盛学庆 陈佳慧

摘要：随着国民生产水平的不断发展，我国输变电工程的发展极为迅速。而因规划用地所限，输变电工程在选址时难免经过或者接近岩溶溶洞。由于岩溶作用，建（构）筑物地基中广泛分布着有对地基具有较大不利影响的溶洞，会造成地面塌陷、不均匀沉降等不利影响，因此溶洞地基的加固对于结构地基的稳定性和结构安全具有重要的作用。下面将结合杭州市某变电站溶洞地基加固施工实践，通过理论研究、软件建模、模拟实验和实践考察等途径进行了研究和探讨，且基于工程相关验收结果和沉降观测结果进一步验证了加固方法的可行性。研究结果可为类似岩溶地区变电工程基础设计及施工提供一定的参考依据。

关键词：溶洞地基;灌浆加固;变电工程

中图分类号：TM63;TU449 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）01-0179-04

0引言

作为一种典型的土洞，岩溶溶洞是造成土层塌陷的主要元凶。而一旦出现此类病害，往往会导致房屋及其配套设施的损毁，从而造成大规模的事故。而随着国民生产水平的不断发展，我国输变电工程的发展极为迅速。而因规划用地所限，输变电工程在选址时难免经过或者接近岩溶溶洞。我国的可溶岩分布面积达3.65x 106km²，占国土面积的1/3，是世界上岩溶最发育的国家之一。在岩溶区，由于岩溶作用，建（构）筑物地基中广泛分布着有对地基具有较大不利影响的溶洞，会造成地面塌陷、不均匀沉降等不利影响，因此对溶洞地基的加固可提高土体的强度和土体的侧向抗力以保证临近结构不会发生超过允许的位移，对于结构地基的稳定性和结构安全具有重要的作用。而我國的输变电工程作为最重要的民生工程之一，一旦出现上述事故，必然造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响，因此必须确保施工安全和使用安全。

现阶段我国国内和国际上的相关科技人才都在不断研究溶洞地基的加固措施，并取得了一定的成果，在理论研究和实践应用等方面都有所建树。当前国内主要采用的办法有清爆换填、灌浆处理（旋喷桩）、梁板跨越、调整柱桩、合理疏排地表水及地下水等。其中，灌浆加固的处理方法由于具有施工方便、造价低等优点而被广泛采用。以此为出发点，本文结合杭州市某变电站溶洞地基加固施工实践，通过理论研究、软件建模、模拟实验和实践考察等途径进行了研究和探讨，且基于工相关验收结果和沉降观测结果进一步验证了加固方法的可行性。研究结果可为类似岩溶地区变电工程基础设计及施工提供一定的参考依据。

1工程概况

杭州某变电站工程位于富阳区场口镇周边，靠近百丈畈4号路与百丈畈8号路交叉口，处于长深高速路旁，场区范围内主要以荒地为主。本工程东侧毗邻长深高速，北侧毗邻乌畴村、富阳康华制药机械有限公司。变电站主要由配电装置楼、消防砂箱、事故油池等组成，其中配电装置楼地上面积1871.1m²，地下面积58.9m²，高度18.9m，三层框架结构，筏板基础，天然地基，如图1所示。但由于基础底部泥质灰岩存在溶洞，影响到上部结构安全，须对场地范围内的溶洞进行加固处理。

2场地地质条件

场区完成钻孔9个，其中4个钻孑L内揭露溶洞。溶洞主要为充填、无充填两种状态，其中3个钻孔内溶洞以砾砂及细砂充填，1个钻孔内无充填物，揭露溶洞洞径为0.60—3.60m，层顶埋深1.10—5.20m，层顶标高22.62～27.68m。其中1个钻孔内揭露溶洞为2个溶洞呈串珠状，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中规定，场区遇洞率大于30%，但局部有串珠状竖向溶洞发育深度未达20m以上，故综合判定本场区岩溶发育程度为中等发育。

3溶洞加固方案

3.1设计原则

3.1.1安全可靠

本场地潜在的岩溶地面塌陷地质灾害隐患对变电站内建（构）筑物的正常运行造成了严重威胁，必须彻底消除该区潜在的地面塌陷地质灾害隐患，保障电网安全运行。

3.1.2技术可行

治理区下伏寒武系杨柳岗组（E2y）泥质灰岩中发育有大小、形态不一的溶洞，溶洞处于充填、无充填两种状态，通过对岩溶区域注浆治理后，一是填充溶洞中的空洞和裂隙，消除上部土体下沉产生变形坍塌所需的空间，二是注浆后阻止地下水渗人或减弱地下水流动路径，避免水体对溶洞上部第四系覆盖土层的软化和侵蚀作用。因此，注浆治理可有效地减小地表变形，防止水体渗透引起的土体塌陷，避免岩溶地面塌陷地质灾害的发生。目前，注浆技术在国内外针对地面塌陷地质灾害的治理效果较为良好，且施工质量可控制性强。因此，对该工程治理区地下岩溶区域进行注浆治理是可行的。

3.1.3经济合理

在安全可靠、技术可行的基础上，选择合适的注浆方案，进而降低施工成本，做到经济合理。

3.2加固方案的比较与确定

3.2.1加固方案的选择

对于岩溶地面塌陷治理工程，主要方法有清除填堵法、跨越法、注浆法等。填堵法和跨越法一般适用于单个浅层或开口型不稳定岩溶，不适合本工程场地。对于埋深较大的岩溶区，注浆法最为常用，且技术较为成熟，施工质量可控性强。注浆方案的选择需要全方面考虑是否满足技术要求，是否造成自然环境污染或危害人体健康，以及材料的选择可否降低工程造价的经济因素。

3.2.2加固范围及深度

加固范围：加固范围为站址用地红线内区域，总面积约2560m²。

加固深度：加固深度至中风化基岩以下5.5m，且超过溶洞底2m。如图2所示。

3.3注浆孔布置及施工次序

3.3.1注浆孔布置原则

在配电装置楼等主要建筑物范围内注浆孔纵横向间距2.5m，正方形布置;其他范围内注浆孔纵横向间距3.5m，正方形布置（如图3）。若遇前期勘察的施工钻孔，则利用该勘察钻探孔，但对前期勘察钻孔未达到设计治理深度的，则继续钻探至治理深度。本次共布置岩溶注浆孔316个，总钻探进尺2528m。注浆孔的孔深按进人中风化基岩以下5.5m，且超过溶洞底2m控制。但由于治理区地质构造复杂，地层厚度变化较大，因此，注浆孔施工过程中揭露的地层情况可能与勘察报告有一定差异，实际孔深应根据钻孑L揭露情况，由施工和设计共同商定。

3.3.2施工次序

因治理区地下岩溶中等发育，溶洞裂隙可能相互贯通联系，为更好地控制注浆量，防止浆液过多流失，应按照“先外围后中部”的原则进行注浆施工。同时，注浆施工应遵循“探灌结合”的信息化施工原则，根据探察和施工所揭示的地质特征，动态调整注浆范围、参数和工艺。

4溶洞地基加固质量管理要点

1）制定严密的溶洞地基加固施工组织架构和施工计划，严格管理，分工协作，确保治理工程进度和质量目标。

2）做好溶洞地基加固施工的前期准备工作。在施工组织方面，编制施工总体计划并细化相关节点，且做好劳动力调配计划;在物资方面，做好相应施工材料和机具设备的采购、租赁等安排;在技术方面，做好图纸会审，掌握设计意图，并编制科学合理的施工方案和作业指导书。

3）对注浆原材料进行严格审查，保证施工原材料质量，防止出现工程质量问题。

4）在治理单位主要负责人的调配和安排中，通过各参建单位的通力协作和交叉流水作业，尽量缩短工期，以保障施工工期节点目标。

5结语

综上所述，建设场地受复杂地域、不良地质的影响很大，溶洞地区更是对上部结构安全造成较大影响，地基基础设计须加以慎重考虑。结合上述工程实践，笔者认为采取注浆加固是目前应对类似溶洞造成变电站建（构）筑物不良地质问题较为有效、经济、合理的技术措施，它能够满足建（构）筑物对地基承载力及变形控制的要求，确保了上部结构安全。