土洞溶洞处理施工方案及监理管控

土洞溶洞处理施工方案及监理管控

高宪进　　

（平潭建设集团有限公司，福建　　福州　　３５０４００）

摘　　　要：龙岩属岩溶粉质粘土地貌，是一种岩石和土在平面和空间分布很不均匀的特殊的岩土混合地基。本文就本人身为项目总监亲自参与龙岩万达广场桩基施工（包含摩擦桩）过程的土洞溶洞处理，以及桩基外土洞溶洞的处理的施工内容进行整理，并结合施工方案总结工程监理在土洞溶洞处理过程中的管控。

关键词：土洞溶洞；施工工艺；监理管控要点

一、岩溶粉质粘土地基构造及机理

岩溶粉质粘土地基是指在地基的主要受力层范围内的岩石和土由具有可溶性碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩等岩石）及其上覆粉质粘土组成，而且岩石和土在平面和空间分布很不均匀的一种特殊的岩土混合地基。上覆粉质粘土的孔隙比大、含水率较高、渗透性低，具有一定胀缩性，且以收缩为主，但具有较高的力学强度和特殊的上硬下软的“反剖面”性质。由于地下岩溶作用和地表渗水以及快速大量的人工降水等种种原因，这种地基中常有溶洞和土洞发育，有时溶洞和土洞发育分布较为集中。当土洞不断扩大，其顶部土体因自身作用而使土洞向地面延伸，导致地面塌陷，极易引发严重的工程事故。实践证明，只有根据具体的工程环境特点，结合工程实际情况，查明溶洞和土洞的数量、形状、大小、分布情况及形成过程，才能提出更符合客观实际的相对优质的工程处理方案。

二、龙岩万达广场土洞溶洞处理施工方案（一）概况

龙岩万达广场项目场地位于福建省龙岩市新罗区月山村，双龙小区以南、曹溪路以西、龙岩大道以东、双龙路北侧，工程总用地面积13万㎡，建筑面积约72万㎡，其中地上56万㎡，地下16万㎡，由购物中心、五星级酒店、甲级写字楼、商务酒店、室外步行街、公寓、住宅及底商组成，A区、B区、C区、E区、F区均为两层地下室，D区设一层地下室，共拟建10幢高层住宅楼、3幢写字楼和1幢酒店，其他为裙房，采用框架结构，7#、8#楼采用筏板基础，其他塔楼均采用灌注桩，裙房及商铺采用抗拔桩防止地下室上浮，根据现有岩土工程物探及钻探揭露，在A区、B区、C区、D区均存在土洞，综合场地工程地质条件、场地环境及周边环境，采用压力注浆法对土洞进行处理。

根据钻探结果，场地在勘探深度范围内所分布的地层从上至下：①杂填土、②粉质粘土(可塑)、③粉

质粘土(软塑)、④1圆砾、④2砾砂、④3淤泥质粉质粘土、⑤含砾粉质粘土（可塑－硬塑）、⑤1圆砾、⑤2含砾粉质粘土(软塑)、⑥残积黏性土、⑦1全风化粉砂岩、⑦2强风化粉砂岩、⑧1全风化辉绿岩、⑧2强风化辉绿岩、⑧3中风化辉绿岩、⑨中风化灰岩。

经勘探场地内见有土洞、溶洞发育，根据钻孔中揭露的土洞、溶洞发育情况看，土洞主要分布在⑤层含少量角砾粉质粘土中或灰岩面上，土洞高度为0.10-16.10m不等，土洞埋深在17.70-62.6m之间；溶洞高为0.2-12.80m不等，埋深为14.8-71.7m之间。充填物以软塑－流塑状粉质粘土为主，部分半充填、部分无充填。以埋藏型和深覆盖型为主，少量浅埋藏型，线岩溶率KL为15.0%，为中等发育。

根据设计图纸要求，在A区、B区、C区、D区除塔楼以外，勘察或物探揭露的所有土洞均需处理，若抗拔桩在压桩过程中探明桩身范围内存在土洞，待压桩完成后一并处理，现根据设计提供注浆孔分布图，先对勘察或物探揭露的土洞进行处理，各区域需处理的土洞分布图将下表，具体位置见表1：

表1区域A区B区C区D区数量

30

7

22

1

（二）土洞、溶洞处理方案

2.1 在灌注桩施工范围内的土洞溶洞处理方案（1）施工准备a工地设置大的储浆池，备足大量泥浆，遇土（溶）洞出现漏浆时能及时补浆；b现场布置三个大泥浆池，每个泥浆池储备100m³泥浆；c施工时出现漏浆，及时补充，并注意观察泥浆液面，保持护筒内泥浆高于地下水位1m以上并稳定。（2）土（溶）洞处理方案1土（溶）洞高度较小且溶洞为填充或半填充的，采取正常成孔方法施工，穿过土（溶）洞出现漏浆时，及时补充泥浆，如泥浆液面一直无法稳定，则可反复投入粘土加水泥，利用钻头冲击将粘土挤入土 – 196 –现代物业

Modern Property Management

（溶）洞及裂隙中，可增大泥浆比重及控制泥浆继续渗漏，当孔内泥浆水头稳定时，土（溶）洞范围形成护壁后，再继续冲孔。

（3）土（溶）洞处理方案2

土洞和多层溶洞则采用钢套管,钢套管采用厚度8mm的钢板制成。钢套管实际直径要比钻孔桩设计直径大200mm，钢套管的高度自溶洞顶延续到持力层，钢套管至少要高出洞口200mm，以避免因钢套管移位而造成砼流失。钢套管之间的连接用连续焊接。施工时，对照钻孔柱状图，用孔径+200钻锤钻孔，同时由钻机将钢套管吊放至土洞（每节1m）逐节焊接，钢套管高度可根据柱状图进行计算，自溶洞顶+200延续到持力层，随着成桩，钢套管自动下沉至桩底。桩在溶洞套上钢套管的主要作用是防止砼流进溶洞。如果砼流进溶洞，对钻孔桩将有很多害处，如:①浪费砼；②若溶洞大，砼填不满；③溶洞有水，易使砼离析，砂、石、水泥易脱离；④易使砼掉落，使桩产生缩径。

（4）土（溶）洞体积过大，无法成孔，且土（溶）洞洞底接近持力层岩面，对该桩周边重新勘探，结合成本，调整桩位重新设计，或考虑加大嵌岩深度，并配合钢套管施工。

2.2 在灌注桩施工范围以外的土洞处理方案（1）场地内除塔楼区域以外，勘察或物探揭露的所有土洞。若抗拔桩在压桩过程中探明桩身范围内存在土洞，待压桩完成后一并处理。

根据物探报告，需处理的土洞共有25个，有7个点物探揭露的土洞与地勘揭露的结果一致，另有18个仅有物探显示需处理的土洞。

（2）对于场地钻探及物探揭露的土洞采用压力注浆法进行处理，注浆采用二次注浆工艺，第一次注浆时压力控制在2MPa直至邻孔返浆，第二次注浆在第一次注浆完毕后的3～5天后进行，浆液采用水泥、粉煤灰和重钙粉按照1:3:3配制，根据现场施工情况按照1:1、0.75:1和0.6:1三种配合比调整使用。

土洞处理施工工艺流程（1）定位放线

根据设计图纸提供的注浆孔分布图中的坐标位置，采用经纬仪定位物探和钻探发现土洞的位置，然后定位注浆孔，反复丈量孔距，每孔误差不大于2cm，用钢筋固定，并准确测量孔口地面高程，经甲方、设计、监理多方核验认可。

（2）钻孔

对于地勘揭露的土洞，应在图纸提供的土洞坐标位置引孔，并在四周布设8个注浆孔，间距为3000mm，详细做法见土洞处理孔位图，如有外部注浆孔探到土洞，应继续在其四周布设注浆孔，直至注浆孔未探到

处理钻孔位置

土洞延伸示意图

首次钻探注浆孔扩展方向注浆孔图1

土洞为止，做法详见图1。

根据勘察报告在确定的区域内沿轴网线按3.0m×3.0m矩阵布置，采用XY-1型工程钻机在土洞位置引孔，钻孔口径为110mm，钻孔时钻至土（溶）洞顶部时应记录深度，并与勘察报告比对，继续钻进至土(溶)洞底部500mm。引孔时详细记录钻进土层标高情况，并绘制钻孔柱状图。土洞钻进过程中应详细记录进尺，钻杆自沉或掉钻情况。

对于物探揭露的未经验证的土洞，打中心孔时，应密切注意记录锤击进尺，钻杆自沉或掉钻情况，当验明存在土洞时，在进行周边注浆孔的钻孔，直至注浆孔未探到土洞为止，做法见上图。每个土(溶)洞钻孔顺序为勘探点先引，再按该勘探点东西南北四个方向继续钻孔，未发现的钻孔填砂处理。

（3）加工花管及安放注浆管

钻孔成孔后下2根DN20焊接钢管，分别为一次注浆管和二次注浆管，一次注浆管下至高出土洞底部500mm，二次注浆管下至土洞顶部往下500mm，土洞范围内注浆管应加工为花管，并用胶纸包裹好，花管范围内钻孔径7mm的出浆孔，每处3个孔间距150mm。

对于需粗砂充填的土洞，应先下放4-5m长100mm口径的PVC管进行护壁，待粗砂充填完以后再安放注浆管。如土洞上部有溶洞时，应根据安放注浆管原则，在每个溶洞放置2根注浆管，做法同土洞注浆管安装。

（4）孔口封堵

注浆管下管完毕后，用石块、砂塞填并以浆液封闭至孔口，浆液封闭段要求大于或等于6m。

（5）制浆

按设计要求制备浆液，并准确测量浆液比重，配合比：水泥∶粉煤灰∶重钙粉＝1∶3∶3，水灰比按1∶1、0.75∶1、06∶1三个等级（水灰比按水与干料的重量比计算），施工时根据现场实际情况调整。注浆浆液采用P.C32.5复合硅酸盐水泥，搅拌所用的

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工程施工 Construction

图2 注浆孔布置图

水，应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-89的规定。浆液必须搅拌均匀，使用普通搅拌机时，应不小于3min；使用高速搅拌机时，宜不小于30s。浆液在使用前应过筛，自制备至用完的时间宜小于4h。

（6）注浆

本工程采用纯压式灌浆，双液注浆泵将制好浆液通过高压管泵送至注浆管，进行注浆，设计压力值为1MPa、2MPa、4MPa，一般控制在2MPa的设计压力下，当孔深大于15m每增加5m增加0.2MPa，一次注浆按单孔依次注入，当发现邻孔返浆时，应间隔一个孔位继续施工。

注浆顺序应按照孔间隔注浆方式进行，并采用先外围后内部的注浆施工方法，注浆应尽快达到设计压力，但在灌浆过程中必须注意控制压力。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。灌浆浆液变换原则，注浆过程中，发现漏浆或注入量大，注浆难于结束时（超过12h）可按下列措施顺序处理：低压、浓浆(水灰比改为0.6:1)、限流；间歇注浆，注浆过程中，如发现地面大量冒浆应立即查明原因并采取相应措施，可减小注浆压力至0.25MPa，若继续冒浆，持续20Min则暂停注浆，间歇36h后，继续注浆至二次冒浆后即结束该孔注浆。

注浆终止标准：当灌注压力稳定在2MPa持继20分钟，吃浆量变小或孔口冒浆时，即可终止注浆。注浆完毕后3～5天，在原孔位用二次注浆管进行第二次注浆，注浆终止标准同一次注浆。注浆过程中应及时填写注浆记录表，并通知监理单位和建设单位相关人员进行确认。

（7)冲洗

注浆结束后，应及时将管路冲洗干净，以防堵塞。2.3 摩擦工程桩周边存在土（溶）洞的处理方案以工程桩为中心，在四周各布一个注浆孔，注浆孔距桩边缘距离1m，注浆孔钻进过程中注意钻探进尺，若探明存在土洞，则注浆孔应向周边按2m间距扩展，但距周边工程桩边缘距离不得小于1m，注浆孔布设完成后，则按原方案的注浆方法进行注浆（不进行灌砂）。若未发现土洞，则不注浆。

三、监理控制要点（一）监理的事前控制

1.1熟悉勘察图纸，了解地质情况，对土（溶）洞现状进行分类总结，便于工程桩施工过程存在土（溶）洞的桩基及后期工程桩外土（溶）洞地基处理按施工方案实施全面监

控管理；

1.2 熟悉土洞、溶洞处理方案，指定专区专人负责桩基施工监理 并要求做好相关记录；

1.3 熟悉测量放线资料，参与审查放线内容及准确性；1.4 根据方案要求检查材料准备情况，如泥浆池配置情况、钢套管准备情况、沙包石块贮备情况等；

1.5 设备进场报验，包括钻孔设备及注浆设备的检查。

（二）监理的事中控制

2.1 对于存在土（溶）洞的桩基监理管控：先对照地勘资料，明确采用施工工艺，待施工准备完善后，按冲（钻）孔桩及土（溶）洞施工控制要点安排专门监理人员全过程旁站，并做好记录。

2.2 对于非桩基部位土（溶）洞的监理管控：⑴钻孔阶段根据地质资料及钻孔分布平面图，按方案要求检查布孔位置，布孔深度并做好相关记录，⑵注浆阶段：①检查注浆管加工及两次注浆管埋管深度，注浆管安装时应临时封堵顶部空口，防止杂物坠入堵塞注浆管。并进行记录；②按设计要求制备浆液，并准确测量浆液比重，配合比：水泥∶粉煤灰∶重钙粉＝1∶3∶3，水灰比按1∶1、0.75∶1、06∶1三个等级（水灰比按水与干料的重量比计算）；③按注浆控制原则进行管控：，设计压力值为1MPa、2MPa、4MPa，一般控制在2MPa的设计压力下，当孔深大于15m每增加5m增加0.2MPa，灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换，注浆完毕后3～5天，在原孔位用二次注浆管进行第二次注浆，注浆终止标准同一次注浆；⑶注浆结束后，应及时将管路冲洗干净，以防堵塞。

（三）监理的事后控制

3.1 整理监理内业资料，做好施工过程资料及商务资料的审批工作。

3.2 土洞溶洞处理检测方案：⑴随机抽取单位工程灌注桩总数的30%，采用声波透测法检测桩身质量的完整性。⑵ 随机抽取单位工程灌注桩总数的70%，采用低应变法检测桩身质量的完整性。⑶随机抽取单位工程灌注桩总数的1%且不小于3根，采用静荷载试验检查桩位承载力。⑷土洞处理检测应在注浆结束28d后进行，在已处理完毕的土洞区域随机抽取检验点，数量为施工注浆孔位的5%，且不少于土洞数的30%，选用钻孔取芯结合标准贯入对加固地层进行检测，标贯击数N不小于5，且土洞充填需饱满。

四、结束语

龙岩万达广场有土（溶）洞最高达16.1米，在冲孔桩施工过程中，最长一根桩打了15天15夜，面临塌孔、漏浆、卡钻、掉钻等不利境况，通过技术人员及时解决问题，加大设备投入，加大管控力度，保质保量提前完成工期任务，桩基检测结果承载力均符合设计要求，且一类桩达90%以上，基础改造检测结果全面达标。

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