浅析喀斯特地貌溶洞处理技术

摘要：桂林地区地质结构为典型的喀斯特岩溶地貌,溶洞分布广泛,结构复杂,且地下水位高,溶洞中多含大量地下水,甚至存在暗河。在建筑工程施工过程中，特别是在超高层建筑的施工，地基基础溶洞处理尤其重要。本文主要以桂林金融大厦项目为背景，对溶洞的施工方法进行分析。

关键词：地基基础、溶洞处理、冲孔

中图分类号：TU47 文献标识码：A

1施工背景

桂林金融大厦工程位于广西桂林市临桂新区，建筑面积81530 m2，建筑高度137.6m，主楼为墩基础，其余部分为独立基础，地质条件为微风化灰岩；根据地质报告进行溶洞分布统计，一共存在37个溶洞。经过对溶洞的高度及顶部岩层厚度的分析，其中溶洞高度在0.2-1.0m共26个，溶洞高度在1.1-2.0m共7个，溶洞高度超过2.1m共4个。最大溶洞高度为12.4m。

另外溶洞顶部岩石厚度0.4-3.0m共25个，超过3.0m共12个。 1层溶洞共32个，2层溶洞5个。无充填的溶洞共25个，充填软泥的溶洞共12个。

2方案选择分析

地基基础中溶洞的处理，特别是大溶洞的处理，选择有效的施工方法，不仅可以保证优施工质量，还能合理的规避地质风险，并取得巨大的经济效益，对施工进度的保障也尤其重要。在施工过程中可根据溶洞的不同类型来选择具有针对性的施工方法，其决定因素主要包括了溶洞的深度、顶部岩层厚度，有无填充、地下水分布等。根据地质报告及工程溶洞概况，施工方法可分为以下几种：

（1）超前钻孔注浆施工

超前钻孔注浆施工主要针对溶洞高度小，溶洞发育范围小，且顶部岩层较厚的溶洞。采用在超前钻孔里埋设注浆管至溶洞底，然后进行加压注浆对其填充。施工工艺简便、施工时间短，并能有效的保证溶洞处理质量。

（2）挖孔爆破

对溶洞顶部岩石厚度小于3m的溶洞采用挖孔（爆破）施工。采用爆破挖孔施工，施工工艺简单，作业速度快，每次爆破进尺1.0-1.5m，每天爆破2次；同时可根据施工进度增加施工机械和人力进行大面积施工工。

（3）冲孔桩施工

采用专用冲孔机进行施工。此法工艺复杂，速度慢（灰岩层1.5m/24h）。在溶洞柱基施工过程中，洞顶部岩石厚度大于3m的溶洞及多层溶洞采用冲孔工艺。

3施工工艺及原理

3.1 注浆施工

（1）施工准备

施工前需详细掌握溶洞的位置，大致推断溶洞范围大小，确定注浆长度、注浆压力。对有溶洞处的地质、水文资料进行分析，制订适当的施工技术保障措施。

（2）清孔

为避免超前钻孔被堵塞，施工前需在原超前钻孔处安装钻机，用直径100的钻头钻进，取芯，保证注浆能顺利注入溶洞。

（3）注浆

在确定孔洞无堵塞后即可安装注浆管，调试注浆机，对管路进行试压、检查管路、接头的连接、密封质量，接好压力表，作好注浆准备。

将射管一次沉入溶洞底，用压浆泵将细石混凝土压入。如遇岩溶通道、较大溶洞和裂隙出视情况充填水泥砂浆，如有岩溶发育但吸浆量少或不进浆时，先采用高压清水洗孔或钻机清孔后疏通岩溶裂隙通道，再注浆。

（4）封孔

注浆结束后，经检查确认终孔条件，拔出套管，用C25及以上细石砼压浆堵口。

3.2 挖空爆破施工

（1）施工准备

在详细掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围大小的前提下。明确溶洞的位置、大小及充填情况。在孔位处安装提升设备，为防止孔口坍塌，在井口周围用现浇砼进行护壁。

（2）顶部爆破施工

为确保孔壁完整，降低爆破对孔壁周围损害，提前制定爆破挖孔布孔方式。爆破施工应采用微差延期起爆线路，分段起爆（先掏槽孔辅助孔周边孔），周边孔应隔孔装药。

（3）井孔开挖

爆破挖孔进尺到溶洞顶面1m时，用风钻钻一个φ100mm的孔，查看溶洞内是否有承压水，若有，人员则应迅速撤到地面等其自然排除，水位稳定后再进行抽水，然后继续开挖。随后用砖砌外圈，且其要有足够的壁厚、刚度，以防止灌注砼时护壁被挤垮，然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后，继续向下挖进。若为空溶洞，首先将积水抽干，用砖砌，然后立模浇注钢筋混凝土。

溶洞内有填充物的，则根据填充物的种类分别采取不同的措施进行清孔。

（4）混凝土浇筑

清孔完成后采用预拌混凝土浇筑密实。

3.3冲孔施工

（1） 施工准备

卷扬机安装距离溶洞空位不宜太远。并对卷扬机进行附着固定，以免卷扬机在施工过程中发生移动偏位，影响冲孔质量，并且存在安全隐患。

冲孔时需进行护桶埋设，护桶口必须高出地面至少50厘米，以保持孔内水位高于孔外水位或地面，具有足够水压力，有利于保护孔壁不出现坍塌。

在冲孔之前根据现场土质情况，准备护壁料（片石、砂砾和黄土等）。

（2）冲孔

开始冲孔阶段，应有效控制落锤速度，相应地提锤高度要小，提高冲击次数，减小冲击力，逐渐形成水平的挤压力而使孔壁密实。开孔初期，制定严格的冲孔进度，以加强孔壁强度。

经过轻冲击的开孔阶段之后，即开始正常冲孔。提锤高度可增大至1.5～2米以上，相应泥浆浓度降低，大致在1.5倍以下。冲孔进尺每台班增加至1～1.5米左右。

由于溶洞内岩层分部不平整，岩层表面凹凸不平，且存在大量倾斜面，因此在冲孔过程中，刚进到岩层时，容易导致偏孔。为避免偏空的出现，通常向孔底抛掷直径片石，将岩层斜面和高低不平之处用片石填平。然后进行低锤快打，造成一个较紧密的平台，承托冲锤，均匀受力，防止出现偏孔。

（3）掏渣

在冲孔过程中被冲碎的石渣，一部分和混浆挤入孔壁空隙之中，大部分靠掏渣筒清除出外。在正常冲孔阶段，掏渣要及时，以减小冲击阻力。掏渣的时要及时向孔内加水，保持孔内水位必须的高度，以免水压降低而坍孔。掏完石渣之后，应即向孔内加添护壁料，恢复泥浆正常浓度。如此循环更换，可以保证冲孔顺利进展。

（4） 桩身钢筋的制作与吊

桩身钢筋笼采用地面制作成型后用机械吊装施工。吊装时应防止扭转弯曲，吊放时不得碰撞孔壁。吊放钢筋笼入孔内后，需专及时校正钢筋位置及保护层厚度。

（5）清孔

钢筋笼下好之后，即进行清孔工作。 空压机和抽水机同时使用。空压机不断向导管内输送高压气，形成强大的向上高压气流，被搅动泥渣随着高压气流向上涌出，直至孔口喷出清水为止。

（6）灌注水下混凝土

为避免灌注混凝土时，混凝土流失，在每个溶洞内沿洞高安装钢护筒。浇筑封底混凝土后，应尽快浇灌桩身混凝土。混凝土必须用串筒导送混凝土，保证混凝土不产生分层离析现象； 浇筑时利用不停浇筑及导管出口混凝土的压力差，使混凝土不断从导管内挤出，混凝土面逐渐均匀上升，桩内的泥浆逐渐被混凝土置换而排出桩外。

4、结语

溶洞处理的施工质量是建筑物结构安全的基本保障，其顺利完成是施工工期得以保障的基本条件，由于溶洞深埋地下，不可预见性多，施工风险大，制定一个科学合理的施工对策尤其重要，只有在详细分析溶洞类型的基础上，在针对不同类型溶洞制定有效施工方案，采取有效应对措施的前提下，才能在溶洞处理过程中兼顾安全、质量及成本，才能保障工程施工的顺利开展。