巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法

李強

（中鐵二局第一工程有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

巖層溶洞深埋于地下，在施工過程中不易被發現。完成房建工程之后，巖層溶洞開始作榮，化學溶解與機械破壞的雙重加持下，能夠使巖體的完成度被破壞，房建地基的承載力降低，整個房建工程都將會面臨著倒塌的風險[1]。目前的房建工程施工之前，均進行了多方面的考察，土質考察、水質考察、地質考察等內容，綜合判定地下空間是否為巖層溶洞條件，以此保證房建工程的建設安全性[2]。隨著地面空間的減少，建筑技術開始升級，以往不敢在巖層溶洞上進行房建，現如今開始以填充處理的形式避免溶洞對建筑造成的影響，對于建筑行業具有重要意義。

溶洞的存在直接影響巖層灌注樁的荷載傳遞，巖層溶洞條件下，灌注樁樁側土的摩擦、嵌巖段樁側的摩擦，以及樁端的承載等是灌注樁產生形變的關鍵因素[3]。巖層溶洞的水環境較為復雜，灌注樁很容易受到水環境的影響[4]，導致樁頂豎向荷載增加，樁體產生位移。為了使灌注樁更加穩定，灌注樁加固處理技術勢在必行。以往的灌注樁加固處理過程中，以灌注樁樁頂為主要承載[5]。樁側土壓力增加之后，溶洞頂板施加在樁頂的壓力增加，導致加固后的灌注樁垂直度存在較大的偏差，影響灌注樁的加固處理效果。因此，本文設計了基于巖層溶洞的房建樁基鉆孔灌注樁加固處理技術，通過原位樁樁底填充溶洞，加固建筑，真正意義上提高巖層溶洞條件下灌注樁的施工穩定性。

1 基于巖層溶洞的灌注樁加固處理方法

在房建樁基施工過程遇到溶洞后，為了加固建筑的穩定性，在原位樁樁底填充溶洞，加固建筑[6-7]，該技術的特點為：①輸送泵注漿流量大和壓力大。②漿液主要以充填、劈列、擠壓形式進入溶洞。③成本低，效果好。根據上述描述，設計房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法，共計8 個步驟，依次為埋設壓漿裝置→溶洞清洗→配漿→高壓旋噴注漿施工→孔內注漿→拔管→效果檢測→封孔。根據加固處理方法的工藝流程，詳細設計施工方法的具體操作如下。

（1）埋設壓漿裝置。清理樁頂的施工過程產生的垃圾，保障樁頂面的清潔，清理完成后，在孔口位置，埋設孔口管，將其作為孔口封閉壓漿裝置，待職工質量滿足要求后，清洗溶洞。

（2）溶洞清洗。采用活塞式清洗溶洞，并且用清水做循環液。針對較大溶洞，在清洗一定時間后，將鉆桿底部移至溶洞中下，并且進行清洗，保障溶洞徹底清洗，避免影響后續施工，降低施工質量。

（3）配漿。配漿過程主要應用機械攪拌的形式拌和水泥漿，水泥采用P.O 52.5 水泥，水灰比1:1。

（4）高壓旋噴注漿施工。高壓旋噴注漿施工通過高壓注漿泵旋噴注漿，噴射量保持在60~70L/min，旋轉速度為16~20r/min。同時施工過程需要注意旋噴段的長度和溶洞清洗段的長度相同，重復多次噴漿操作，保障施工質量。

（5）孔內注漿施工。在鉆孔內下φ50mm 注漿管，下至溶洞底上0.3m 位置，考慮注漿管存在掉入溶洞的風險，因此采用夾具固定[8]。在完成準備后，輸送漿液至溶洞底部，隨著時間的增加，溶洞不斷填充水泥漿，在返出的漿液濃度一致，并且不異常后，停止注漿。

（6）拔管。在完成孔內注漿施工后，需要撥出注漿管，在拔出過程中，需要保持速度相對均勻，并且緩慢，同時，施工過程需要繼續注漿，避免拔出注漿管后，漿液的缺失，降低加固想過；在樁端與持力層交接位置，停止拔管，并且注漿，防止出現斷層現象。

（7）效果檢測。在上述施工步驟完成后，需要檢測施工熊效果，主要是注漿效果檢測，該檢測需要委托第三方進行檢測，具備檢測資質的企業采用專業檢測儀器，通過鉆孔抽芯完成檢測，并且形成書面形式的效果檢測報告，顯示注漿效果是否符合標準。

（8）封孔。在效果檢測報告中顯示施工質量滿足標準后，用C40 微膨脹細石混凝土灌入檢查孔內進行封孔。

2 加固偏差降低方法

為了降低巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理方法出現較大的加固偏差，本文將灌注樁加固孔位與鋼筋籠的鋼筋位置相匹配，將鋼筋布設在存在加固孔位的位置，使其滿足位置要求。鋼筋籠的安裝主要與鋼筋、定位支撐、加筋箍等物質有關，鋼筋籠安裝如圖1 所示。

圖1 鋼筋籠安裝

鋼筋籠的安裝流程為定位支撐→加筋箍→鋼筋。鋼筋最后下放，其位置與加固孔位的偏差在0.01mm 以內，保證加固孔位效果。

3 樁基鉆孔灌注樁加固處理施工注意事項

考慮施工安全和施工質量，巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法在施工過程的注意事項主要如下。

（1）注漿結束條件：在設計壓力下，注入率小于2L/min，穩定不小于15min，并且每孔至少復注兩次以上。

（2）施工材料的檢測需要嚴格按照標準執行，在合格后方可使用，并且嚴格按照配合比施工。

（3）在清洗過程中，需要確保清洗干凈，避免殘渣的遺留等，保障加固效果。

（4）注漿時應緩慢連續，注漿過程不可以間斷，并且時刻注意壓力，確保壓力足夠。

（5）發生無法加壓的情況后，采用間歇注漿方法，必要時可以加入速凝材料。

（6）泵體內不得留有殘渣和鐵屑，各類密封圈套需要完整良好，確保泵體無泄漏現象。

（7）如果在溶洞內長期注漿不能提高壓力或孔口處漿液沒有回灌，應采取減少流量、間歇注漿、加厚漿液等方法。為了保證固結體的強度，對于施工操作困難的一般不使用加速混凝劑。

（8）在高壓旋噴灌漿中，將已探明的預處理段的上部和下部延長0.5m，緩慢連續旋轉噴射器，重復旋轉噴射2~3 次。如果需要拆除噴射管，則重新噴涂該段，并確保兩個噴射搭接接頭的長度不小于0.2m。

4 實例分析

4.1 工程概況

為了驗證本文設計的加固處理技術是否具有實用價值，本文以X 房建樁基加固工程為例，對上述加固處理技術進行實例分析。X 房建樁基加固工程是工業園區，X 房建工程的總占地面積約6023.43m2，房建工程距離高速入口約12456.32m，交通相對便利。該房建區域為溶蝕石牙殘丘地貌區，持力層為中風化灰巖，基巖中溶洞較發育，部分溶洞規模稍大，且洞頂微風化巖層普遍較薄?；A采用機械旋挖成孔灌注樁，樁徑為1.2m、1.4m、1.5m、1.8m、2.0m 共5 種，樁凈長約10~30m。灌注樁的容重約24kN/m3，泊松比為0.15，彈性模量為31500kPa。灌注樁使用C35 混凝土進行樁體加固，軟塑粉質黏土層的容重約17kN/m3，層厚約14.32m；卵石層的容重約20kN/m3，層厚約6.33m；微風化巖層的容重約25kN/m3。該工程項目在施工過程中，樁基施工遇到溶洞（圖2），因此，研究對象采用本文設計的灌注樁加固處理方法，驗證方法的可行性。

圖2 樁基施工遇到溶洞

4.2 應用結果

在上述施工條件下，本文通過檢測得知，樁端與基巖持力層接確良好，溶洞注漿效果良好，施工質量達到設計要求。加固后的灌注樁如圖3 所示。

圖3 灌注樁加固處理施工

加固之后的灌注樁更加穩定。本文采用垂直度測量儀，對樁基鉆孔灌注樁加固處理后的灌注樁垂直度情況進行測量。垂直度測量儀的規格為10nm、20nm、50nm，精度為1 級，分辨率為0.001nm。其垂直度測量范圍在0~20nm，尺寸為330mm×75mm×195mm，能夠快速精準地測量出灌注樁加固后的垂直度偏差。本次工程選定不同樁徑灌注樁，在垂直度允許偏差一致的情況下，得出灌注樁加固處理后的垂直度情況。具體應用結果如表1 所示。

表1 應用結果

已知灌注樁樁徑越大，其垂直度的允許偏差越大，最大的允許偏差不超過1%，即可保證灌注樁加固穩定性。應用本文加固處理方法后，不同樁徑的灌注樁垂直度的允許偏差均符合要求，其偏差值均在允許范圍內，并且2.0m 樁徑的灌注樁垂直度的允許偏差降低了0.1%以上，因此驗證了本文方法可以避免巖層溶洞的水環境較為復雜，灌注樁很容易受到水環境的影響，導致樁頂豎向荷載增加，樁體產生位移，從而保障了灌注樁加固穩定性，符合本文研究目的。

為了進一步驗證設計方法的加固后的樁基質量，以樁位偏移量為性能指標，即樁位偏差，分析應用該方法前后的效果，實驗結果如表2 所示。

表2 樁位偏差分析

根據表2 數據可知，在應用本文設計的加固方法后，5 個不同樁徑的灌注樁樁位偏差均符合要求，其樁位偏差值句小于10mm，并且其中最大的樁位偏差值僅為5.9mm，最小值達到了4.6mm，由此可知，本文設計的巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法具備了更高的應用效果，可靠性更高。

5 結語

近些年來，房建工程增加，在土地面積逐漸減少的情況下，巖層溶洞條件也成為房建工程的施工目標。巖層溶洞條件下，水對可溶巖石產生的化學溶解，能夠破壞巖層完整度，導致建筑地基承載力降低，出現建筑坍塌的現象。為了在巖層溶洞區域進行房建，地基穩定性、樁基穩定性均需要牢牢把控。因此，本文研究了巖層溶洞條件下房建樁基鉆孔灌注樁加固處理施工方法這一課題。通過埋設孔口壓漿裝置、高壓旋噴注漿施工等方法，使巖層溶洞條件下的灌注樁更加穩定，為房建工程的建設提供安全保障。