摘要：白石窑枢纽船闸工程位于清远市英德白石窑水电枢纽左岸，包括新建二线船闸和重建一线船闸,且本工程岩溶发育强烈，地质条件非常复杂，溶洞的存在会影响结构的可靠度。因此，为确保围堰和基础安全，对大型临时工程地连墙溶洞制定合理、科学、有效的处理方案对地下连续墙成槽极为重要。论文根据白石窑枢纽船闸工程地连墙溶洞分布的情况，介绍了此溶洞处理方法，以期对溶洞处理的施工有一定借鉴意义。
关键词：地下连续墙；溶洞处理；施工工艺；溶洞处理和地下连续墙同步施工
一、工程概况
1.1 工程概况
北江(曲江乌石至三水河口）航道扩能升级工程白石窑枢纽船闸工程位于清远市英德白石窑水电枢纽左岸。工程内容包括新建二线船闸和重建一线船闸，主要建筑物有：上游引航道、上闸首、闸室、下闸首、下游引航道、高陂塘排涝渠及生产辅助建筑物等。新建二线船闸及重建一线船闸工程为白石窑枢纽的改、扩建工程，白石窑航电枢纽工程等别为二等，本船闸属Ⅲ级船闸，船闸上、下闸首及闸室均为2级建筑物，上、下游导航墙及靠船墩为3级建筑物，临时建筑物为4级。新建白石窑二线船闸与一线船闸同位于左岸布置，二线船闸有效尺度采用220m×23m×4.5m，一线船闸有效尺度采用140m×23m×4.5m，一、二线船闸上下游均共用引航道方案。
由于本工程岩溶发育强烈，地质条件非常复杂，为确保围堰和基础安全，根据施工图设计审查会专家评审意见，对大型临时工程地连墙增加溶洞处理措施。
1.2 岩溶发育情况
工程位于清远市英德白石窑水电枢纽左岸，工程内容包括新建二线船闸和重建一线船闸。工程区附近的地貌形态为峰林谷地，宏观上为英德岩溶盆地的一部分，岩溶作用已经进入晚期阶段。在河谷两侧条形山体及孤峰处展现裸露型岩溶，其余均为第四系沉积物覆盖的覆盖型岩溶，工程区范围内的岩溶为覆盖型岩溶，以分布在河床及阶地以下为主，其形态有溶沟、溶槽、溶隙，高角度串珠状溶洞和断层溶蚀带以及较深处的管道型溶洞。根据前期资料，一线船闸的岩溶钻孔遇洞率88.2%，平均线岩溶率32.9%，本工程属于强岩溶区。对已完成的二线船闸围堰下游地连墙处436个超前钻孔分析，钻孔入岩前地层为砂卵石层，钻孔遇洞率达82.34%，岩溶直线率平均为16.71%，最大为62.5%。溶洞洞高（钻孔中铅直高度）0.2m～19.7m，平均洞高4.92m；溶洞洞高在1m～6m范围内的最多，占54.45%，其次是6m～10m的溶洞，占18.65%，小于1m的溶洞和大于10m的溶洞分别占14.10%和12.80%。溶洞顶板高程分布在-1.29m~24.65m之间；溶洞底板高程分布在-4.33-20.75m之间。
溶洞中的78.91%为半充填，少量全充填及空洞；充填物一般是中粗砂、卵石土为主，夹粘性土或砂性土，局部充填软塑~流塑粘性土或砂性土。
二、溶洞处理目的及原则
2.1 溶洞处理目的和作用
1、充填洞体内空隙，防止洞壁和基础崩塌；
2、堵塞溶洞与外界的直接漏水通道，防止泥浆流失；
3、加固洞内原充填欠固结的软弱土体，防止软弱土体在受附加应力及自重影响下产生较大的沉降变形，使洞内充填物与洞壁间产生过大的空隙；并且一定程度提高洞内填充物承载力特征值；
4、确保地下连续墙顺利成槽及成槽质量，保证地下连续墙施工安全。
2.2 溶洞处理原则
2.2.1 超前钻及探边施工原则
1、超前钻采用“一槽两钻”原则，探明溶洞大小，充填情况。
2、根据施工图纸及专项会议纪要，对已探明的溶洞进行探边施工。为加快溶洞处理施工进度，所有溶洞处理探边孔不取芯，通过钻进反渣和钻进速度判断地层情况。参照已完成超前钻资料，高度大于3m的溶洞，在其附近按照2m间距，距离地连墙结构边1.5m布设探边孔，探测溶洞边界、大小、充填情况。高度小于3m的溶洞，暂不进行探边孔施工 ，直接参照超前钻资料进行溶洞处理施工。
2.2.2 充填原则
由于溶洞有一定的不可预见性，大小填充情况各不相同。通过前期溶洞处理试验，结合防渗墙施工及前期地连墙成槽施工，从工期及成本综合考虑，确定溶洞处理和地下连续墙施工同步进行。充填料以块石、粘土、袋装水泥混合料（PC32.5R）及低标号素混凝土为主。针对溶洞较大的槽段先施工先导孔，先导孔施工至溶洞顶板后采用φ1200mm钢护筒护壁。利用先导孔对溶洞进行充分的充填直至成孔过程不漏浆，然后进行地下连续墙成槽施工。若成槽过程中仍发生漏浆，则及时进行补浆，并充填块石、粘土和袋装水泥混合料或根据实际情况回填低标号素混凝土，反复充填处理直至顺利成槽。
根据溶洞洞高（钻孔中铅直高度），施工工艺如下：
先导孔的施工原理也可以理解为先处理后成槽。钢护筒的目的在于冲破溶洞顶板泥浆流失后对孔壁的支护作用，防止漏浆引起的孔壁坍塌。
三、溶洞处理施工方案
3.1 施工准备
（1）地连墙导墙施工；
（2）现场布置大型泥浆池，间隔100m布置一个，每个泥浆池容量≥500m3；
（3）现场布置料仓，间隔100m布置一个，料仓主要储备块石、粘性土、袋装水泥，每个料仓容量≥500m3；
（4）施工道路硬化；
（5）排水沟、电缆沟布置。
3.2 溶洞处理流程图
3.3 溶洞处理施工工艺
3.3.1 充填料配比参数及适用情况
（1）充填粘性土和水泥混合料
因施工特殊性及场地限制，根据现在实际情况回填料用量根据机械设备每次装卸量进行统计，粘性土松散堆积密度取值1300kg/m3，投入相应袋装水泥（每m3回填料合50~100kg水泥）。对溶洞内的充填物进行固结，避免反复的漏浆反复回填。漏浆严重、反复漏浆则应加大水泥投入量。
适用情况：适用于半充填及全充填溶洞；快速漏浆的槽段；
（2）充填块石、粘性土及水泥混合料
先导孔回填料若采用块石、粘性土及水泥混合料（每m3回填料掺和50~100kg），块石粒径应大于200mm、不大于2/3孔径，黄泥比块石3：1。块石作为填缝材料，主要目的利用冲锤挤压块石，充实溶洞，达到堵漏的目的。
适用情况：适用于串珠溶洞、空洞及大型溶洞的槽段；
充填低标号混凝土
若参照（1）、（2）配比参数进行多次充填溶洞仍无法达到堵漏效果或漏浆造成槽段导墙发生塌陷、镂空，则及时采用低标号混凝土进行溶洞充填或对导墙周边加固。
3.3.2 不同溶洞高度处理方法
（1）洞高H≤6m的溶洞
1）施工顺序
先从槽段中部开孔，即先进行Ⅰ序孔施工，后进行Ⅱ序孔施工，跳孔施工，依次类推，施工顺序如下图所示：
施工工艺
采用冲孔桩成孔，冲孔锤直径为1200mm。先进行Ⅰ序孔施工，冲孔时泥浆比重控制在1.2~1.5g/cm3。Ⅰ序孔冲孔遇到漏浆，利用装载车从料仓铲运块石、粘性土、袋装水泥回填，配比参照3.3.1（回填料配比参数）。回填完毕后重新制造泥浆，利用冲孔锤将回填料反复击实。如此反复，直至冲孔到设计底高程。Ⅰ序孔施工完毕后按顺序进行其他孔施工。
（2）洞高6＜H≤10的溶洞
1）施工顺序
在地连墙槽段中间部位布置一个先导孔，覆盖层采用1200mm直径冲锤成孔，待冲至溶洞顶板岩层，孔内套1200mm钢护筒，更换1000mm直径冲锤冲破溶洞顶板；充填块石、粘性土、袋装水泥混合料，配比参照3.3.1（回填料配比参数）。反复充填后若不再漏浆，拔出钢护管，换成1200mm冲锤继续冲孔。
2）施工工艺
a.先导孔施工
先导孔采用冲孔桩成孔，冲孔时泥浆比重控制在1.2~1.5g/cm3。覆盖层采用1200mm直径冲锤成孔，待冲至溶洞顶板岩层，孔内套1200mm钢护筒，更换1000mm直径冲锤冲破溶洞顶板；冲孔时遇到漏浆，利用装载车从料仓铲运块石、粘性土、袋装水泥回填，配比参照3.3.1（回填料配比参数）。回填完毕后重新制造泥浆，利用冲孔锤将回填料反复击实。如此反复，直至冲孔到溶洞底。1000mm孔冲到溶洞底后，若不再漏浆，拔出钢护筒，换成1200mm冲锤进行冲孔。
b.其他孔序施工
采用冲孔桩成孔，冲孔锤直径为1200mm，冲孔时泥浆比重控制在1.2~1.5g/cm3。冲孔时遇到快速漏浆，先从泥浆池抽取泥浆到施工孔位，同时利用装载车从料仓铲运块石、粘性土、袋装水泥回填，配比参照3.3.1（回填料配比参数），回填完毕后重新制造泥浆，利用冲孔锤将回填料反复击实。如此反复，直至冲孔到设计底高程。
（3）洞高H＞10的溶洞
1）施工顺序
在地连墙槽段中间部位布置两个先导孔，先进行第一个先导孔施工，后进行第二个先导孔施工。覆盖层采用1200mm直径冲锤成孔，待冲至溶洞顶板岩层，孔内套1200mm钢护筒，更换1000mm直径冲锤冲破溶洞顶板；1000mm孔冲到溶洞底后，遇溶洞回填料仓铲运块石、粘性土、袋装水泥混合料，配比参照3.3.1（回填料配比参数）。反复充填后若不再漏浆，拔出钢护筒，换成1200mm冲锤继续冲孔。
图3.3.7 冲孔顺序图
2）施工工艺
a.先导孔施工
先导孔采用冲孔桩成孔，冲孔时泥浆比重控制在1.2~1.5g/cm3。覆盖层采用1200mm直径冲锤成孔，待冲至溶洞顶板岩层，孔内套1200mm钢护筒，更换1000mm直径冲锤冲破溶洞顶板；冲孔时遇到快速漏浆，先从泥浆池抽取泥浆到施工孔位，同时利用装载车从料仓铲运块石、粘性土、袋装水泥回填，配比参照3.3.1（回填料配比参数）。回填完毕后重新制造泥浆，利用冲孔锤将回填料反复击实。如此反复，直至冲孔到溶洞底。1000mm孔冲到溶洞底后，若不再漏浆，拔出钢护筒，换成1200mm冲锤进行冲孔。完成第一个先导孔后方可进行第二个先导孔施工。
b.其他孔序施工
采用冲孔桩成孔，冲孔锤直径为1200mm，冲孔时泥浆比重控制在1.2~1.5g/cm3。冲孔遇到漏浆，同时利用装载车从料仓铲运块石、粘性土、袋装水泥回填，配比参照3.3.1（回填料配比参数）。回填完毕后重新制造泥浆，利用冲孔锤将回填料反复击实。如此反复，直至冲孔到设计底高程。
四、溶洞处理效果检查
由于溶洞处理目的就是地连墙槽段进行冲孔成槽，因此能够顺利成槽是溶洞处理的检验标准。
五、应用推广情况
本工程的溶洞处理达到预期。通过以上处理措施的实施，安全处理地下溶洞，使地下连续墙能够顺利成槽，并且此次处理方案也直接为后面的几处溶洞的处理提供了借鉴经验。但是在今后的施工中，必须加强超前地质预报及超前加深探孔工作，对地下连续墙下溶洞进行准确预测，并提前做好应急预案。
参考文献
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[2]夏明耀.地下工程设计施工手册[M].中国建筑工业出版社，2006.
[3]李永盛.地下工程测试理论与检测技术[M].同济大学出版社，2008
论文作者:汤毅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
标签：溶洞论文; 冲孔论文; 船闸论文; 泥浆论文; 岩溶论文; 粘性论文; 顶板论文; 《基层建设》2017年第11期论文;