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浅谈岩溶地基加固处理施工技术要点王成慧

发表时间：2021/7/26 来源：《基层建设》2021年第14期作者：王成慧

[导读] 随着我国经济的飞速发展，建筑行业也取得了很大的进步。在岩溶地区进行工程建设时，由于其地形复杂

        湖北保利投资有限公司湖北武汉 430000
        摘要：随着我国经济的飞速发展，建筑行业也取得了很大的进步。在岩溶地区进行工程建设时，由于其地形复杂，使得该区域的地基处理难度较大，一旦地基出现问题，就很容易发生沉降与坍塌等安全事故。基于此，为了进一步推动岩溶地区经济发展，本文分析岩溶地区地基加固处理技术，希望可以为相关工作者提供帮助。
        关键词：岩溶；地基加固处理；施工技术

        引言
        岩溶地区普遍存在地质复杂、地下水丰富、岩溶发育等情况，以溶洞形势存在，溶洞大致分为空溶洞、有充填物溶洞，多层溶洞，大型溶洞，有充填物溶洞可分为全充填、半充填溶洞。岩溶地区施工难度大且易发生塌陷等安全事故，为确保钻孔桩施工过程中不发生坍塌现象或事故，以及在混凝土浇灌桩过程中不发生跑桩断桩等质量事故，保证工程质量，应针对地质柱状图溶洞特性，采取不同的施工工艺，避免发生安全质量事故。
        1.岩溶地基地质研究的现状
        岩溶地基在形成的过程中不仅会受到外界自然环境和地理环境的干扰，本身岩溶发育也会存在不确定性和隐蔽性，因此，岩溶在最后形成的情况会受到多种因素的影响。我国幅员辽阔，地大物博，地质结构复杂，岩溶地基的类型更是会受到地理环境的影响，岩溶结构类型多种多样。在建造建筑物的过程中，这些复杂的岩溶结构会影响建筑物的建造进程，如果没有提前勘察清楚地形地势，还会影响建筑物的稳定性，进而发生安全事故。我国技术工人为了面对岩溶地基结构类型，目前已经形成了一定的技术和经验，以确保工程质量万无一失。除了做好前期勘察工作以外，还有专门解决岩溶地质结构的方法，在面对岩溶地基经常出现不平稳的现象，技术工人经常采用填埋的方式，或者通过各种方式方法来找出适合建筑物平稳的最佳方式，以此来确保建筑物的平稳性。这些方式方法都对我国岩溶地基结构的勘察技术有良好的推进作用，在对资料进行整理、分析的基础上，可以得出很多方法结论来解决岩溶结构的不稳定性问题。
        2.岩溶地区地基处理相关问题
        2.1 渗漏
        在岩溶地区地基处理期间，因为地区的岩体当中存在着各种溶洞、管道以及孔隙，所以在开挖施工过程中，地区可能存在承压水，此时会导致地下突水问题的发生，从而导致基坑被淹没，地基施工质量要求较高。
        2.2 坍塌
        岩溶地区的地基稳定性和地质地貌的特征有着密切关联性，在地基处理期间，岩溶地区的岩石往往会因为地表径流与地下水流的冲击出现松动的改变，此时地基承载力会超过地区本身的最大负荷量，从而导致顶板坍塌问题的发生，从而为后续项目施工形成安全隐患。
        3.岩土勘察技术
        在岩土勘察中，常见的技术有野外钻探，野外钻探主要是在野外取一部分的样本土层，再对土质的厚度，成分，硬度等性质进行分析和描述。在野外勘探的时候，对土层所取处的地下水的深度以及流量等方面进行准确的勘探。野外勘探是对岩土层做更加精细的勘察，是在处理地基时一项重要的工作。在野外勘探的时候，首先要选好勘探点，要有代表性，在勘探的时候要确定探测距离以及探测深度，在土质较疏松的地方勘测深度一般要大一些。在勘测的时候一定要注意准确与规范性，不会对未来的建筑施工造成太大的影响。再有一个是现场检测，在对要打地基的岩土层进行取样勘测后，就要对所取土层进行现场的检测，在检测时，要用到静力触探实验等一些方法。在取土实验时，要特别注意一些特殊的岩土层如软土层或坚硬的岩石层。现场检测主要是对土层数据做到更精确，为后来的地基处理提供更有效的实施方案。在进行现场检测后，还要取适量的岩土层样本带到室内试验，去室内有许多专门的检验仪器，能够获得更多的岩土层的物理数据，在检验时也要注意岩土层的化学性质，可能岩土层的一些物质会产生化学反应。不仅仅是一些物理与化学性质的检验，也要做一些实验，测验岩土层的抗压能力，以及土质的含水量和排水能力，水是影响地基质量的一个重要因素，需要足够的重视，收集好相关数据才能为地基的处理打下相关理论基础。
        4.岩溶地基加固技术
        4.1 排水固结法
        排水固结法能够有效地改善岩溶地基稳定性比较差的问题，预防地基沉降速度过快的问题，这也是目前较为普遍的岩溶地基了处理方式。排水固结的方式主要是由排水与加压两个系统构成，排水系统可以借助岩溶地基的透水性能实现相应的排水作用。另外，在实际处理工作中，因为加压的方式存在差异，所以排水固结的方式可以划分为不同的形式，例如超载预压、真空预压、降水预压等，其中真空预压的方式最为普遍，真空预压可以在岩溶地基的表面铺设相应的砂砾，并埋设相应的排水管道，应用薄膜进行包裹，借助真空装置抽空其中的空间，并形成一个空心的空间，提升整个地基的承载能力。超载的预压方式相对而言处理效果更加理想，但是在当前超载预压的阈值仍然属于有待解决的问题。对此，在实际施工过程中，需要按照工程的实际情况采用针对性的施工技术，尤其是针对坍塌以及渗漏等现象，做好相应的补充性地基施工，尽可能消除施工后问题复发的可能，从而保障整个工程的施工质量。
        4.2 强夯法
        在进行岩溶地基的处理施中，施工单位可以应用高强度的夯实施工技术对存在的地基问题进行有效处理，施工单位还应该应用强度较低的施压管理方法夯实地基，在施工中施工人员应用强度低的施压技术不能有效增强整体岩溶地基的抗压能力，对后期的整体施工质量水平的提升没有帮助，所以施工单位应该应用高强度夯实技术，目的是提高岩溶地基的强度。该项技术需要技术水平较高的夯实设备，聘请能独立操作夯实设备的技术人员，但是施工单位在应用高强度的夯实技术时也存在一些问题，如开展岩溶地基处理工作耗费的施工时间较长，施工工程量较大，整体施工成本随着施工作业时间的延长而增大，所以施工单位要在岩溶地基的处理之前先检查施工机械设备状况，保证后期应用高强度夯实基础处理地基以及提高地基处理的效果。
        4.3 换填法
        在进行实际的建筑工程施工工作过程中，通常会运用换填管理法对岩溶地基进行处理，从而达到更好的效果，这种处理方式能够把岩溶地基的涂层换为施工工作需要的土质，从而更好提高岩溶地基的稳定性以及承载能力，这样能够在坚实的基础上进一步开展房屋的建造工作。首先，为了改善建筑的岩溶地基的稳定性，应该在进行岩溶地基施工工作通过在现场涂覆矿渣垫层和碎石层，可以改善地基的水渗透能力，避免在之后的施工工作过程中出现不均匀沉降的现象，保证整个建筑工程施工质量。其次，铺上素土层和灰土垫层，当建筑工程施工工作的整个荷载力比较大的时候，该层可以平衡桩与桩体之间的地面，而桩体可以分担负荷。保证建筑工程岩溶地基的垫层能够实现受力平衡，这样有利于让建筑工程更加的稳定和牢固。最后，利用砂垫层涂层，其主要功能是将土壤中的气体和湿气完全排出到外面，该方法使岩溶地基得到更快速地巩固，提高土质的承载力。不光是这样，对于建筑工程项目岩溶地基的施工工作来说，相关的工作人员应当对施工现场的基本情况进行考察、分析和研究，选择更加适合的工作方法，这样能够更加高效地处理岩溶地基问题。
        4.4 加载法
        加载法的本质便是实现增加荷载作用在岩溶地基中，此种地基的沉降可以提前实现，即便地基沉降工作尚未全部完成，地基沉降产生的影响力也会降低，进而促进岩溶地基作业的有效进行。不管是填土加载法或者自然沉淀法，都和载荷重量存在较大关联。然而载荷重量比较大时，在很大程度上会破坏岩溶地基的内部结构，因此要思考到加载法的使用强化岩溶地基固结的成效。
        4.5 高真空击密法
        本质层面来讲，高真空击密法属于排水固结法，是一种快速真空排水固结处理技术，施工人员开展高真空击密操作，并在岩溶地基周边区域设置排水设施、敷设塑料薄膜。所配置空气压缩机等设备将持续抽离空气，制造负压环境。在负压影响下，岩溶地基内所含有水分将持续流入所设置排水设施，起到排水固结、改善地基结构性能的作用。简单来讲，则是人为营造抽真空环境，岩溶地基孔隙水压力受到其影响而逐渐降低，最终将地基土壤转换成强化状态，形成一定厚度的超固结硬壳层。在后续工程施工、使用期间，超固结硬壳层起到扩散地基表层荷载的作用，有效预防地基不均匀沉降问题的出现。在部分建筑工程中，往往选择将高真空击密法与其他处理技术进行组合应用。以某建筑工程为例，组合运用强夯法与高真空击密法，对土壤孔隙水进行挤压处理，进一步加快了排水固结处理速度。
        4.6 深层水泥搅拌处理技术
        首先要做好准备工作。平整场地，清理施工现场中各项杂物。如果施工场地为洼地，要做好相应的回填工作，通常采用黏土进行回填，完成回填作业好，要对场地进行再次整平。针对施工中采用的各项机械设备要做好相应的检测工作，指派专人对设备进行检修。确保施工中，设备运行不会出现任何问题，避免对地基处理效果造成不良影响。其次是做好试桩工作。为了确保施工质量能够达到要求标准，正式施工前，要做好试桩工作，通过试桩可以对该区域的地质情况有一个全面了解，获取相应得到参数。进行试桩时，施工人员要全面了解泵送速度及搅拌时间等各项参数，为正式施工工作的开展提供数据支持。最后要清洗干净管道，避免施工作业期间，管道发生堵塞情况，对施工的开展造成不良影响。下钻时要悬挂吊锤，并且要保证其垂直度与施工要求标准相符。水泥搅拌桩成型后，要对其质量进行检查，如果发现质量存在问题，要及时采取相应的措施对问题进行处理。
        4.7 粉喷桩复合地基技术分析
        在实际开展工程施工作业的过程中，如果利用粉喷桩复合地基技术来处理岩溶地基，就会起到很好的作用，可以推进施工的正常开展，而且这门技术，是一项化学性质的加固方式。如果在处理岩溶地基的时候应用粉喷桩复合地基技术就需要选择最合适的施工机械。而且对施工材料的选择也应该更为谨慎比如对石灰粉和水泥粉的配比是否适当，搅拌是否均匀。一般来说，由于岩溶地基中的含水量很高，所以需要假如适量的水泥粉进行科学的搅拌，加快岩溶的固结速度，总体来说，粉喷桩复合地基技术可以提升岩溶地基的抗压性，因此被广泛地应用到地基处理工作当中。
        4.8 垫层法
        垫层法主要是结合公路修建时所需要考虑的地质情况及周边排水情况，选择比较厚的垫层，使得岩溶地基强度随之提高，在进行排水的过程中避免因为水分过多而导致冲刷的现象，从而稳定地基。另外一种垫层法就是通过一些硬质的材料，例如砂子，来稳定地基，在砂子铺设过程中，需要施工人员提前做好准备工作，将砂子中的杂质进行清理，然后结合地层的高度进行铺设，同时做好后期的保养，从而延长公路桥梁隧道的寿命。
        4.9 注浆加固技术
        注浆加固技术在岩溶区域的地基施工中得到了广泛应用，其原理是利用地质钻机成孔，通过向溶洞与岩土汇集面灌注水泥浆，来避免地下水对地基造成的影响，进而确保地基质量。为了避免岩溶地区出现地面塌陷与降沉的情况出现，一般会利用注浆帷幕封闭的方式来进行施工，在进行施工的过程中，应先打造勘探注浆孔，然后通过注浆孔的位置来对注浆段落与深度进行观察，同时要结合施工现场的实际情况进行处理。
        目前岩溶注浆加固主要采用袖阀管注浆施工工艺。袖阀管注浆法使用的注浆工具为“塑料管”，管为内径50～75mm，注浆段为带射浆孔的袖阀管，注浆段以上为实管。袖阀管每隔50cm钻一组（4～8个孔）射浆孔，射浆孔呈梅花形布设，其外为长5～8cm的橡皮阀包裹（详见袖阀管结构示意图）。

        浆液采用水泥浆，采用水泥为42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8～1.0
        注浆量：注浆时根据搅拌桶的容积和浆液流量确定注浆量，在搅拌桶中配好浆液、测定体积后再将浆液输入注浆池中，注浆池直接与注浆泵相连。注浆时再通过压力表和浆液流量来控制注浆量。另外，通过计量现场水泥用量，也是掌握注浆量的有效措施。一般先期注浆孔的注浆量大于后期孔，外围注浆孔的注浆量大于内部孔。
        岩溶注浆完成后，采用以下方法进行检验注浆效果：1、采用钻芯法检测，随机在各桩位1.0m范围内布置检测点，检查溶洞充填物胶结情况或裂隙充填情况、钻孔泥浆是否漏失。2、检测要求：无充填半充填溶洞。抽芯检测率应达到90%以上。3、如检测达不到要求，则以该点为注浆孔，重新按注浆施工方案要求，直至达到设计要求。
        5．施工技术应用注意事项
        针对等级越高的项目需要采用力度相对较大的工艺技术进行处理，规避地面裂缝或沉降问题的发生。其次，需要根据施工环境做好地基施工的控制。针对不同环境、不同岩溶层需要做好全面性分析，准确掌握岩溶的土质特性，并应用施工技术进行处理。例如，对于普通的粘性软土土层可以采用压实的方式处理，对于砂性的土壤可以采用挤密法的方式处理，对于土层比较深的地基，可以在表层对软土进行处理，之后再采用加固软土层的方式进行处理，对于强度要求较高的加固方式可以以化学固结法为主，这样可以更好地保障地基的整体稳定性，从而实现施工处理效益的持续性提升。另外，在施工期间需要参照地质与施工条件，尽可能做到多占地，并在施工中合理安排，不能过于的紧张。在材料方面尽可能选择一些比较容易获取与储存、使用的材料，并按照实际情况适当调整，最佳是以就地取材为主。在施工期间需要做好科学地管理，只有将合理的地基加固方式以及科学地管理方式结合才可以更好地保障整体施工质量。在目前施工方面仍然存在许多的管理问题，例如机械的行走路线不合理、地基扰动问题突出等，这一些现象都会导致地基加固均匀程度不足的问题，场地的沉降不均匀表现也会非常突出，所以做好科学的管理措施显得非常重要。在岩溶地区施工中需要提高对岩溶地基的重视度，在处理期间做好环境方面的因素考虑，例如新填土对于原本项目会存在一定的挤压影响，从而表现出沉降或位移；打桩施工期间会导致噪音从而扰民，施工期间可能会导致交通项目以及地下设施遭受影响，在具体施工期间需要做好多方面综合考虑，提高整个项目的施工效益。
        结束语
        综上所述，由于对于岩溶地区的地基处理难度较大，因此在进行实际的施工过程中，都必须对施工区域进行实际的岩土勘察工作，根据勘察的结果确定施工技术、施工设备等，之后再进行岩溶地区的地基施工。同时在施工中采取有效措施进行处理，采用合理的施工技术做好施工指导，保障施工质量的可靠性，为后续工程施工奠定良好基础。

        参考文献：
        [1]邹弦，文武，程绍萍.岩溶地基岩土工程勘察及地基处理研究[J].四川水泥，2020（04）：260.
        [2]付朝东.岩溶地基岩土工程勘察及地基处理分析[J].技术与市场，2020，27（02）：164+166.