廣州白云機場地下孔洞處理技術(余艷 陳磊)摘要: 廣州白云國際機場聯邦快遞亞太轉運中心位于佛崗與肇慶兩緯向構造帶之間、廣從大斷裂帶的北西側，地基中存在廣泛發育的土洞、溶洞等不良地質現象，地基條件較為復雜。為保證上部結構的安全，在土、溶洞處理中采用了泵注低標號混凝土與袖閥灌漿相結合的施工方法。介紹了土、溶洞處理的施工方法與技術要求，歸納了質量控制要點，概述了施工中容易出現的問題并提出處理措施。關 鍵 詞: 地基處理;不良工程地質;質量控制;施工方法;廣州白云國際機場中圖分類號: P64文獻標識碼: A廣州白云國際機場聯邦快遞亞太轉運中心工程位于廣州白云國際機場東飛行區東北側，在廣州市白云區人和鎮至花都區花東鎮之間，場地南北長約4000m，東西寬約1200m，面積約190萬m2。場內地下存在廣泛發育的土洞、溶洞不良工程地質現象，將危害場道上部結構的安全。因此，必須對重要部位進行處理，以消除安全隱患。1 工程地質概況廣州白云國際機場聯邦快遞亞太轉運中心位于區域構造的佛崗與肇慶兩緯向構造帶之間、廣從大斷裂帶的北西側，在局部構造上位于廣花似復向斜北段東翼的次級構造黃榜嶺背斜東翼及其東側的向斜，屬廣花煤田的北東部邊緣。該區屬于極強巖溶區，土洞、溶洞廣泛發育。土洞主要發育于粘土層中，深部土洞發育于基巖頂界面的殘積粘土層中。地層結構如下:表土層，由素填土、耕植土組成，平均厚度約0.8m;沖積土層，由粉質粘土、淤泥質土及砂層組成，平均厚度12m;殘積土層，主要為粉土，局部有粉質粘土，平均厚度3m;基層，廣泛分布有中、上石炭統壺天群和下石炭統石蹬子組石灰巖。土、溶洞處理方法及工藝特點.1 土、溶洞處理的原則場內土、溶洞有3種充填類型，根據廣州白云國際機場前期土、溶洞處理經驗，土、溶洞是否需要進行地基處理，按以下原則進行判別:洞體頂面埋深H分別大于20、25m的土、溶洞，不處理。洞體頂面埋深H分別不小于20、25m的土、溶洞，按其H與洞高h的關系確定是否處理:當H10h+5m時，不處理;當H10h+5m、頂板灰巖厚度小于0.5m，洞體頂板穩定性差、以及H/D .土、溶洞處理工藝選擇根據土、溶洞的充填類型分別采用不同的處理方法，即:袖閥管注漿工藝;混凝土充填后袖閥管注漿工藝。對全充填的土、溶洞采用袖閥注水泥漿的方法進行處理;對未充填和半充填的土、溶洞，采用泵注低標號混凝土，用袖閥注水泥漿的方法進行處理。.泵注混凝土的工藝特點泵注混凝土流量大，速度快，泵注壓力大，泵壓可達到812MPa。低標號混凝土主要以充填、劈裂、擠壓的形式進入洞體，可起到充填、置換、擠密的作用，擴散范圍大。泵注成本低，功效高，加固效果好。鉆孔和泵注作業可分開進行，鉆孔設備利用率較高。套管可重復利用，節省成本。泵注壓力較大，地面容易抬升、冒漿、產生裂縫，原有地層結構容易產生剪切破壞。泵注工作必須連續進行，中途停止容易造成輸送管道的堵塞。.袖閥注漿的工藝特點袖閥管注漿工藝是目前一種比較先進的注漿工藝，能定深、定量、分序、分段、間歇、重復注漿，適應性強，對砂層、粉土、淤泥層等均能達到較好的加固效果。可根據需要灌注任何一個注漿段，還可進行重復注漿。注漿壓力相對較小，一般為0.20.6MPa，注漿時冒漿和串漿的可能性小，一般不會破壞原有地層結構。漿液主要以滲透和劈裂形式進入充填孔隙中，可以起到充填裂縫固結土體的效果。袖閥管被具有一定強度的套殼料膠結，難拔出重復使用。袖閥注漿對較大空洞的處理效果較差。地基處理施工.1 土、溶洞處理技術參數.地基處理施工方法.2.1 造孔階段布孔。根據待處理地質體上代表鉆孔的坐標確定地質體的范圍和中心位置，以中心點為基點按2.0m2.0m的孔、排距向外正方形布置注漿鉆孔。一序孔。因為地質體實際位置、范圍等詳細情況還不清楚，因此必須先利用布置好的注漿孔對地質體進行勘察。這些首先布置的孔，既是勘察孔又是注漿孔，即一序孔。一序孔以“隔三跳三”的方式施工:選定在中心點位置處的某一排，先確定1個一序孔，以該點為中心每隔3個孔便是1個一序孔;然后，以該排為中心向外每隔3排為一序孔分布的排，在這些排上，每隔3孔施工1個一序孔。一序孔的間距和排距分別為8.0m8.0m，呈正方形網格分布。一序孔施工采用XY-100型鉆機90110mm鉆頭泥漿護壁鉆孔，全孔取芯，施工時應認真觀察鉆進過程，控制洞體的范圍和洞體發育情況，為下一步施工提供依據。擴孔。一序孔施工時發現有空洞的位置，在其周圍仍要施工一定數量的勘察孔，進一步控制空洞的分布范圍。袖閥注漿孔。未見空洞的一序孔，在其周圍可直接施工袖閥注漿孔，XY-100型鉆機90110mm鉆頭泥漿護壁鉆孔，施工時應密切注意鉆進情況，亦有見空洞的可能。混凝土充填孔。根據空洞的分布范圍，采用XY-100或XY-300型鉆機將見空洞孔的孔徑擴大到168mm，孔深至洞體底板，成為混凝土充填孔，用來泵注低標號混凝土。在空洞分布區混凝土充填孔的孔、排距均為4.0m，呈正方形網格布置。若空洞的中心位置不在網格上，為達到混凝土充填效果，可在空洞中心位置另行施工混凝土充填孔。.2.混凝土充填階段安裝混凝土充填管。混凝土充填孔成孔后下護壁套管至洞頂上2.0m，套管口外側焊50mm短鋼管或在套管頭焊接法蘭，防止套管掉入孔內。再在護壁套筒內下127mm注料管進入洞體2.0m，注料管外與混凝土輸送泵連接。拌制低標號混凝土。混凝土攪拌站拌制低標號混凝土，攪拌時間不小于60s。在保證混合料有一定的強度及和易性，易于泵送的情況下，盡可能降低水泥用量，增加粉煤灰及砂、石粉等其他材料的用量。其配合比為水泥:粉煤灰砂石粉水=10.554.054.141.09。泵注低標號混凝土。通過混凝土輸送泵將混凝土經輸送管泵注入充填孔中，泵送混凝土量根據洞體的充填情況確定，以充填密實，在設計泵注壓力下，注不進為止。泵注混凝土施工時，地面需設置35個水準點，密切觀測洞體地表的變化情況，地面隆起最大量不得超過2cm，同時不允許地面產生裂縫和抬升情況，一旦發現地面出現裂縫和抬升，必須及時降低泵送壓力減少灌注量。.2.袖閥注漿階段下袖閥管。未見空洞的鉆孔為袖閥注漿孔，孔內先澆注套殼料，后下袖閥管，再固管止漿。套殼料澆注:把25mm注料鋼管下入孔底，用注漿泵注料，直至注漿段高度以上0.2m處;下袖閥管:花管下至孔底，占據注漿段，地質體頂界以上至地面為實管，實管高出地面0.20.3m。固管止漿:在袖閥管與孔壁之間的空隙下入12.7mm鋼管至套殼料頂面，從12.7mm鋼管中注入配制好的漿液直至孔口返出，孔口漿面下沉后應多次回灌，保證固管止漿效果。注漿。根據成孔的先后順序，待套殼料具有一定強度后，將12.7mm帶雙塞的注漿鋼管從袖閥管中下到注漿段位置，自下而上分段注漿，分段間距不得大于2.0m;注漿壓力為0.20.6MPa、開環壓力為0.3MPa，在注漿泵壓力表上觀測;洞體底部和頂部注漿速度為1520L/min，其他位置為2030L/min，注漿量根據攪拌桶的容積、壓力表和經驗確定;灌注混合料充填時，在洞頂附近難以充填密實，可能形成空腔，故在洞頂部位應適當增加注漿量;土洞底部可能與溶洞相連，采用“間歇定量分序注漿法”進行注漿;保證地面不產生裂痕和抬升，在注漿壓力下，注入量小于12L/min，穩壓15min為終注標準。在注漿過程中，應觀察相鄰注漿孔的冒漿情況，若周圍孔有漿液冒出，說明注漿效果好。若周圍注漿孔沒有反應，且注漿量過大，特別是在土洞底部漿液流失過大時，應采用“間歇定量分序注漿法”進行注漿，以控制漿液擴散范圍。質量控制要點測量控制。聯邦快遞亞太轉運中心范圍大，地形、地貌變化快，測量控制點少，易遭破壞，因此根據勘察資料確定所要處理的土、溶洞的準確位置是施工的前提。詳勘控制。應按設計要求布孔，探明土、溶洞的范圍、洞高、頂底板埋深、形狀、產狀、洞內的充填情況;詳細記錄鉆進過程中的異常情況，如掉鉆、漏水等。編制詳細的勘察報告，繪制平面圖，標注土、溶洞的空間位置，為處理方案的選擇和施工所要采取的措施提供可靠依據和技術參數。原材料控制。選用合格的原材料，嚴格按配合比拌制混凝土和配制漿液，混凝土和漿液的攪拌應保證足夠的時間，袖閥注漿時攪拌好的漿液要過篩，漿液儲存的時間不宜太久，且應不斷攪拌。施工順序的控制。針對土、溶洞的形態和產狀選擇泵注順序。若土、溶洞為盆狀構造，則采用先中心后四周的順序;若土、溶洞為傾斜構造則采用先深部后淺部的順序;若土、溶洞為水平產狀，則采用先四周后中心的順序。施工時應間隔、跳躍式施工，以免前期的施工成果遭到破壞。注漿壓力的控制。注漿壓力通過多次的試驗確定，并需在施工中不斷地驗證和修正。正常情況下注漿壓力的變化是有規律的，在流量基本不變的前提下，開始壓力較大，然后緩慢下降達到穩壓，但注漿量達到飽和時，壓力再度上升。如果壓力出現異常變化，則要查找原因，分析情況，采取對策。施工易出現問題的處理泵注低標號混凝土時輸送管爆裂脫節現象一般出現在某個孔的泵注開始和結束階段。泵注開始時的混凝土不宜太干硬，注漿壓力適中，待管路暢通后，逐漸調整混凝土的流塑性和泵注壓力。泵注結束時的輸送管爆裂脫節，說明洞體已被混凝土充滿，可以停止泵注。注漿時地面冒漿、串漿，可用砂袋或摻入速凝劑的砂漿封堵，停止注漿并立即洗孔，等待12h后再次復注。復注時若注漿量未達到設計值但又注不進時，則應根據需要及時補鉆注漿孔。注漿量超過設計值但注漿壓力未達到設計值仍可繼續注漿。此現象在土、溶洞漏水的部位易發生，可在漿液中摻入速凝劑，并間歇多次、重復注漿，直到滿足要求為止。當施工中地面產生裂縫或隆起量超過設計值時，應立即停止注漿，并灌注水泥漿填縫。結語本工程共處理大小土、溶洞24個，總面積48285m2，總體積104695m3，總注漿量35596m3。土、溶洞中的漿液充填率為34%。施工結束到達齡期后，對處理的土、溶洞分別采取了鉆孔取芯檢測、巖芯單軸抗壓強度試驗、標準貫入試驗和靜力觸探等手段進行施工質量檢測，檢測結果均達到設計要求，驗收合格，評定為優良工程。通過取芯檢測發現，袖閥注漿的漿液在地層中以不規則的樹枝狀、脈狀、層狀填充;泵注的低標號混凝土在地層中以塊狀、厚層狀填