高层基础遇到基岩溶洞的处理 (TY201404)

2018-04-18


l、工程概况

峰宇一期工程为11栋34F高层住宅楼(下设一层地下室,最大开挖深度约4m),剪力墙结构,采用钻孔灌注桩基础,桩直径700mm,以中风化闪长岩岩石为持力层。拟建建筑物设计±0.00标高15.90m。

本工程桩基施工于2013年10月份开始,部分拟建主楼位置少数桩位发现洞穴、软夹层,出现灌注超量或泥浆流失等现象。勘察单位在原看招报告基础上,结合桩位布置图,在部分桩位上增设勘探点,进一步查明作为桩端持力层的5-2A层中风化岩的分布状况及地下洞穴发育程度,孔深要求至桩端平面以下不小于5D,或进入5-2A层中风化岩不小于6米。

2、工程地质条件

据岩土体岩性、结构、成因类型、埋藏分布特征及其物理力学性质指标的异同性,将勘察深度范围内岩土体划分为5个工程地质层(3层本地段缺失),9个亚层。各层工程地质特征分述如下。

1-2,素填土:灰褐-黄褐色,可塑,局部软塑,场地内原为农田,土中常含有植物根茎及少量石子,填龄大于10年,局部表层为近期平整场地填积。场地普遍分布。

2-1,粉质黏土:灰黄色-黄褐色,可塑,稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等。场地普遍分布。

2-2,粉质黏土:灰色-黄灰色,软塑,局部流塑,局部为淤泥质粉质粘土,稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,局部含有少量腐木。场地内局部缺失。

2-3,粉质黏土:灰色-灰褐色,可塑,局部硬塑,无摇震反应,干强度中等,韧性中等。场地内局部分布。

4,卵砾石:青灰色,中密~密实,以粘性土、中粗砂及砾砂充填,卵砾石含量为50%~60%,局部达80%,磨圆度中等,分选性一般,粒径大多为2~50mm,最大粒径大于100mm。场地普遍分布。

5-1,强风化闪长岩:灰黄色-灰色,岩质松软,呈碎块状,手可掰断,遇水软化,该层风化不均匀,局部也夹有强度较高的中风化岩块,岩体基本质量等级为V级。场地普遍分布。

5-2,中风化闪长岩:青灰色,斑状结构,块状构造,硅质胶结,属较软岩~较硬岩,岩芯完整,柱状,敲击声较清脆,岩体基本质量等级为III级。场地内部分钻孔揭露。

5-2A,中风化闪长岩:黄灰色-青灰色,斑状结构,块状构造,裂隙发育,岩芯取芯率较低,岩芯多为短柱状、碎块状,局部为灰岩,属软岩-较软岩,局部岩质较硬,岩体基本质量等级为IV级。场地普遍分布。

5-2B,中风化闪长岩(软夹层):黄灰-青灰色,裂隙极发育,取芯率极低,该层具软硬不均,局部手可捻碎,遇水软化特征,属极软岩,岩体基本质量等级为V级。场地内局部分布。

5-2C,洞穴:大部分为空洞,少部分洞穴中充填有砂土夹碎石状风化物,遇水强烈软化。场地内局部分布。


   

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3、溶洞分部情况

(1)08号楼

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(2)03+04栋

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(3)07栋

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(4)10+11栋

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(5)05+06栋

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4、难点问题

由于溶洞的存在,导致钻孔桩成孔困难,超量灌注混凝土,桩身质量难以保证。大家公认的方法是预先灌注流体凝结材料,填满溶洞后再打桩。但建设单位和施工单位共同纠结的问题是溶洞分布范围不确定,勘察分布只是推测范围,特别是建筑物下面的溶洞是敞口的,不封闭,溶洞洞体规模大小也不确定。所以灌注浆体的数量和流动方向不容易控制,处理溶洞的费用也不容易控制。建设单位希望某个施工单位能够准确预测注浆量,能够固定总价承包,对于地下工程特别是类似的不确定性工程,这点很难做到。地质条件的风险属于业主风险,控制风险的最好方法就是实事求是,具体做法就是技术理念正确、固定单价明确、实施与检验紧密结合、实施过程透明。

5、技术理念与措施

   地下溶洞的处理,最有效的方法就是填充。填充最好的工艺就是压力灌注。对于溶洞,具有范围不确定、规模不确定、注浆方向不确定等特点。从经济角度出发,最关键的是注浆方向不确定性。如果溶洞范围和规模在建筑物范围内,那么就不存在方向问题,总是可以填满的,仅仅是可以能看到结果的造价问题。但是如果建筑物范围与溶洞范围相差很大,那么注浆方向不确定性是致命的,可能导致会看不到结果。目前的问题就是,主楼范围小,溶洞分部范围广,需要采取特殊工艺,逐步解决方向问题,以控制处理费用。

(1)溶洞内地下水状态是关键问题

假如溶洞内没有水,问题相对简单,可采用灌注泡沫浆体,浆体硬化后的干重度为400-500kg/m3左右,强度为300-500KPa,完全满足钻孔桩钻孔护壁的要求。而泡沫浆体的水泥约200kg/m3,粉煤灰约150kg/m3,每立方的代价约250-300元左右。

地下溶洞,特别是经过勘探钻孔以后的溶洞,肯定是富含地下水的,所以泡沫浆体不好使用。

那么要综合判定建筑物范围内地下水是静止的,还是流动的。假如流动那么流动方向是怎样的。所以采用钻孔内投放示踪剂方法,确定流动方向和流速。

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注浆方式

以地下水状态为指导,采用速凝堆积和压力注浆填充的方法。

注浆孔:暂以勘探孔为注浆孔,如果需要增加注浆孔,则先增加勘探孔。

洗孔:以勘探孔为注浆孔,但可能淤塞,需要重新洗孔,采用回转高压水方式洗孔。

注浆管:深度小于15m的注浆,下设30mm注浆管;深度较深时,直接以洗孔钻杆为注浆管。

含砂注浆:先灌注含砂浆体材料,浆体材料由细密粉砂+水泥浆+粉煤灰组成,1m3浆体材料比重约1.6,水灰比0.6-0.8,组成配比为:水:水泥:粉煤灰:粉砂=400:200:500:500.

含砂灌注位置:灌注含砂浆体主要设置在建筑物外围,以堆砌为主。

速凝措施:灌注低浓度水玻璃,水玻璃用量5-15%水泥用量,浓度根据检测效果调节使用,使先前灌注的浆体尽快速凝,形成阻挡体。

注浆频度:控制每天注浆量,隔天检测注浆效果

无砂灌注:在建筑物内部,灌注无砂浆料,浆体材料由水泥浆+粉煤灰组成,1m3浆体材料比重约1.5,水灰比0.6-0.8,组成配比为:水:水泥:粉煤灰=500:300:700,采用压力注浆。

内部速凝措施:根据注浆实际情况是否灌注水玻璃溶液。

内部注浆频度:控制每天注浆量,隔天检测注浆效果。

效果检测

对于不确定性因素较重的施工,效果检测更加重要,动态检测方案的可行性尤其重要。采用隔孔预埋取样方法检测(另文详述)。动态检测指导注浆工艺,这一点很重要,直接关系到注浆效果与费用。

最终效果的检测以二次勘探评价为主,分点钻孔桩实施情况和超灌混凝土情况综合评定为辅。


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