土溶洞区域CFG施工质量控制研究与应用

李文行 李信

中煤江南建设发展集团有限公司 广东广州 510800

岩溶地区在我国分布较广。基础工程以及地基的研究处理在岩溶复杂的地质条件下有着重要作用。在对岩溶地质中CFG复合地基进行深入研究时，重点对其过程进行了控制，对CFG复合地基自身的工艺以及质量也进行了研究。岩溶地质对CFG桩的施工质量及CFG桩机的安全有着重要影响，如果没有对岩溶地质进行前置处理，就会导致CFG桩机倒塌，对施工人员安全造成威胁。CFG桩复合地基在岩溶地质的优越性，可以结合溶洞和土洞的具体分布，采用灌浆预处理措施，充分发挥其在岩溶地质条件下的作用[1]。

在土溶洞地层施工CFG桩过程中，CFG桩超灌及断桩风险较高，质量风险不可控。通过施工前期地基预处理，减少施工场地内土溶洞数量，改散土溶洞填充情况，以此减少CFG桩施工过程中遇到土溶洞的概率以及超灌量，同时在施工过程中遇到土溶洞时，采取一定的质量控制方法保障桩身混凝土的完整性，控制CFG桩成桩质量，保障CFG桩复核地基承载力，降低沉降问题对建筑工程产生影响。所以，施工单位一定要控制好施工的质量，确保施工项目的顺利进行。

1 工程概况

清远市清新区中医院及清新区妇幼保健计划生育服务中心建设工程，项目占地面积58894.81平方米，总投资约5.79亿元，总建筑面积约76000平方米，其中，地下面积约23000平方米。主要建设清新区中医院一栋三层门诊楼和一栋八层住院楼；清新区妇幼保健计划生育服务中心一栋四层门诊楼和一栋十层住院楼；一栋四层医技楼；一栋六层后勤楼；一栋地下两层地下一层电房。地基采用长螺旋钻孔压灌砼桩复核地基，其中CFG桩径：500mm，桩长约为18-30m，桩身混凝土强度等级C30。

2 地质情况

该项目岩土工程勘察报告显示，钻探范围内，场地内有10个钻孔揭露有土洞，见洞率约为9.62%，土洞高度为1.30-6.00m，平均3.59m。处于半充填状态，半漏水，充填物为软流塑状粘性土，局部处于无充填状态，全漏水。上覆土层厚度较大，在震动条件下，可能会产生流变或上部土层坍塌，导致上覆土层下陷，使得地面出现变形甚至塌陷。钻探范围内，共有47个钻孔揭露有溶洞，见洞率42.6%，根据《建筑地基基础设计规范》表6.6.2，场地岩溶属强发育等级，溶洞发育规律性差，规模大小难以确定，且大部分溶洞洞顶厚度较薄，为不稳定的岩溶洞隙。揭露多为充填溶洞，充填程度为半充填-全充填，充填物为流塑-软塑状粘粒，溶洞漏水。局部溶洞呈串珠状，间夹薄层灰岩。溶洞在一定条件下可能引发生地裂和地陷等地质灾害，严重威胁工程安全。溶洞高度为0.20-15.30m，平均3.67m[2]。

在此种土溶洞发育区域进行CFG桩施工作业，施工设备存在倾覆安全风险，CFG桩存在超灌及断桩质量风险，因此在CFG桩施工前期及过程中皆要采取一定的处理和控制措施，减少隐患，以免出现安全事故，确保施工过程安全，施工质量可靠。

3 施工前期质量控制措施

针对前文描述的地质情况，建议对土溶洞进行灌浆处理，以防止在施工时振动引起上覆土层坍塌，影响施工作业设备安全。

主要施工方法及技术措施：

3.1 土洞和洞高小于3m的溶洞处理方法

采用ø50mm袖阀管配合高压灌注纯水泥浆液的处理方法：即用注浆泵将纯水泥浆液由钻孔通过袖阀管直接注入溶洞中，使洞内充填物与洞外界质固结成为一个整体。

袖阀管注浆的工序步骤为泥浆护壁成孔、浇注套壳料、下袖阀管以及固管止浆和注浆等步骤。

3.2 施工工艺

对溶洞采用ø50mm袖阀管配合高压灌注纯水泥浆液处理。

（1）设计参数：①钻孔布置：以超前钻孔位置为基点，按3×3m方形网格布置查验孔，往外延伸直至未找到土（溶）洞为止；②孔径：89mm；③孔深：至溶洞底板；④材料：ø50mm袖阀管、水泥浆液（配合比：水泥：水=1：0.5）；⑤注浆设备：水泥浆输送泵；⑥注浆压力：0.6-0.8Mpa（暂定），通过试验确定；⑦泵送水泥浆液量：以洞体的充填情况确定，以充填密实为原则。

（2）施工质量控制措施：每孔的灌注量在0.6-0.8MPa左右的压力下，注不进为止，并保证地面不产生裂缝和抬升。

3.3 具体的施工方法

3.3.1 测量放样

测量员通过桩位及溶洞的钻孔坐标来确定溶洞的范围及中心位置进行标记。依据放样的数据对相关设备及材料进行准备，所用的设备必须有合格证。

3.3.2 布置钻孔

以桩为基点，利用XY－100型钻机，φ89mm钻头泥浆护壁钻进。

3.3.3 下袖阀管

袖阀管分花管与实管，根据注浆段高配备花管，下管时通过清水克服管内的浮力，使花管下至溶洞底，溶洞以上至地面为实管，距离地面要有一定距离，尽量使袖管垂直居于孔中心。

3.3.4 固管止浆

在袖阀管与孔壁之间的空隙中下入4分钢管至套壳料（粘土水泥浆，套壳料配合比为水泥1：粘土1.50：水1.88）顶面，从4分钢管中注入配置好的浆液直到孔口返出，多次回灌可以保证固管止浆效果。浆液配合比为水：水泥=1：1.50。

3.3.5 注浆

根据成孔的先后顺序，待套壳料具有一定强度后（一般为3天），将4分带双塞的注浆钢管从袖阀管中下到注浆位置，自下而上分段注浆，分段长0.5-1.0m。注浆顺序：由外向内推进；注浆速度：注浆速度为20-30L/min。注浆量根据搅拌桶的面积、压力表确定。终灌标准：保证地面不产生裂缝和隆起，在0.6-0.8MPa的注浆压力下，泵量＜1-2L/min，稳压15min。

3.3.6 注浆前在地面设置1-3个沉降观测点

注浆时观测控制地面变化。在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的返水、排气、冒浆情况，若周围孔有浆液冒出，说明注浆效果好。若周围注浆孔没有反应，且注浆量过大，特别是在土洞或溶洞底部当浆流失过大时，要控制浆液扩散范围。分序为跳孔注浆，间隔时间为12小时[3]。

作好注浆记录，包括注浆压力、注浆量、套管长度等。填写“注浆记录表”，并及时报验。

3.4 洞高大于3m，且无填充的溶洞处理方法

采用ø150mm钢管配合泵送C15素混凝土的处理方法：即用地泵将纯C15素混凝土由钻孔（孔径180-200mm）通过钢管直接注入溶洞中，对溶洞进行初步填充后，再采用ø50mm袖阀管配合高压灌注纯水泥浆液的处理方法：即用注浆泵将纯水泥浆液由钻孔通过袖阀管直接注入溶洞中，使洞内充填物与洞外界质固结成为一个整体。

3.5 其余土溶洞处理方法采用注纯水泥浆

4 施工过程质量控制措施

场地进行预处理后，设备进场施工。对场地内有土溶洞揭露的区域施工时应特别注意，施工中泵送混凝土如遇上螺旋钻杆内混凝土面下降过快，则可能是遇到未完全处理的土溶洞，应立即降低提钻速度，保持混凝土连续泵送，带钻杆内混凝土面稳定后方可继续提钻。

施工过程中，溶洞与土洞没有出现在部分桩基钻孔的成孔范围，通过对混凝土浇筑以及在抗拔桩施工时，混凝土表面会出现上升极缓，泵浆的压力迅速下降，泥浆面也随之会出现轻微的下降，由此可知出现了溶洞。

（1）如果在桩深12m范围之内遇到了浅层土洞，设计的桩长或到了岩面，就可以对土洞的位置进行有效的提升，通过浇筑混凝土填满土洞。

（2）若桩身的长度达到了设计的12m时，溶洞或土洞可以通过电流值的变化来判断，在下层岩面或在桩机24m的施工深度，将桩管直接下沉，通过浇筑混凝土填满溶洞。

（3）如果遇到溶洞或土洞出现混凝土超灌现象，在超灌一定范围后立即停止，打桩工程在混凝土凝结后再进行。

5 结语

综上所述，在土溶洞区域施工CFG桩，前期场地的预处理是工程质量及安全的主要因素。所以，在施工中相关的施工单位要对摸排场地内土溶洞埋深情况进行深入了解，采取相应有效的灌浆处理措施，对施工质量进行有效的控制，保障CFG桩施工过程的安全和施工质量，使其在土溶洞区域施工中发挥应有的特点，同时保证基础工程的质量，提高工程的整体质量，延长建筑工程的使用时间。建筑工程行业的发展对社会经济有着重要的作用，对社会的发展有深远的影响。