基于岩溶地基处理设计与处理实践探讨

基于岩溶地基处理设计与处理实践探讨

郭宏伟1，王希岭2

郭宏伟1，王希岭2

1.山东省建筑设计研究院山东济南250000；

2.德州市建筑规划勘察设计研究院山东德州253000

【摘要】灌浆法在处理岩溶地基中的具体应用。

【关键词】岩溶；灌浆；地基处理；基础

DiscussionbasedonKarstgroundtreatmentdesignandtreatment

GuoHong-wei1,WangXi-ling2

(1.ShandongProvinceArchitecturalDesignandResearchInstituteJinanShandong250000；

2.DezhouArchitecturalPlanningSurveyandDesignInstituteDezhouShandong253000)

【Abstract】Specificapplicationofkarstindealingwithfoundationgroutingmethod.

【Keywords】Karst;Grouting;Groundtreatment;Basis

建在灰岩上的公寓常遇到岩溶问题，特别是两种岩性成分相互交接的地带更易出现溶隙、溶洞，溶洞、溶隙对地基基础和上部结构易造成不同程度的不利影响。本文结合某高层公寓的岩溶地基处理实例，采用灌浆法处理岩溶地基是比较理想的方法。

1.岩溶地基地质状况概述某高层公寓楼，建筑面积37000m2。结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构，地上２7层，设２层地下室，采用筏板基础。根据地质勘察资料，场地部分钻孔的岩芯表面可见小溶孔、小溶洞，部分溶洞内有粘性土填充物，勘探揭露钻孔中单孔沿竖向遇洞率为１０～４０％，最大溶洞高１．８m，从整个场地看，岩溶发育很不均匀，为了进一步探明岩溶的发育情况，采用地质雷达对场地范围内的岩溶发育及岩性分布进行探测，为了提高探测精度，本次地质雷达探测是在基槽开挖后进行的。根据地质雷达的探测分析结果，整个场地岩溶分布很不均匀，分4个岩溶发育区，见图1，岩溶发育总体上偏于场地一侧，且在场地的边缘部位岩溶非常发育，这对地基的强度、稳定性都存在不利的影响，因而影响了上部结构的安全，必须对岩溶发育区根据岩溶的发育程度进行相应的处理。图1地质雷达探测成果图

2.岩溶地基处理设计

2.1地基处理的目的及范围。岩溶地基处理的主要目的是消除溶洞、溶隙、溶沟等对地基基础的不利影响，重点是对溶洞的处理。公寓采用筏板基础，对较小的不连续相邻的溶洞，筏板基础可跨越，对较深的孤立溶洞，当其上的岩体完整性好，只要溶洞直径或宽度小于其上岩层的厚度时可不处理。对岩溶发育强烈的区域，由于岩层内溶隙明显、遍布溶孔，内含多个溶洞，必须对岩溶发育强烈的区域进行地基处理。根据地质勘察资料，公寓场地内的4个岩溶发育区中，Ⅰ、Ⅱ区岩溶非常发育，Ⅲ、Ⅳ区仅存在较深的溶洞。对Ⅰ、Ⅱ区因溶洞较多较浅且溶隙很多，如果不对其进行地基处理，在上部荷载作用下，因该岩层整体性差，易在岩体薄弱部位发生破坏，影响了地基的稳定性，应进行加固处理，洞Ⅰ区可处理至基础筏板下１４m处，洞Ⅱ区可处理至筏板基础下１２m处；而Ⅲ、Ⅳ区溶隙不育且溶洞深度较大，溶洞顶部岩体的强度较高，溶洞直径远小于其上岩体的厚度，根据现行规范Ⅲ、Ⅳ区可不做地基处理。

2.2地基处理方案。根据岩溶地基的发育特点及溶洞的分布情况，采用静压灌浆法处理岩溶地基是非常合适的。灌浆法是采用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂缝或空隙中，以改善地基的物理力学性质，以达到防渗、堵漏、加固、纠正公寓偏斜等目的。对岩溶灌浆的浆液，应注重可灌性。可采用纯水泥浆、水泥砂浆、水泥砂浆+石子等多种浆液。注浆材料中加入砂、石子是一种很经济的浆液。为了防止浆液扩散过远而流至非需处理的区域，可根据现场情况加入适量的促凝剂，如水玻璃等。灌浆方案的选择除应考虑地基处理的可靠性、经济性外，还应注重施工的可易性，即提高灌浆效率，缩短地基处理的周期，加快公寓的整体施工进度。在钻孔布置、灌浆方式等方面应按上述原则考虑。根据岩溶地基溶洞、溶隙多发育且在灌浆压力下岩层结构不变形的特点，可采用单管静压劈裂灌浆，即在静压作用下对岩体内的溶洞、溶隙充填水泥类浆料，待浆料固结后与岩体形成整体，而由高的灌浆压力引起的水力劈裂，可增加岩层的可灌性和浆液到达的距离，因为在裂隙网中可产生新的相互连通，从而提高灌浆的效果。灌浆方式采用自下而上分段灌浆。灌浆钻孔的布置方式是很重要的。钻孔布置方式直接影响灌浆的可靠性和经济性。钻孔布置过密，则钻孔多，钻岩进尺长，钻孔费用高且加长了施工周期；钻孔布置过疏，则钻孔间较大的溶洞得不到处理，影响岩溶地基处理的质量。因此，应对钻孔布置方式进行优化，找出最适合公寓的钻孔布置方式。公寓Ⅰ、Ⅱ岩溶发育区由于其岩溶发育较强烈，除较大溶洞外，还含有小的溶孔及溶隙，地质雷达的探测结果仅提供了较大溶洞的粗略位置，如果直接对其提供位置进行钻孔灌浆，有可能漏掉对一些溶洞的处理，无法保证岩溶地基处理的质量。由于公寓采用钢筋混凝土筏板基础，板厚１．２m，可采用均布钻孔灌浆方案，钻孔直径为１１０mm，采用梅花形布置，钻孔间距取１．５m，这样仅仅是溶洞直径小于１．５m且整个溶洞处于４个钻孔之间的孤立溶洞得不到灌浆，其余的溶洞都能探到且能进行灌浆处理，采用此种钻孔布置，较大溶洞各钻孔间可相互补充灌浆，有利于保证灌浆质量。Ⅰ、Ⅱ岩溶区的钻孔深度分别为14m及12m。

3.岩溶地基处理方案的实施

3.1灌浆材料。水泥：采用42.5＃普通硅酸盐水泥；砂：采用质地坚硬的天然砂，粒径不大于2.5mm,细度模数不大于2.0；石子：采用质地坚硬的石材，粒径分别为2～12mm；水玻璃：模数为3.25，浓度为40波美度。

3.2灌浆的施工工艺。灌浆施工流程为：钻机就位→钻孔→下灌浆管到底→灌浆→拔灌浆管→钻孔回灌→封孔。钻孔时应认真做好钻探记录，并做好岩层性质的描述。对裂隙发育区采用水灰比为1:1～0.6:1的水泥浆进行劈裂灌浆；对岩溶发育区采用水：砂：水泥比为（1～0.7）的水泥砂浆进行劈裂+充填灌浆，对较大溶洞采用抛填级配石子+水泥砂浆进行劈裂+充填灌浆。灌浆时必须根据钻孔沿竖向的溶洞分布调节浆液的成分。浆液浓度以随灌浆过程由小到大的原则进行控制。灌浆压力采用0.2～1.5MPa，可随着灌注率的大小进行调节。灌注Ⅰ洞区基础边处外伸溶洞时宜在灌浆中加入促凝剂以加速浆料的固结，掺入量为水：水玻璃＝6：1～4：1。钻孔回灌：第一次灌浆结束待水泥砂浆初凝后，用灌浆管直接灌入1:0.5:1的水泥砂浆进行补灌。

3.3灌浆质量控制。由于灌浆施工为地下隐蔽工程，施工质量的控制非常关键。施工过程中应严格按照既定的施工工艺进行，认真做好灌注记录，发现异常情况应会同甲方、设计、监理各方共同协商解决。为了检验岩溶发育区较大灌浆量的钻孔的溶洞范围，在Ⅰ岩溶区灌浆量较大的钻孔外缘布置了3个钻孔并进行了灌浆对比，得知非岩溶发育区的灌浆量远小于岩溶发育区的灌浆量，排除了大灌浆量钻孔的灌浆不彻底及溶洞延伸的可能性。

3.4特殊情况处理。冒浆、漏浆处理：采用表面封堵、添加促凝剂、低压泵送、浓浆限量、限流间歇灌浆等方法处理。跑浆：灌浆段注入量大，灌浆难以结束时，可采用添加促凝剂、浓浆、间歇灌浆、填充级配粗骨料等方法进行灌浆，直至灌浆结束。串浆：如串浆孔具备灌浆条件，可以同时灌浆，应一泵灌一孔，否则应将串浆孔塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔再进行扫孔，而后复钻和灌浆。

参考文献

［1］曾国熙等，地基处理手册，中国建筑工业出版社，1998.8

［作者简介］

郭宏伟，山东省建筑设计研究院，高级工程师一级注册结构师。

王希岭，德州市建筑规划勘察设计研究院，高级工程师一级注册结构师。