赖冠军

（广东省源天工程有限公司 广州511340）

0 引言

随着我国城市化进程不断加快，大型建筑基础设施得到了进一步的发展，地铁车站、桥梁、大厦、船闸等建筑的数量日益增加，这对深基坑工程的质量安全提出了更高的要求［1］。在清远枢纽二线船闸深基坑施工过程中，遇到土洞、溶洞、及溶沟等不良地质的情况并不少见，由于溶洞处于地下其形状、大小、高度、发育情况及填充物难以确定，给基坑围护地连墙施工带了很大安全隐患，从前期超前钻资料显示（见表1），溶洞处于较深位置，若没有进行合理的处理，将直接对工程的施工工期和质量安全造成巨大影响：

⑴溶洞无充填易形成贯通，与附近河流形成水力联系，一旦基坑围护结构隔水失效，易导致基坑失稳；

⑵溶洞部位承载力差，易使深基坑内支撑结构失稳；

⑶溶洞区岩板承载力不足，易被桩基顶穿从而导致基坑路面系统崩塌；

⑷溶洞区岩体承载力差，易引起主体结构不均匀沉降，给船闸安全运营带来隐患。

⑸广东省政府要求本船闸工程于2019 年4 月通航，传统溶洞处理工艺在埋深较深的石灰岩溶洞地区处理工艺困难、时间长、费用高，不利于工期保障。

⑹溶洞处理效果直接影响地连墙的施工安全，而地连墙作为整改项目关键线路的重中之重，如果出现施工坍塌，后果不堪设想。

⑺溶洞处理一直以来对任何工程来说都是施工难点，溶洞处理效果的好坏与施工企业的技术水平高低密切相关。

1 溶洞处理合格率影响因素分析及对策研究

1.1 现状调查

根据《清远二线船闸初步设计工程地质勘察报告》和现阶段已完成的地连墙施工前超前钻勘察报告资料统计，本工程溶（土）洞主要为半填充、全充填物溶洞，少量为无填充物溶洞。结合清远枢纽二线船闸工程地连墙溶洞处理专项方案，本工程连续墙一共449槽，其中，经过超前钻进行地质勘探后，共241个槽段发现溶洞或土洞，见洞率53.67%，施工孔数一共858 个，共有452 个发现溶洞或土洞，见洞率约52.68%（见图1～图2）。

表1 溶洞情况统计Tab.1 Statistical of Karst Caves

针对前期溶洞处理40 个孔的溶洞处理施工效果标贯试验进行12个孔位检测后，发现处理的溶洞为8 个孔，合格率只有66.7%，项目部从40个不合格孔数查找原因统计，发现承载力为72%，漏浆率为17%，坍塌率为11%（见 表2、图3）。

图1 基坑内部地连墙现场全景Fig.1 Panoramic View of Ground Connecting Wall Inside the Foundation Pit

图2 溶洞土洞所占比例Fig.2 Proportion of Karst Caves Occupied by Soil Caves

图3 不合格溶洞土洞孔数原因统计Fig.3 Statistics on the Number of Unqualified Karst Cave Soil Holes

表2 调查阶段溶洞处理标贯效果检测验收Tab.2 Test and Acceptance of Standard Crossing Effect of Karst Cave Treatment in the Investigation Stage

1.2 发现问题

项目部针对前期施工情况进行整合、总结，除去施工要素人材机等一些简单易解决的问题外，发现溶洞合格率较低有2大主要原因：①理论值与实际值相差大；②注浆的配比选用不当［2］。

⑴本工程的注浆孔分布方式是以地连墙中轴线左右两边3 m 分布，以此截取了W33 槽的注浆情况进行对比。以双液浆（水玻璃∶水泥浆）进行四边封闭溶洞，再往中间注射单液浆，水泥水玻璃双液浆的配比是水泥浆与水玻璃的体积比为4∶1，水玻璃比重为1.125 g/mL，水泥浆水灰质量配比为0.8∶1，注浆压力控制在0.1～0.4 MPa，注浆速度为30～70 L/min。经计算单液浆的最大理论值=4×6×1.9=45.6 t，实际施工使用51.09 t水泥，经现场抽检水泥水玻璃双液浆的配比是水泥浆与水玻璃的体积比为3.3∶1，水玻璃比重为1.17 g/mL，水泥浆水灰质量配比为0.7∶1，注浆压力控制在0.3～0.8 MPa，注浆速度为30～70 L/min，所以实际吨位值的不稳定性对注浆施工预算、操作、效果的影响非常大［3］。

W33 槽注浆孔分布如图4 所示，单液浆工程量如表3所示。

现场情况调查分析得出结论1：理论值与实际值相差大是主要原因。

图4 W33槽注浆孔分布Fig.4 Routing Hole Distribution of W33 Slot

表3 W33槽单液浆工程量Tab.3 W33 Tank Single Liquid Slurry Engineering Quantity

⑵经过调查发现施工早期双液注浆配比的出现偏差，双液浆配比为水泥∶水∶水玻璃=1∶1.38∶0.3，其原因为水玻璃含量过高，不满足现场施工的要求，易出现以下情况：①水泥水玻璃刚搅拌30 s就产生初凝反应，在搅拌池硬化无法进行搅拌或者无法输送至溶洞区域；②双液浆在输送浆液的过程中导致注浆管堵管现象（见图5）。

图5 双液浆施工遇阻现场Fig.5 Scene of Double Liquid Grout Construction Encountering Obstacles

因此，双浆液浆的配比人严格控制，对注浆施工及效果起决定性的影响，需严格执行经现场实验的配比进行注浆，才能提高施工效率和注浆效果。

现场情况调查分析得出结论2：注浆的配比选用是主要原因。

以上2 个问题对注浆的效果影响非常大，解决这2个问题是提高注浆合格率的重要途径。

1.3 解决措施

1.3.1 对策实施1：理论值与实际值相差较大

由于双液浆的注浆量较难估算、误差大，项目部进行了小区域单液浆施工工程量的理论值与实际值的调查对比，发现部分区域的单液浆实际施工工程量远远大于理论值的最大值，针对此情况QC 小组展开讨论，由于石灰岩溶洞处于地下较深，其大小、洞高和填充物松紧情况难以确定，根据超前钻及标贯试验，确定据以下几点原因：

⑴工人注完双液浆封闭后马上进行单液浆填充施工，双液浆未完全凝固形成封闭状态就受到冲击导致水泥浆流失；

⑵注浆泵压力过大，流速过快，在地下性质较脆的石灰岩受压过大出现溶洞区域坍塌，破开双液浆屏障，造成水泥浆流失；

⑶注浆量没有限制，没有间歇性施工，无法给水泥提供稳定的凝固环境，造成重复施工，浪费水泥用量。

针对存在问题，工程部讨论后提出了3条解决措施：

⑴规范施工班组双液浆与单液浆施工的间隔时间，双液浆注浆施工完成后，由于本工程地下水充足，对水泥浆的流动和稀释有影响，双液浆注浆施工完成后，必须隔24 h 后方可进行单液浆施工，给予双液浆凝固硬化的时间。

⑵本工程溶洞注浆施工使用的是250 型号的泥浆泵，此型号的泵一共有低、中、高3个档位，分别对应的压力是0.8～1.8 MPa、1.8～2.8 MPa、2.8～4.0 MPa。为了确保不对地下岩溶区造成太大影响和水泥的浪费，规定使用中速档位进行单液浆注浆施工，控制流速和压力，使水泥能有效地填满溶洞。

⑶利用全自动化注浆后台和流量计进行数额设置，限定注浆水泥用量，并且提出单孔单次注浆量不得超过25 t 水泥的施工准则，若单孔单次注浆量达到25 t 时，须立即停止注浆，满24 h 后方可进行二次注浆，以控制水泥用量来提高施工效果。

经对策实施后，选取E20 槽段进行理论值与实际值的对比。E20 槽注浆孔分布如图6 所示，单液浆工程量如表4所示。

图6 E20槽注浆孔分布Fig.6 Grouting Hole Distribution of E20 Slot

表4 E20槽单液浆工程量Tab.4 E20 Tank Single Slurry Bill of Quantities

对策落实情况检查：通过落实对策，在现场检查发现，此措施实施后，不但完善了施工标准，而且将水泥用量控制在理论值之内，提高了施工效率，确保注浆效果稳定。

1.3.2 对策实施2：注浆的配比选用不当

⑴双液单管注浆

此方式是指在地面形成1 个搅拌池，水泥与水玻璃一起在这个搅拌池进行搅拌，再由1 台泵进行抽送至溶洞区域。常出现的问题是水泥与水玻璃在人为或客观因素的情况下，过早的在搅拌池产生反应，造成堵管、搅拌机搅拌不动等后果，给施工造成巨大困难［4］。

⑵双液浆配比不科学

在施工早期，双液浆配比为水泥∶水∶水玻璃=1∶1.38∶0.3（质量比）。此配比经试验检查，发现水玻璃添加量过大，造成双液浆初凝时间（30 s）过快，更容易造成堵管，无法通过泵输送到溶洞注浆区域。

解决措施为：

⑴双液双管汇合注浆

在地面形成2 个搅拌池，1 个进行水泥搅拌，1 个进行水玻璃搅拌，利用2台泵进行抽送，在孔口形成汇合输送到溶洞区域。这种方式减少了水玻璃和水泥产生反应后在地面滞留的时间，不用太多考虑水玻璃与水泥的配比问题，解决了因配比问题导致的机械运行不良的难题，有效的提高溶洞处理注降施工的效率，优化施工［5］。

⑵适当修改双液浆配比

经过之前双液浆配比的效果反应，再加上施工现场的情况，QC 小组断定1∶1.38∶0.3 的配比存在问题。为此，施工方、监理与业主一起在现场进行了双液浆配对，通过了对水玻璃特性的研究和施工设备的可行性，经三方讨论达成统一意见，最终决定配比为1∶1.38∶0.16（12 s初凝）。经此配比实施后，施工效率大大提高，水泥和水玻璃用量减少，溶洞处理效果显著［6］。

对策落实情况检查：通过落实对策，在现场检查发现，施工现场按制定对策实施，效果良好，达到对策目标。

1.4 检查效果

本工程对注浆效果检测使用的是标贯试验检测，标准如下：采用随机原位标贯试验，标贯击数应不小于10击。

2017 年5 月10 号对已施工区域随机挑选5 个溶洞处理孔进行标贯检测，并进行统计（见表5）。

从表5可以看出，经优化后的施工技术，溶洞处理的合格率达到100%，并且对注浆区域进行抽芯检测，所抽取的效果十分良好。

1.5 巩固措施

通过本项目溶洞处理施工，项目部加强质量管理，溶洞处理的验收合格率得到明显提升。在后续的巩固工作中，继续采用以上施工方法，保证材料质量及使用方式正确；科学规范地使用施工设备；加强人员管理；在此施工配比的基础上追求更科学、更利于施工效果的配比。能够更有效地提高施工效率，优化施工方式，保证施工效果，为后续地连墙施工和基坑开挖奠定安全质量基础，并且在以后的施工中，推广和发扬此施工方法［7］。

表5 施工检测验收Tab.5 Construction Inspection and Acceptance

2 结语

本文提出的岩溶层地下连续墙槽壁附近溶洞封闭的施工方法，克服现有技术中注浆配比理论依据不足，造成护壁泥浆和混凝土的大量浪费，污染周边环境等主要缺陷，并且针对地下连续墙附近区域存在岩溶地质问题。该施工技术能够减少水泥用料，节约工程资源，缩短水泥水玻璃浆液凝结时间，提高施工效率，保护周边环境，保证注浆浆体凝结后的强度，确保工程安全进行［8］。采用本文提出的施工技术可有效防止护壁泥浆渗漏至周围岩溶洞穴，比传统施工方法节省更多的泥浆用量，有效防止混凝土渗漏至周围地下洞穴，保护周边环境，并且可加快施工进程，显著提高了工程的经济效益。