岩层溶洞条件下房建桩基钻孔灌注桩加固处理施工方法

李强

（中铁二局第一工程有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

岩层溶洞深埋于地下，在施工过程中不易被发现。完成房建工程之后，岩层溶洞开始作荣，化学溶解与机械破坏的双重加持下，能够使岩体的完成度被破坏，房建地基的承载力降低，整个房建工程都将会面临着倒塌的风险[1]。目前的房建工程施工之前，均进行了多方面的考察，土质考察、水质考察、地质考察等内容，综合判定地下空间是否为岩层溶洞条件，以此保证房建工程的建设安全性[2]。随着地面空间的减少，建筑技术开始升级，以往不敢在岩层溶洞上进行房建，现如今开始以填充处理的形式避免溶洞对建筑造成的影响，对于建筑行业具有重要意义。

溶洞的存在直接影响岩层灌注桩的荷载传递，岩层溶洞条件下，灌注桩桩侧土的摩擦、嵌岩段桩侧的摩擦，以及桩端的承载等是灌注桩产生形变的关键因素[3]。岩层溶洞的水环境较为复杂，灌注桩很容易受到水环境的影响[4]，导致桩顶竖向荷载增加，桩体产生位移。为了使灌注桩更加稳定，灌注桩加固处理技术势在必行。以往的灌注桩加固处理过程中，以灌注桩桩顶为主要承载[5]。桩侧土压力增加之后，溶洞顶板施加在桩顶的压力增加，导致加固后的灌注桩垂直度存在较大的偏差，影响灌注桩的加固处理效果。因此，本文设计了基于岩层溶洞的房建桩基钻孔灌注桩加固处理技术，通过原位桩桩底填充溶洞，加固建筑，真正意义上提高岩层溶洞条件下灌注桩的施工稳定性。

1 基于岩层溶洞的灌注桩加固处理方法

在房建桩基施工过程遇到溶洞后，为了加固建筑的稳定性，在原位桩桩底填充溶洞，加固建筑[6-7]，该技术的特点为：①输送泵注浆流量大和压力大。②浆液主要以充填、劈列、挤压形式进入溶洞。③成本低，效果好。根据上述描述，设计房建桩基钻孔灌注桩加固处理施工方法，共计8 个步骤，依次为埋设压浆装置→溶洞清洗→配浆→高压旋喷注浆施工→孔内注浆→拔管→效果检测→封孔。根据加固处理方法的工艺流程，详细设计施工方法的具体操作如下。

（1）埋设压浆装置。清理桩顶的施工过程产生的垃圾，保障桩顶面的清洁，清理完成后，在孔口位置，埋设孔口管，将其作为孔口封闭压浆装置，待职工质量满足要求后，清洗溶洞。

（2）溶洞清洗。采用活塞式清洗溶洞，并且用清水做循环液。针对较大溶洞，在清洗一定时间后，将钻杆底部移至溶洞中下，并且进行清洗，保障溶洞彻底清洗，避免影响后续施工，降低施工质量。

（3）配浆。配浆过程主要应用机械搅拌的形式拌和水泥浆，水泥采用P.O 52.5 水泥，水灰比1:1。

（4）高压旋喷注浆施工。高压旋喷注浆施工通过高压注浆泵旋喷注浆，喷射量保持在60~70L/min，旋转速度为16~20r/min。同时施工过程需要注意旋喷段的长度和溶洞清洗段的长度相同，重复多次喷浆操作，保障施工质量。

（5）孔内注浆施工。在钻孔内下φ50mm 注浆管，下至溶洞底上0.3m 位置，考虑注浆管存在掉入溶洞的风险，因此采用夹具固定[8]。在完成准备后，输送浆液至溶洞底部，随着时间的增加，溶洞不断填充水泥浆，在返出的浆液浓度一致，并且不异常后，停止注浆。

（6）拔管。在完成孔内注浆施工后，需要拨出注浆管，在拔出过程中，需要保持速度相对均匀，并且缓慢，同时，施工过程需要继续注浆，避免拔出注浆管后，浆液的缺失，降低加固想过；在桩端与持力层交接位置，停止拔管，并且注浆，防止出现断层现象。

（7）效果检测。在上述施工步骤完成后，需要检测施工熊效果，主要是注浆效果检测，该检测需要委托第三方进行检测，具备检测资质的企业采用专业检测仪器，通过钻孔抽芯完成检测，并且形成书面形式的效果检测报告，显示注浆效果是否符合标准。

（8）封孔。在效果检测报告中显示施工质量满足标准后，用C40 微膨胀细石混凝土灌入检查孔内进行封孔。

2 加固偏差降低方法

为了降低岩层溶洞条件下房建桩基钻孔灌注桩加固处理方法出现较大的加固偏差，本文将灌注桩加固孔位与钢筋笼的钢筋位置相匹配，将钢筋布设在存在加固孔位的位置，使其满足位置要求。钢筋笼的安装主要与钢筋、定位支撑、加筋箍等物质有关，钢筋笼安装如图1 所示。

图1 钢筋笼安装

钢筋笼的安装流程为定位支撑→加筋箍→钢筋。钢筋最后下放，其位置与加固孔位的偏差在0.01mm 以内，保证加固孔位效果。

3 桩基钻孔灌注桩加固处理施工注意事项

考虑施工安全和施工质量，岩层溶洞条件下房建桩基钻孔灌注桩加固处理施工方法在施工过程的注意事项主要如下。

（1）注浆结束条件：在设计压力下，注入率小于2L/min，稳定不小于15min，并且每孔至少复注两次以上。

（2）施工材料的检测需要严格按照标准执行，在合格后方可使用，并且严格按照配合比施工。

（3）在清洗过程中，需要确保清洗干净，避免残渣的遗留等，保障加固效果。

（4）注浆时应缓慢连续，注浆过程不可以间断，并且时刻注意压力，确保压力足够。

（5）发生无法加压的情况后，采用间歇注浆方法，必要时可以加入速凝材料。

（6）泵体内不得留有残渣和铁屑，各类密封圈套需要完整良好，确保泵体无泄漏现象。

（7）如果在溶洞内长期注浆不能提高压力或孔口处浆液没有回灌，应采取减少流量、间歇注浆、加厚浆液等方法。为了保证固结体的强度，对于施工操作困难的一般不使用加速混凝剂。

（8）在高压旋喷灌浆中，将已探明的预处理段的上部和下部延长0.5m，缓慢连续旋转喷射器，重复旋转喷射2~3 次。如果需要拆除喷射管，则重新喷涂该段，并确保两个喷射搭接接头的长度不小于0.2m。

4 实例分析

4.1 工程概况

为了验证本文设计的加固处理技术是否具有实用价值，本文以X 房建桩基加固工程为例，对上述加固处理技术进行实例分析。X 房建桩基加固工程是工业园区，X 房建工程的总占地面积约6023.43m2，房建工程距离高速入口约12456.32m，交通相对便利。该房建区域为溶蚀石牙残丘地貌区，持力层为中风化灰岩，基岩中溶洞较发育，部分溶洞规模稍大，且洞顶微风化岩层普遍较薄。基础采用机械旋挖成孔灌注桩，桩径为1.2m、1.4m、1.5m、1.8m、2.0m 共5 种，桩净长约10~30m。灌注桩的容重约24kN/m3，泊松比为0.15，弹性模量为31500kPa。灌注桩使用C35 混凝土进行桩体加固，软塑粉质黏土层的容重约17kN/m3，层厚约14.32m；卵石层的容重约20kN/m3，层厚约6.33m；微风化岩层的容重约25kN/m3。该工程项目在施工过程中，桩基施工遇到溶洞（图2），因此，研究对象采用本文设计的灌注桩加固处理方法，验证方法的可行性。

图2 桩基施工遇到溶洞

4.2 应用结果

在上述施工条件下，本文通过检测得知，桩端与基岩持力层接确良好，溶洞注浆效果良好，施工质量达到设计要求。加固后的灌注桩如图3 所示。

图3 灌注桩加固处理施工

加固之后的灌注桩更加稳定。本文采用垂直度测量仪，对桩基钻孔灌注桩加固处理后的灌注桩垂直度情况进行测量。垂直度测量仪的规格为10nm、20nm、50nm，精度为1 级，分辨率为0.001nm。其垂直度测量范围在0~20nm，尺寸为330mm×75mm×195mm，能够快速精准地测量出灌注桩加固后的垂直度偏差。本次工程选定不同桩径灌注桩，在垂直度允许偏差一致的情况下，得出灌注桩加固处理后的垂直度情况。具体应用结果如表1 所示。

表1 应用结果

已知灌注桩桩径越大，其垂直度的允许偏差越大，最大的允许偏差不超过1%，即可保证灌注桩加固稳定性。应用本文加固处理方法后，不同桩径的灌注桩垂直度的允许偏差均符合要求，其偏差值均在允许范围内，并且2.0m 桩径的灌注桩垂直度的允许偏差降低了0.1%以上，因此验证了本文方法可以避免岩层溶洞的水环境较为复杂，灌注桩很容易受到水环境的影响，导致桩顶竖向荷载增加，桩体产生位移，从而保障了灌注桩加固稳定性，符合本文研究目的。

为了进一步验证设计方法的加固后的桩基质量，以桩位偏移量为性能指标，即桩位偏差，分析应用该方法前后的效果，实验结果如表2 所示。

表2 桩位偏差分析

根据表2 数据可知，在应用本文设计的加固方法后，5 个不同桩径的灌注桩桩位偏差均符合要求，其桩位偏差值句小于10mm，并且其中最大的桩位偏差值仅为5.9mm，最小值达到了4.6mm，由此可知，本文设计的岩层溶洞条件下房建桩基钻孔灌注桩加固处理施工方法具备了更高的应用效果，可靠性更高。

5 结语

近些年来，房建工程增加，在土地面积逐渐减少的情况下，岩层溶洞条件也成为房建工程的施工目标。岩层溶洞条件下，水对可溶岩石产生的化学溶解，能够破坏岩层完整度，导致建筑地基承载力降低，出现建筑坍塌的现象。为了在岩层溶洞区域进行房建，地基稳定性、桩基稳定性均需要牢牢把控。因此，本文研究了岩层溶洞条件下房建桩基钻孔灌注桩加固处理施工方法这一课题。通过埋设孔口压浆装置、高压旋喷注浆施工等方法，使岩层溶洞条件下的灌注桩更加稳定，为房建工程的建设提供安全保障。