土洞往往与溶洞、裂隙密切相连、相通。同时，场地还存在较多埋藏较浅，溶洞无充填或充填流塑状粉质粘土，洞顶板较薄且破碎，溶蚀现象明显的溶洞，钻探过程漏水现象明显。

岩溶发育特征如下：

1)泥岩（埋藏型岩溶区）岩面变化相对较平缓，灰岩（浅覆盖岩溶区）岩面起伏剧烈，基岩在-6.0～-19.0m 高程变化，溶沟、溶槽、溶洞极为发育。

2)全区见灰岩钻孔214个，遇岩溶洞隙钻孔165个，遇洞率75.7%。浅岩溶率28.64%，最大洞高10.6m，平均约2.01m。

3)溶洞在垂向上分布形成多层洞穴，局部发育出现4、5 层洞穴，受岩性控制，发育主导方向为南北向，并相互联通，在平面上形成网络状岩溶、裂隙管道。

4)岩溶洞穴顶板特征：顶板厚度小于1m的占31.4%，顶板厚度1～3m的占37.9%，顶板厚度3～5m的占15.7%，其中不足3m的达到了69.3%，溶洞顶板过薄是其主要特征。

5)洞穴充填率77.8%，主要为流塑状粉质粘土，且处于不稳定状态，工程上难以利用。

6)溶洞受珠江水强烈影响，向珠江排泄，珠江水倒灌作用随季节变化明显。

3 施工思路分析

CFG 桩成桩工艺是先成孔后灌注混凝土成形，但场区不良地质因素，对建筑物的安全及CFG 工程桩施工会带来非常不利的影响。故基桩与地基加固处理工序直接影响施工质量及安全，原因如下：

1)土洞为活动性土洞，洞内无充填或充填流塑状粉质粘土，并具扩展性，而CFG 桩桩端必须穿过土洞，遇土洞桩孔灌注流态状混凝土时，桩孔成了土洞内灌注混凝土充填通道，土洞的充盈度、效果及CFG 桩成桩质量无法控制，若洞内地下水径流明显，则所充填的混凝土会被稀释，并出现离析现象，故对此类土洞必须进行预灌浆充填加固处理后，才好进行CFG 桩施工，充填浆体强度不宜高（浆体强度约1.0MPa 左右），以利于的后期CFG 桩基施工。

2)对埋藏较浅，溶洞无充填或充填流塑状粉质粘土，且洞顶顶板较薄，溶蚀现象明显的溶洞，洞顶板完整及稳定性差，当CFG 桩桩接近或支承于溶洞顶板时，若顶板无法抵抗桩孔内大比重、流态状的混凝土柱的重力时，会产生顶板被刺穿坍塌现象，令混凝土流失，出现空桩现象。对此类溶洞宜先进行适当的预灌浆充填加固处理，并采用速凝法（灌水泥化学浆）堵封漏水及径流通道。

3)现地面钻探，较多钻孔已出现明显漏水现象，是因为溶、土洞洞间贯通性好，地面水位高，若在基坑底进行灌浆施工，坑底水位低于地面，钻孔必出现反灌冒水现象，带来灌浆施工困难，灌浆体易被地下水稀释、离析或冲走，灌浆过程耗材较多，特别需耗较多速凝化学材料。

4)对拟建地段施工调查，本地块及周边曾出现过多起塌陷事件，根据勘察及灌浆处理过程初步分析，坍塌是由于土洞在地面荷载作用或灌浆过程中引发土洞洞顶板土层失稳所至。而CFG 桩施工机械高度大于30m，自重大于70T，在场地上部行走施工，对土层施加的附加应力，易引起土（溶）洞的顶板失稳，引至坍塌，导致CFG 桩施工机械倾斜，甚至倾倒的施工安全事故。

综上分析，土洞及浅层薄顶板溶洞主要分布于预处理场区的中部，为安全施工及确保施工质量、安全，同时考虑施工速度及投资控制，灌浆加固与CFG 桩施工宜同步进行，穿插错位施工。CFG 基桩与灌浆加固处理施工顺序为①以处理场区为分，东西两侧范围溶洞较少，仅局部存在浅层薄顶板溶洞，可先进行CFG 基桩施工，或同时穿插错位进行浅层薄顶板溶洞灌浆加固处理。②场区中部岩溶发育，土洞及浅层薄顶板溶洞分布较集中，对钻探已发现土洞、浅层薄顶板溶洞必须先进行灌浆充填加固处理，再进行CFG 基桩施工。③具针对性地灌浆加固处理可能出现施工安全隐患地段后，优先进行CFG 桩施工，待CFG桩施工完成后，对未完成加固处理的浅层溶洞及相对深层的溶洞，可在地面继续进行灌浆加固处理施工，或待基坑土方开挖、清运后，再进行余下的溶洞灌浆加固处理。④因考虑投资控制，未在CFG 桩施工前进行全局溶土洞排查处理，可能在CFG 桩施工时因混凝土自重刺穿顶板，造成混凝土流失，产生空桩（桩下部或整根桩无混凝土）、断桩现象，其他工程发现过此现象。此属于复杂不良地质条件造成，可在开挖后施工钢管桩。

4 溶土洞填充加固

1)检查注浆孔成孔，采用钢套管护孔，保持孔壁稳定，根据钻机施工情况查明溶、土洞的分布和充填情况。

2)检查注浆孔无发现溶洞时，在钻机就近浆池里下放水泥拌和泥浆，钻机钻杆下至孔底，利用钻机抽浆封孔至施工面。

3)如果同一个检查注浆孔不同深度范围存在多层串珠状溶洞，埋设Φ75PVC 管，在每个溶洞位置开口，注浆管伸至底层溶洞开始灌注水泥浆，逐层提升。

4)对于发现无充填、半充填土洞钻孔，埋设Φ75PVC 管，注浆材料采用水泥、泥粉、中细砂和水搅拌成低强度（30 天抗压强度不大于1MPa）混合料，压力灌入。施工之前进行现场试验保证混合料强度满足CFG 桩施工要求。

5)对于无充填、半充填溶洞，溶洞＞2m 时，或灌注水泥砂浆或细石混凝土，以减少投资。溶洞≤2m 时，灌注纯水泥浆充填。

6)注浆时，当单孔连续灌浆量较大（达30T水泥用量）不见升压时，且周边孔位无明显冒水、返浆现象，采用水泥浆+水玻璃双管双液注浆工艺，对漏水通道进行封堵。

7)在施工范围内，先完成多个检查注浆孔，后间隔注浆处理。

5 CFG 桩施工

1)桩机就位、对中。长螺旋钻孔桩位定好后，按设计要求在桩中心点上插标杆，放好桩位后，移动长螺旋钻孔桩机到达指定桩位，对中。

2)调整钻杆垂直度。桩机就位后，应用桩机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保垂直度小于1.0%桩长。

3)混凝土搅拌。本工程采用C20 商品混凝土，施工前应按设计要求由实验室进行配合比试验，并报监理工程师审批。

4)钻进成孔。钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。一般应先慢后快，这样既减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则容易导致钻孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。

5)灌注及拔管。长螺旋钻孔桩成孔到达设计要求后，停止钻进，开始泵送混凝土，当钻杆芯管充满混凝土后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2～3m/min，成桩过程应连续进行，避免因后台供料慢而出现停机待料。若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和掌握的地质情况，避开饱和砂性土、粉土层，不得在这些土层内停机。灌注时如遇未处理土洞或溶洞，造成混凝土漏失情况，为保证CFG 桩的完整性，应停止拔管，连续灌注，直到灌满方可提升钻头。

6)CFG 桩与筏板之间设置厚度250mm 砂石褥垫层，夯填度（夯实厚度与虚铺厚度之比）不大于0.9。

6 结论

土方开挖后，对因地质条件施工时质量未达到要求的CFG 桩，采用钢管桩补强代替，并对溶土洞及土砂层进行全局袖筏管注浆加固，单桩承载力及复合地基承载力检测合格，达到设计要求。

[1]龚晓南.《地基处理手册（第三版）》［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.365-410

[2]闫明礼，张东刚.《CFG 桩复合地基技术及工程实践 (第二版)》［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.160-183