摘" 要：由溶洞與土洞共同組成的巖溶地基，經(jīng)常會(huì)造成地基塌陷與不均勻沉降以及承載力不足等一系列變形破壞問(wèn)題，如果不對(duì)其進(jìn)行及時(shí)、有效的處理，會(huì)對(duì)建筑物的安全性造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致坍塌事故的發(fā)生。傳統(tǒng)溶洞預(yù)處理主要采用灌注低標(biāo)號(hào)混凝土、泡沫混凝土等以砂石料為原材料、水泥為膠凝材料的填充料對(duì)地下溶洞進(jìn)行充填加固處理。流態(tài)固化土回填技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)溶洞處理成本較高、不利于可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題，回填土料原地或就近取材，可選取基坑開(kāi)挖土方、旋挖灌注樁棄土、灌注樁泥漿等作為土料原料，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞：巖溶地基；地基處理；流態(tài)固化土；可持續(xù)發(fā)展；回填技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU475" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）35-0175-04

Abstract： The karst foundation composed of karst caves and soil caves often causes a series of deformation and damage problems such as foundation collapse， uneven settlement， and insufficient bearing capacity. If it is not treated in a timely and effective manner， it will affect the safety of buildings. Serious impact， leading to collapse accidents. Traditional pretreatment of karst caves mainly uses filling and reinforcing underground karst caves with low-grade concrete， foam concrete and other fillers using sand and gravel as raw materials and cement as cementitious materials. Liquid-state solidified soil backfilling technology effectively solves the problems of high treatment costs of traditional cave caves and is not conducive to sustainable development. Backfill materials are collected in situ. Foundation pit excavation earth， rotary excavation grouting pile waste soil， or grouting pile slurry can be chosen as soil raw materials.

Keywords： karst foundation; foundation treatment; liquid solidified soil; sustainable development; backfilling technology

巖溶地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造特殊，具有復(fù)雜的地下空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)地下水系廣泛分布，這些特點(diǎn)給工程建設(shè)的安全性和可靠性帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。對(duì)此，王義等[1]研究了CFG樁在巖溶地區(qū)的工程適用性；龔道平等[2]結(jié)合實(shí)際工程從場(chǎng)地內(nèi)的巖溶水文地質(zhì)條件、巖溶充填物性狀特征、樁基施工擾動(dòng)影響等方面對(duì)場(chǎng)地巖溶地基的工程適宜性進(jìn)行了詳細(xì)分析和科學(xué)評(píng)價(jià)；張亮亮等[3]探討了廣東省巖溶地區(qū)常見(jiàn)的基礎(chǔ)選型的特點(diǎn)，并對(duì)巖溶的處理提出了相應(yīng)建議；廖清榆[4]結(jié)合實(shí)際工程，闡述了溶洞分布與評(píng)價(jià)，探究了巖溶地區(qū)地基處理措施的選擇及其適用性；胡俊清[5]以某復(fù)雜巖溶區(qū)域鐵路建設(shè)為例，深入研究鐵路站場(chǎng)巖溶地基加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)及其效果；張曄[6]探究了巖溶情況下對(duì)地基處理措施的實(shí)施和基礎(chǔ)形式的選擇，從巖土工程情況及地基處理施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了一些適用于喀斯特地形地貌的地基處理施工技術(shù)。本文以廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程為依托，分析探討流態(tài)固化土填充溶洞的適用性及其效果。

1" 工程概況

廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)位于廣州市北部白云區(qū)人和鎮(zhèn)和花都區(qū)新華街道交界處，廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程西飛行區(qū)場(chǎng)道工程施工（三標(biāo)段）施工總面積約為61.3萬(wàn)m2。施工內(nèi)容包括：土石方工程、地基處理工程、道面工程、排水工程、4號(hào)下穿通道、消防救援工程（包含消防管網(wǎng)工程及消防站）、輔助生產(chǎn)設(shè)施工程（場(chǎng)務(wù)用房，1、2、3號(hào)場(chǎng)務(wù)特種車(chē)庫(kù)工程）、標(biāo)段內(nèi)的其他附屬工程，平面位置如圖1所示。

據(jù)詳細(xì)勘察資料顯示，施工場(chǎng)區(qū)下伏第四系以下，出露上、中、下石炭統(tǒng)壺天組、下石炭世石頓子段灰?guī)r，巖溶區(qū)發(fā)育有大量的土洞和溶洞，是一個(gè)非常強(qiáng)烈的巖溶地區(qū)?？λ固?、土洞等不良地質(zhì)活動(dòng)的危害主要表現(xiàn)在巖體結(jié)構(gòu)破壞、地表突陷、地下水循環(huán)變化等方面，會(huì)對(duì)機(jī)場(chǎng)等重大工程的正常運(yùn)行及安全產(chǎn)生重大影響，故需對(duì)其進(jìn)行治理。

2" 土（溶）洞設(shè)計(jì)

針對(duì)非充填型和半充填型（溶腔）溶洞，擬采取地表攪拌、高壓灌注、袖閥管灌漿等措施進(jìn)行加固處理。首先，采用自密實(shí)流變儀將土料（土料、水、固化劑等）預(yù)拌均勻，形成低等級(jí)自密實(shí)流變土，再經(jīng)鉆孔灌注至土體（溶腔）內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合袖閥管注漿技術(shù)的“分段定深度”和“多次復(fù)注”的優(yōu)勢(shì)，對(duì)未充填密實(shí)的部位進(jìn)行“二次充填”處理，解決填充不足的問(wèn)題。未充填及半充填類(lèi)型土（溶）洞處理設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1，施工剖面示意圖如圖2所示。

自密實(shí)流態(tài)固化土設(shè)計(jì)要求：28 d抗壓強(qiáng)度不低于1 MPa，塌落度150～240 mm，擴(kuò)展度大于400 mm。固化土塌落度和擴(kuò)展度的測(cè)定方法參照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。固化土拌合物的固化劑摻和量為7%～25%。水灰比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件確定。

3" 工藝原理及技術(shù)特點(diǎn)

3.1" 工藝原理

預(yù)拌自密實(shí)固化土是將土壤、固化劑、水和必要的功能助劑按一定的配比配制而成的具有高流動(dòng)性、可自密實(shí)的填料。采用自密實(shí)流態(tài)固化土進(jìn)行溶洞回填主要利用場(chǎng)地基坑開(kāi)挖的土方作為土料原材，就近取材，經(jīng)比選和檢測(cè)合格后，根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，摻入一定比例的巖土固化劑及水通過(guò)攪拌設(shè)備進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁缓蟛捎帽盟蛪汗嗟姆绞綁鹤⒅列杼幚淼娜芏磪^(qū)域，進(jìn)行地基加固處理。

3.2" 技術(shù)特點(diǎn)

1）施工效率高：流態(tài)固化土相較傳統(tǒng)的拌合站生產(chǎn)建站占地面積小、建站相對(duì)簡(jiǎn)單，且單盤(pán)生產(chǎn)量較傳統(tǒng)拌合站高，生產(chǎn)連續(xù)性好，產(chǎn)出比較高，建站受場(chǎng)地限制較小。

2）質(zhì)量可靠：流態(tài)固化土具有良好的流動(dòng)性和自密實(shí)性，早期強(qiáng)度較高，固化時(shí)間較短，施工干擾因素較少。

3）安全性高：流態(tài)固化土生產(chǎn)相較于傳統(tǒng)大型拌合站，設(shè)備輕量小型化，信息化集成度高，操作簡(jiǎn)單，施工安全性更高。

4）經(jīng)濟(jì)環(huán)保：流態(tài)固化土生產(chǎn)的主要原材料利用場(chǎng)內(nèi)土方開(kāi)挖、換填等土料，就近取材，減少土方外運(yùn)及棄土處理成本。另外，相較于傳統(tǒng)低標(biāo)號(hào)混凝土及泡沫混凝土，采用土料替換了砂石料，大大降低了原材開(kāi)采、采購(gòu)及運(yùn)輸成本，降低揚(yáng)塵等污染，綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)。

4" 工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

4.1" 工藝流程

原料（土、固化劑、水等）檢驗(yàn)→配合比設(shè)計(jì)、試驗(yàn)→施工配合比確定→測(cè)量放線(xiàn)、布置鉆孔→鉆孔施工、安裝導(dǎo)管→土料處理→流態(tài)固化土制備→運(yùn)輸及泵注灌注→泵送孔封孔→驗(yàn)收→袖閥管注漿施工。

4.2" 關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1" 配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)時(shí)，不少于3個(gè)混合料，即1個(gè)混合料按照設(shè)計(jì)要求計(jì)算，2個(gè)混合料則根據(jù)計(jì)算出的混合料添加量分別增減5%。固化土材料用量按如下方式進(jìn)行計(jì)算

mc=， （1）

式中：m0為試驗(yàn)用土料的質(zhì)量（kg）；mc為固化劑的質(zhì)量（kg）；w0為試驗(yàn)用土料的含水量（%）；α為固化劑摻入比。

依據(jù)選定的固化劑漿液水灰比，加水量計(jì)算公式為

mw=φ，（2）

式中：mw為拌合用水的質(zhì)量（kg）；φ為固化劑漿液水灰比。

經(jīng)試驗(yàn)，本項(xiàng)目流態(tài)固化土土料、水、固化劑施工配合比為1∶0.14∶0.55。

4.2.2" 土料處理

土料宜采用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖的土料，轉(zhuǎn)運(yùn)至土料預(yù)處理堆場(chǎng)，進(jìn)行土料預(yù)處理。通過(guò)土料篩分器對(duì)土料進(jìn)行篩分處理，篩除分離大顆粒石料、雜質(zhì)垃圾等。篩分后，土料的最大顆粒直徑在50 mm以?xún)?nèi)。土中有機(jī)質(zhì)含量不能大于5%，未經(jīng)過(guò)任何處理的污染土，不能用作自密實(shí)流態(tài)固化土的原料；土源以粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏性土為佳。處理后的土料需做好防雨防潮措施，避免雨水沖刷浸泡、板結(jié)結(jié)塊及引起含水率的變化。土料處理流程示意圖如圖3所示。

4.2.3" 固化土制備

攪拌裝置應(yīng)具備連續(xù)工作的能力，并具備對(duì)固化劑、水、土等物料進(jìn)行計(jì)量的能力，并由計(jì)量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)拌合過(guò)程的控制。

如果土的含水率與被測(cè)土的含水率有很大的差別，則要根據(jù)土的含水率對(duì)混合比例進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并再次試拌。

采用機(jī)械攪拌，攪拌時(shí)間至少3 min，以保證攪拌均勻，工作流動(dòng)性滿(mǎn)足需要。

拌合完成后，對(duì)固化土拌合物坍落度和擴(kuò)展度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢測(cè)，并做好坍落度和擴(kuò)展度的抽樣檢驗(yàn)記錄。坍落度與擴(kuò)展度測(cè)量示意圖如圖4所示。

4.2.4" 固化土澆筑

根據(jù)施工分區(qū)，合理規(guī)劃布料導(dǎo)管如圖5所示，第一次布管長(zhǎng)度按最大布料半徑敷設(shè)，然后采取由遠(yuǎn)至近的順序根據(jù)灌注孔布設(shè)位置進(jìn)行灌注，采用地泵進(jìn)行壓灌，地泵泵送末端壓力宜為3～5 MPa。高壓泵送輸料管與預(yù)埋鋼管連接完成需檢查管道及接頭的氣密性，確保各接頭氣密性良好，管道無(wú)漏氣點(diǎn)，避免灌注過(guò)程中因氣密性不良造成堵管、爆管。灌注過(guò)程中需做好灌注量的計(jì)量工作，并觀(guān)察泵送壓力值的變化及周邊布孔的返漿情況。

4.2.5" 智能自動(dòng)信息化系統(tǒng)

基于本項(xiàng)目的施工需求，特針對(duì)本項(xiàng)目流態(tài)固化土溶洞處理技術(shù)研發(fā)了智能自動(dòng)化生產(chǎn)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備智能化自動(dòng)生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)流態(tài)固化土制備過(guò)程中自動(dòng)上料、自動(dòng)配漿、自動(dòng)拌合、自動(dòng)計(jì)量等集成化生產(chǎn)，減少生產(chǎn)過(guò)程中的人為干擾，使生產(chǎn)穩(wěn)定高效，質(zhì)量可靠，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，透明化生產(chǎn)。自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)如圖6所示。

5" 質(zhì)量控制

施工過(guò)程中從原材料、施工過(guò)程、檢測(cè)驗(yàn)收多個(gè)維度全過(guò)程管理，以保證施工質(zhì)量。

5.1" 原材料管理

5.1.1" 土料

土料嚴(yán)格選用現(xiàn)場(chǎng)符合要求的土源點(diǎn)，并仔細(xì)篩分，剔除大顆粒石塊、土塊、建筑垃圾等雜質(zhì)，確保經(jīng)篩分后的粒徑不大于50 mm，滿(mǎn)足施工要求。更換新的土源點(diǎn)，使用前及時(shí)進(jìn)行土料送檢，進(jìn)行土料有機(jī)質(zhì)含量檢測(cè)，確保有機(jī)質(zhì)含量不大于5%。

5.1.2" 固化劑

固化劑進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)按批次驗(yàn)收品種、標(biāo)號(hào)、包裝、出廠(chǎng)日期等，同時(shí)檢測(cè)其強(qiáng)度，凝結(jié)時(shí)間。產(chǎn)品出廠(chǎng)日期為3個(gè)月以上，需停用，需重新檢測(cè)強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可再次使用。對(duì)同一廠(chǎng)家、同一批次、連續(xù)到廠(chǎng)的固化劑，按500 t一批取樣。少于500 t的固化劑可分批取樣。

5.2" 施工管理與檢測(cè)

5.2.1" 信息化管控

流態(tài)固化土生產(chǎn)制備采用公司自研的智能自動(dòng)信息化生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行全流程控制，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)配料高度集成化，并實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行動(dòng)態(tài)管控生產(chǎn)質(zhì)量。

5.2.2" 流態(tài)固化土澆筑

根據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)的要求，在流態(tài)固化土澆筑開(kāi)盤(pán)前進(jìn)行塌落度、擴(kuò)展度、密度測(cè)量及驗(yàn)收，并留置抗壓試塊。灌注過(guò)程中需注意泵壓變化及周邊孔位的返漿情況。澆筑施工過(guò)程中需按照混凝土抗壓試件留置方式留置標(biāo)養(yǎng)試件，用于檢測(cè)28 d強(qiáng)度。同一配合比連續(xù)澆筑少于400 m3時(shí)，應(yīng)按每200 m3制取一組試件；大于400 m3時(shí)，應(yīng)按每400 m3制取一組試件。規(guī)格尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方體。28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0 MPa，塌落度150～240 mm，擴(kuò)展度大于400 mm。

5.2.3" 施工檢測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足齡期后，按設(shè)計(jì)要求比例通過(guò)鉆孔取芯進(jìn)行檢測(cè)，取芯芯樣28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0 MPa。

6" 結(jié)束語(yǔ)

采用自密實(shí)流態(tài)固化土對(duì)未充填、半充填類(lèi)型溶洞進(jìn)行處理，有效解決了采用傳統(tǒng)灌注低標(biāo)號(hào)混凝土、泡沫混凝土等以砂石料為原材料、水泥為膠凝材料的填充料對(duì)地下溶洞進(jìn)行充填加固處理，大大降低了施工成本。同時(shí)，施工過(guò)程中輔以我司研發(fā)的智能自動(dòng)信息化生產(chǎn)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)直觀(guān)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量管控，透明化生產(chǎn)，便于施工質(zhì)量管理。

流態(tài)固化土主要原材料之一為土料，且土料可選擇性范圍大，可選用基坑開(kāi)挖的土方、灌注樁施工棄土、灌注樁施工泥漿等，大大降低了渣土、泥漿外運(yùn)及處理成本，提高土料的二次利用率，同時(shí)較傳統(tǒng)處理方式降低砂石料開(kāi)采及運(yùn)輸，符合建筑業(yè)高質(zhì)量綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

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