岩溶、土洞地基处理施工实例 关读河：岩溶：士洞：搅排任：加因 A Construction Example of Handling the Karst and Soil Hole in Foundation Abstract:The Karst region brings big harass t for the foundation struction.detailed of ernlagy re odintothe fnnneering o hadehi paperthe 工程概况 3岩溶、土洞地基处理的特点 场区位于广花高速公路庆丰收费站图 石、石荀、 石、洞等特殊地现象：而」 地处丘洪冲积地带 义。士是岩溶地区的 场地地层自上面下分别为：人工填土层， 土洞给建筑 上程的基处理带米一定 形速的位大小 的 中风化、微风化灰岩。 律，有些在 一至直面 可能有两个以上的岩
! 工程概况 某工程位于广州市白云区内，是一个以住宅 为主，集商业、娱乐综合建设的小区。有多幢单 层、低层及多层建筑物，最高为十层住宅楼。 " 地质条件 该工程场区位于广花高速公路庆丰收费站附 近，地处丘陵!洪冲积地带。从初步地质钻探资料 反映，场地内基岩以石炭系灰岩为主，局部为炭 质页岩，并存在溶洞等不良现象。 场地地层自上而下分别为：人工填土层，耕 植土，第四系冲积层（由淤泥、中砂、淤泥质土、 粉砂、砾砂、细砂、粉质粘土、粘土等构成），全 风化、强风化炭质页岩、中风化、微风化灰岩。 其中全风化岩带厚度变化较大，从 "#!$$%$#，顶 面 标 高 &"%"’# !&("%)*#。 强 风 化 岩 层 厚 (%*# ! ("%+#，顶面标高&(*%,(#!&,+%,#。 场地地下水主要赋存于第四系冲积砂层、溶 洞及基岩裂隙中。粉质粘土及粘土层为弱透水层， 连续性较差，大部分地区阻隔孔隙水与岩溶水、 裂隙水的联系。有部分砂层直接与基岩接触，孔 隙水与岩溶水、裂隙水水力联系密切。 # 岩溶、土洞地基处理的特点 岩溶，是喀斯特地形的一种形态。它是可溶 性岩石在地下水的溶（侵）蚀下，产生的像钟乳 石、石荀、石柱、溶洞等特殊地质现象；而土 洞，是有覆盖土的岩溶发育区，在特定的水文地 质条件下，使岩面以上的土体流失而形成 的 土 穴。土洞是岩溶地区的一种伴生现象。 岩溶、土洞给建筑工程的地基处理带来一定 的难度。因为一是岩溶面标高起伏差异大；二是 形成岩洞的位置、大小变化不一，且无一定的规 律，有些在同一垂直面上可能有两个以上的岩洞， 各岩层风化程度也错综复杂；三是各溶洞的连通 性难以评估，地下水的变化也使得地基处理复杂； 四是土洞由于比岩溶发育更快，情况更难以判断。 因此在岩溶地区建造建筑物应十分慎重，高层建 筑更应慎之又慎。 岩溶、土洞地基处理施工实例 何晓斌 （广州建筑工程监理有限公司 广州 $!%%#%） 摘 要：岩溶地区给建筑工程的地基处理带来很大的困扰，详尽的地质勘探是必不可少的。本文通过某 工程地基处理的实例，给从事建筑工程设计及施工的同行一些启示。 关键词：岩溶；土洞；搅拌桩；加固 - ./01234526/0 789#:;90?;60@ 2A/;7 E69/F60 GH490@IA/4 ./01234526/0 C4:<3J616/0 ./% KL2?% H490@IA/4 $())M)N !"#$%&’$( OA< B9312 3<@6/0 F360@1 F6@ A93911#<02 =/3 2A< =/40?926/0 5/01234526/0K ?<296;<? /= @</;/@P 3<5/00/62<3 61 <11<0269;% -55/3?60@ 2/ 2A< <89#:;< /= 90 <0@60<<360@ =/40?926/0 A90?;<1K 2A61 :9:<3 @6J<1 1/#< <0;6@A2<0 2/ 2A< :</:;< QA/ 93< <0@9@<? 60 5/01234526/0 <0@60<<360@ ?<16@0 90? 5/01234526/0% )*+ ,-%.#( B9312 R 1/6; A/;< R?<<: 5<#<02 #6860@ :6;<R 3<60=/35< 何晓斌：岩溶、土洞地基处理施工实例 ##
4地基与基础处理过程 本文以该小区 一十 掉 多米仍未能收桩，有些还不见踪影 与维续深层瓷的工，并对部分电顺复杂的 设计经咨询研讨后修改地基方案，改用深层授 搅排桩作加丞处理 础威为 达不到设计要求，这与士洞和溶洞的复杂性有 关。此外非上洞花围的搅并桩，在桩项L-3m的花 伴生)。还有个别很小的。士润分布见图1。其中 围内，由丁是回请土 ,导致部分授柱成形不够理 K4钻孔的润分布范围 平面面积约为6 丰士闲指m部分成孔不够奶的板柱，在报柱 K27钻孔也是溶、土剂分布区，呈长条形，范 :心浇筑中300，深度为3m的素泥疑十柱。 更大，面积约为48m.这些游洞的埋深在1120 5地基处理后测试结男 为0.10 的 多个 2图3的线可以反腺地基处理是足设 计要求的。其中图2是土闲范国内的搅钟柱加钢 管雄试验曲线，图3是水泥辞石加强柱曲线 8 图1现场土、油分布图 一知或白 004040
广州建筑 !"#$!%&’" #()&*+,)+"(, !""# 年第 $ 期 - . /-0 - . /-0 ! 地基与基础处理过程 本文以该小区一幢十层建筑为例介绍其地基 与基础处理技术。该工程原设计采用了预制高强 预应力混凝土管桩，但施工中管桩被送入土中 12 多米仍未能收桩，有些还不见踪影。在此情况下， 设计经咨询研讨后修改地基方案，改用深层搅拌 桩加固地基，基础改为浮筏基础。 在深层搅拌桩施工过程中出现了土方塌陷，为 了确保工程质量，对地质情况再次钻探勘查。钻探 结果证实，该工程主要有四个大的土洞（溶洞与之 伴生），还有个别很小的洞。土洞分布见图 3。其中 45 钻孔的土洞分布范围小，平面面积约为 6 78 ； 489 钻孔的土洞范围稍大，约为 39 78 ；4: 钻孔为 土 洞 、 溶 洞 分 布 区 ， 范 围 较 大 ， 面 积 约 82 78 ； 48; 钻孔也是溶洞、土洞分布区，呈长条形，范围 更大，面积约为 5: 78 。这些溶洞的埋深在 33<22=3;<:2 7 不等，洞高 3<32=;<;2 7，洞 内充满地下水，并充填流动状泥砂混合物，部分 钻孔中见腐殖质、灰岩碎块。在深层搅拌桩施工 过程出现塌陷现象，是由于搅拌桩钻机钻穿部分 砂层的土洞，砂层、泥层掉落土洞而引起。 钻探确定土洞、溶洞位置后，决定用砂及灌 注水泥浆的方法对土洞、溶洞进行处理，完成后 再继续深层搅拌桩的施工，并对部分地质复杂的 搅拌桩作加强处理。 溶洞和土洞充填处理后，搅拌桩施工不再塌 陷，但在随后的测桩试验中发现部分土洞的搅拌桩 还达不到设计要求，这与土洞和溶洞的复杂性有 关。此外非土洞范围的搅拌桩，在桩顶 3=1 7 的范 围内，由于是回填土，导致部分搅拌桩成形不够理 想。根据以上的情况，设计决定在土洞范围的搅拌 桩再用 !352（壁厚 1<: 77）钢管桩加强处理；对 非土洞范围部分成孔不够理想的搅拌桩，在搅拌桩 桩心浇筑 !122，深度为 1 7 的素混凝土桩。 " 地基处理后测试结果 经过以上处理，在最后的压板试验中，多个 试验点均满足设计特征值为 822 /-0 的要求。图 8、图 1 的 -=? 曲线可以反映该地基处理是满足设 计要求的。其中图 8 是土洞范围内的搅拌桩加钢 管桩试验曲线，图 1 是水泥碎石加强桩曲线。 图 # 现场土洞、溶洞分布图 图 $ 土洞钢管桩 -= ? 试验曲线 图 % 水泥碎石加强桩 -= ? 试验曲线 78 78 78 78 ? . 7 7 ? . 7 7 %!
6土润、溶洞的流填施工 在浆液中加入活最的水玻璃（速凝剂），潭注半小 回填中砂使土洞、溶洞的空照填充均匀， 时后，停止灌注。第二天待浆液有一定强度后 实，需要解决的问愿有钻孔的位置 、间距； 再进行水泥浆的 二次加压灌注， (成)孔的方法：并如何做到充盈饱满。施工时采 取了以下方洪和培怖 7深层搅拌桃施工 (1》在土洞平面范围约15m2钻一个168的 深层搅摔桩按一般的两喷四搅的施工工艺 钻孔，钻至土洞底部。由于土洞内含有多种流动 本工程采用的参数如下：搅拌桩桩径550，桩 性的物质，在灌注中砂的过程中须给这些流动性 900mm,桩长约7-1lm 支承于砾砂层、中砂 物质留一个出口，才能使中砂进入土洞。所以在 (砂层厚度不少于3倍桩径)或石灰岩面。搅拌材 距离灌注孔2.4m处钻一个Φ168的排气孔，该孔 按不同的土层采用不同的掺入比：砂层为14% 将作为下一个砂 粉通粘土月18。淤泥层22%。深层拌桩按 (2)根据搅拌桩的间距，按每1.2 个制 洞处理前后分两个阶段施工，第二阶段在 孔，分两个施工次序采用跳钻的形式，每个次序 理完成3-7天后进行。虽然第二阶段的深层搅 钻孔的间距为2.4m。以K8钴孔为例，共钻孔排 桩在灌了水泥浆的中砂充填层内施工，但由于水 列顺序见图4，其中黑色孔为第一次序，白色为第 泥加围砂、土的物理化学反应与报凝土的硬化机 二次序。 理不同，水泥的水解和水化反应完全是在具有 定活性的介质 一砂和土的围绕下进行，其硬化速 度要比混凝土慢，所以搅拌桩的钻头可以穿过水 泥经过硬化一个星期时间处理好的土洞，进入漫 计指定的持力层。 图4K8钻孔跳结示藏图 (3)根据地质情况，估孔不可进行泥浆护 8钢管桩加固 成型。但孔壁不加处理，在开钻及灌砂的过程中 设计在土洞范围的搅拌桩采用Φ140钢管桩加 会出现塌孔的现象。因而本工程使用钢管护壁成 混外理。实施中用加沉10型油压钻机对准和 孔的方案完成中砂灌注的任务 下钻，终孔要求进入土洞底的灰岩，且>500mm (4)根据进度情况，每次安排成孔3个，其 钻孔完成后，用钻机钢丝绳将钢管下放至孔底 中2个为灌砂孔，1个为排气孔。完成钻孔后，将 钢管沿管身每隔500mm开4个中10孔形成“花 漏斗安放在钻孔套管上，进行中砂的灌注。下灌 管”，通过埋设在管中的注浆管，将水泥浆灌进卸 过程中，用钢筋上下抽插，并往漏斗加少量水 管内，通过管身的巾0孔扩散至管外，增加钢管 使中砂不断下落 挑与搅排桩的锚固作用。 (5)钢管灌下的砂在没有振动的情况下，处 于琥松状态，孔隙较大，若不对砂进行固结，士 9300素混凝土桩施工 再次形成空洞 非土洞范围的授拌柱桩顶，设计增加3m长 灌砂完成后 从钢管附设的注浆管中 Φ300的素泥凝土桩加强。施工中有部分授拌桩因 入水泥浆。为提高浆液的均匀性和稳定性，防山 地下水渗入的干扰，尝试进行水下混凝士注 离析和沉淀，水泥使用普通硅酸盐水泥，水灰比 但由于成孔小，注不理想。录后采用类似树 为0.5，并加入水泥用量20%的膨润土。 桩的形式进行浇灌： (6)水泥浆的灌注用0.8-1.0MP4的压瑞， (1)泥浆和清水对桩孔进行清洗： 时压强要求为15MPa。由于地质情况复杂。 (2)桩孔中放入中20mm铁管作为注浆管 淫注水泥浆的时候，出现了浆液大量流失。对此， 然后往桩孔倒入碎石，用钢筋抽插使碎石密实
! 土洞、溶洞的充填施工 回填中砂使土洞、溶洞的空隙填充均匀，密 实，需要解决的问题有钻孔的位置、间距； 钻 （成）孔的方法；并如何做到充盈饱满。施工时采 取了以下方法和措施。 （!）在土洞平面范围约 !"# $% 钻一个 !!&’ 的 钻孔，钻至土洞底部。由于土洞内含有多种流动 性的物质，在灌注中砂的过程中须给这些流动性 物质留一个出口，才能使中砂进入土洞。所以在 距离灌注孔 %"( $ 处钻一个 !!&’ 的排气孔，该孔 将作为下一个灌砂孔。 （%）根据搅拌桩的间距，按每 !"% $ 一个钻 孔，分两个施工次序采用跳钻的形式，每个次序 钻孔的间距为 %"( $。以 )’ 钻孔为例，其钻孔排 列顺序见图 (，其中黑色孔为第一次序，白色为第 二次序。 图 " #$ 钻孔跳钻示意图 （*）根据地质情况，钻孔不可进行泥浆护壁 成型。但孔壁不加处理，在开钻及灌砂的过程中 会出现塌孔的现象。因而本工程使用钢管护壁成 孔的方案完成中砂灌注的任务。 （(） 根据进度情况，每次安排成孔 * 个，其 中 % 个为灌砂孔，! 个为排气孔。完成钻孔后，将 漏斗安放在钻孔套管上，进行中砂的灌注。下灌 过程中，用钢筋上下抽插，并往漏斗加少量水， 使中砂不断下落。 （#）钢管灌下的砂在没有振动的情况下，处 于疏松状态，孔隙较大，若不对砂进行固结，土 洞、溶洞中的地下水会将其带走，再次形成空洞。 鉴于此，灌砂完成后，从钢管附设的注浆管中灌 入水泥浆。为提高浆液的均匀性和稳定性，防止 离析和沉淀，水泥使用普通硅酸盐水泥，水灰比 为 +"#，并加入水泥用量 %+,的膨润土。 （&）水泥浆的灌注用 +"’-!"+ ./0 的压强，终 灌时压强要求为 !"# ./0。由于地质情况复杂，在 灌注水泥浆的时候，出现了浆液大量流失。对此， 在浆液中加入适量的水玻璃（速凝剂），灌注半小 时后，停止灌注。第二天待浆液有一定强度后， 再进行水泥浆的二次加压灌注。 % 深层搅拌桩施工 深层搅拌桩按一般的两喷四搅的施工工艺， 本工程采用的参数如下：搅拌桩桩径 !##+，桩距 1++ $$，桩长约 2-!!$，支承于砾砂层、中砂层 （砂层厚度不少于 * 倍桩径）或石灰岩面。搅拌桩 按不同的土层采用不同的掺入比：砂层为 !(,， 粉质粘土层 !’,，淤泥层 %%,。深层搅拌桩按土 洞处理前后分两个阶段施工，第二阶段在土洞处 理完成 *-2 天后进行。虽然第二阶段的深层搅拌 桩在灌了水泥浆的中砂充填层内施工，但由于水 泥加固砂、土的物理化学反应与混凝土的硬化机 理不同，水泥的水解和水化反应完全是在具有一 定活性的介质—砂和土的围绕下进行，其硬化速 度要比混凝土慢，所以搅拌桩的钻头可以穿过水 泥经过硬化一个星期时间处理好的土洞，进入设 计指定的持力层。 $ 钢管桩加固 设计在土洞范围的搅拌桩采用 !!(+ 钢管桩加 强处理。实施中用加强 !++ 型油压钻机对准孔位 下钻，终孔要求进入土洞底的灰岩，且3#++ $$。 钻孔完成后，用钻机钢丝绳将钢管下放至孔底。 钢管沿管身每隔 #++ $$ 开 ( 个 !!+ 孔形成“花 管”，通过埋设在管中的注浆管，将水泥浆灌进钢 管内，通过管身的 !!+ 孔扩散至管外，增加钢管 桩与搅拌桩的锚固作用。 & !’(( 素混凝土桩施工 非土洞范围的搅拌桩桩顶，设计增加 * $ 长 !*++ 的素混凝土桩加强。施工中有部分搅拌桩因 地下水渗入的干扰，尝试进行水下混凝土灌注， 但由于成孔小，灌注不理想。最后采用类似树根 桩的形式进行浇灌： （!） 泥浆和清水对桩孔进行清洗； （%） 桩孔中放入 !%+ $$ 铁管作为注浆管， 然后往桩孔倒入碎石，用钢筋抽插使碎石密实， 何晓斌：岩溶、土洞地基处理施工实例 ’)
并不断往注浆管注入清水，清水溢出的同时，将 评价、对比选出合理的地基方案。此外，在考虑 碎石清洗干净 整体支承上部荷载的方案时，应重点处理顶板很 (3)石填至丑口后，用水灰比05的 浆液均匀上日】 薄的溶洞。 直至从航 (4)土洞、溶洞的地下水具有流动性，在边 相同的水泥浆为止 择地基方案时，应特别注意水泥浆可修被稀释或 带走，影响构件的形成或削弱构件强度的情况。 10体会 (5)地基处理时，回填中砂使土洞、溶洞的 (1)在广州市的北部白云区石井、江村、同 控隙填充均匀 密实 德围一带存在若类似本工程的地质情况，工程的 有 定的难度 主靠洲 工方案的可行性和操作队伍的经验来实现，因此， 地基处理有很多成功的实例。处理的方法很多， 如可以采用振冲碎石桩，水泥粉世灰碎石航，奔 施工队伍的选择是非常重要的。 扩桩，锤击、钻（神）孔灌注桩（用钢护简穿过 参老文献 溶洞)，人工挖孔桩，以及预应力管桩，深层搅料 1G79-202建筑地基处理技术规 桩地基加知固等」 2注岩士工程师必备范汇编(33年版)中国建筑 《2)在溶洞地区的地基外理必须之又植 这类工程，在地质资科详尽的情况下，可以通过 业出版社，2003
广州建筑 !"#$!%&’" #()&*+,)+"(, !""# 年第 $ 期 建设部出台 项施工方案编制及专家论证审查办法》 为加强建设工程项目的安全技术管理，规范建筑施工企业和建设工程项目安全生产管理机构的设置 及专职安全生产管理人员的配置工作，防止建筑施工安全事故，保障人身和财产安全，近日建设部印发 了《建筑施工企业安全生产管理机构设置及专职安全生产管理人员配备办法》（以下简称《配备办法》） 和《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》（以下简称《审查办法》），对我国现 行建设工程安全生产管理法规进行了补充和完善，办法适用于土木工程、建筑工程、线路管道和设备安 装工程及装修工程的新建、改建、扩建和拆除等活动。 《配备办法》对施工企业和建设工程项目安全生产管理机构的设置及专职安全生产管理人员的配置工 作进行了明确规定。其中特别根据企业生产能力或施工规模等，对建筑施工总承包企业、劳务公司专职 安全生产管理人员人数配备进行了明确要求。 《配备办法》还明确，对于采用新技术、新工艺、新材料或致害因素多、施工作业难度大的工程项 目，施工现场专职安全生产管理人员的数量应当根据施工实际增配。 《审查办法》要求对基坑支护与降水工程、土方开挖工程、模板工程等七类危险性较大的分部分项工 程，在施工前单独编制安全专项施工方案，实施编制审核。对深基坑工程、地下暗挖工程、高大模板工 程、 -./ 及以上高空作业的工程、大江、大河中深水作业的工程及城市房屋拆除爆破和其他土石大爆破 工程等六种工程，建筑施工企业应当组织不少于 0 人的专家组，对已编制的安全专项施工方案进行论证 审查，并提出书面论证审查报告，经施工企业技术负责人、总监理工程师签字后，方可组织实施。在实 施过程中，施工企业应严格按照安全专项方案组织施工。 《建筑施工企业安全生产管理机构设置及专职安全 生产管理人员配备办法》和《危险性较大工程安全专 并不断往注浆管注入清水，清水溢出的同时，将 碎石清洗干净； （-） 碎 石 填 满 至 孔 口 后 ， 用 水 灰 比 .10 的 -210345 普硅水泥浆进行灌注，使浆液均匀上冒， 直至从桩孔溢出浓度与进入时相同的水泥浆为止。 !" 体会 （6） 在广州市的北部白云区石井、江村、同 德围一带存在着类似本工程的地质情况，工程的 地基处理有很多成功的实例。处理的方法很多， 如可以采用振冲碎石桩，水泥粉煤灰碎石桩，夯 扩桩，锤击、钻（冲）孔灌注桩（用钢护筒穿过 溶洞），人工挖孔桩，以及预应力管桩，深层搅拌 桩地基加固等。 （2） 在溶洞地区的地基处理必须慎之又慎。 这类工程，在地质资料详尽的情况下，可以通过 评价、对比选出合理的地基方案。此外，在考虑 整体支承上部荷载的方案时，应重点处理顶板很 薄的溶洞。 （7） 土洞、溶洞的地下水具有流动性，在选 择地基方案时，应特别注意水泥浆可能被稀释或 带走，影响构件的形成或削弱构件强度的情况。 （0） 地基处理时，回填中砂使土洞、溶洞的 空隙填充均匀、密实，有一定的难度，主要靠施 工方案的可行性和操作队伍的经验来实现，因此， 施工队伍的选择是非常重要的。 参考文献 ! #$#%&’(""( 建筑地基处理技术规范 ( 注册岩土工程师必备规范汇编（("") 年版）*中国建筑工 业出版社，("") !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! )+