廣州白云機(jī)場地下孔洞處理技術(shù)(余艷陳磊).doc

廣州白云機(jī)場地下孔洞處理技術(shù)(余艷 陳磊)摘要: 廣州白云國際機(jī)場聯(lián)邦快遞亞太轉(zhuǎn)運中心位于佛崗與肇慶兩緯向構(gòu)造帶之間、廣從大斷裂帶的北西側(cè)，地基中存在廣泛發(fā)育的土洞、溶洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象，地基條件較為復(fù)雜。為保證上部結(jié)構(gòu)的安全，在土、溶洞處理中采用了泵注低標(biāo)號混凝土與袖閥灌漿相結(jié)合的施工方法。介紹了土、溶洞處理的施工方法與技術(shù)要求，歸納了質(zhì)量控制要點，概述了施工中容易出現(xiàn)的問題并提出處理措施。關(guān) 鍵 詞: 地基處理;不良工程地質(zhì);質(zhì)量控制;施工方法;廣州白云國際機(jī)場中圖分類號: P64文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A廣州白云國際機(jī)場聯(lián)邦快遞亞太轉(zhuǎn)運中心工程位于廣州白云國際機(jī)場東飛行區(qū)東北側(cè)，在廣州市白云區(qū)人和鎮(zhèn)至花都區(qū)花東鎮(zhèn)之間，場地南北長約4000m，東西寬約1200m，面積約190萬m2。場內(nèi)地下存在廣泛發(fā)育的土洞、溶洞不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，將危害場道上部結(jié)構(gòu)的安全。因此，必須對重要部位進(jìn)行處理，以消除安全隱患。1 工程地質(zhì)概況廣州白云國際機(jī)場聯(lián)邦快遞亞太轉(zhuǎn)運中心位于區(qū)域構(gòu)造的佛崗與肇慶兩緯向構(gòu)造帶之間、廣從大斷裂帶的北西側(cè)，在局部構(gòu)造上位于廣花似復(fù)向斜北段東翼的次級構(gòu)造黃榜嶺背斜東翼及其東側(cè)的向斜，屬廣花煤田的北東部邊緣。該區(qū)屬于極強(qiáng)巖溶區(qū)，土洞、溶洞廣泛發(fā)育。土洞主要發(fā)育于粘土層中，深部土洞發(fā)育于基巖頂界面的殘積粘土層中。地層結(jié)構(gòu)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(zhì)粘土、淤泥質(zhì)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(zhì)粘土，平均厚度3m;基層，廣泛分布有中、上石炭統(tǒng)壺天群和下石炭統(tǒng)石蹬子組石灰?guī)r。土、溶洞處理方法及工藝特點.1 土、溶洞處理的原則場內(nèi)土、溶洞有3種充填類型，根據(jù)廣州白云國際機(jī)場前期土、溶洞處理經(jīng)驗，土、溶洞是否需要進(jìn)行地基處理，按以下原則進(jìn)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(yuǎn)的關(guān)系確定是否處理:當(dāng)H10h+5m時，不處理;當(dāng)H10h+5m、頂板灰?guī)r厚度小于0.5m，洞體頂板穩(wěn)定性差、以及H/D .土、溶洞處理工藝選擇根據(jù)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(jìn)行處理;對未充填和半充填的土、溶洞，采用泵注低標(biāo)號混凝土，用袖閥注水泥漿的方法進(jìn)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(dá)到812MPa。低標(biāo)號混凝土主要以充填、劈裂、擠壓的形式進(jìn)入洞體，可起到充填、置換、擠密的作用，擴(kuò)散范圍大。泵注成本低，功效高，加固效果好。鉆孔和泵注作業(yè)可分開進(jìn)行，鉆孔設(shè)備利用率較高。套管可重復(fù)利用，節(jié)省成本。泵注壓力較大，地面容易抬升、冒漿、產(chǎn)生裂縫，原有地層結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生剪切破壞。泵注工作必須連續(xù)進(jìn)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(jìn)的注漿工藝，能定深、定量、分序、分段、間歇、重復(fù)注漿，適應(yīng)性強(qiáng)，對砂層、粉土、淤泥層等均能達(dá)到較好的加固效果?？筛鶕?jù)需要灌注任何一個注漿段，還可進(jìn)行重復(fù)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(jié)構(gòu)。漿液主要以滲透和劈裂形式進(jìn)入充填孔隙中，可以起到充填裂縫固結(jié)土體的效果。袖閥管被具有一定強(qiáng)度的套殼料膠結(jié)，難拔出重復(fù)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(shù)參數(shù).地基處理施工方法.2.1 造孔階段布孔。根據(jù)待處理地質(zhì)體上代表鉆孔的坐標(biāo)確定地質(zhì)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(zhì)體實際位置、范圍等詳細(xì)情況還不清楚，因此必須先利用布置好的注漿孔對地質(zhì)體進(jìn)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(wǎng)格分布。一序孔施工采用XY-100型鉆機(jī)90110mm鉆頭泥漿護(hù)壁鉆孔，全孔取芯，施工時應(yīng)認(rèn)真觀察鉆進(jìn)過程，控制洞體的范圍和洞體發(fā)育情況，為下一步施工提供依據(jù)。擴(kuò)孔。一序孔施工時發(fā)現(xiàn)有空洞的位置，在其周圍仍要施工一定數(shù)量的勘察孔，進(jìn)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(jī)90110mm鉆頭泥漿護(hù)壁鉆孔，施工時應(yīng)密切注意鉆進(jìn)情況，亦有見空洞的可能。混凝土充填孔。根據(jù)空洞的分布范圍，采用XY-100或XY-300型鉆機(jī)將見空洞孔的孔徑擴(kuò)大到168mm，孔深至洞體底板，成為混凝土充填孔，用來泵注低標(biāo)號混凝土。在空洞分布區(qū)混凝土充填孔的孔、排距均為4.0m，呈正方形網(wǎng)格布置。若空洞的中心位置不在網(wǎng)格上，為達(dá)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?；炷脸涮羁壮煽缀笙伦o(hù)壁套管至洞頂上2.0m，套管口外側(cè)焊50mm短鋼管或在套管頭焊接法蘭，防止套管掉入孔內(nèi)。再在護(hù)壁套筒內(nèi)下127mm注料管進(jìn)入洞體2.0m，注料管外與混凝土輸送泵連接。拌制低標(biāo)號混凝土?；炷翑嚢枵景柚频蜆?biāo)號混凝土，攪拌時間不小于60s。在保證混合料有一定的強(qiáng)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(biāo)號混凝土。通過混凝土輸送泵將混凝土經(jīng)輸送管泵注入充填孔中，泵送混凝土量根據(jù)洞體的充填情況確定，以充填密實，在設(shè)計泵注壓力下，注不進(jìn)為止。泵注混凝土施工時，地面需設(shè)置35個水準(zhǔn)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(chǎn)生裂縫和抬升情況，一旦發(fā)現(xiàn)地面出現(xiàn)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(nèi)先澆注套殼料，后下袖閥管，再固管止?jié){。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(jù)注漿段，地質(zhì)體頂界以上至地面為實管，實管高出地面0.20.3m。固管止?jié){: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(yīng)多次回灌，保證固管止?jié){效果。注漿。根據(jù)成孔的先后順序，待套殼料具有一定強(qiáng)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(huán)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(jù)攪拌桶的容積、壓力表和經(jīng)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(yīng)適當(dāng)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(jìn)行注漿;保證地面不產(chǎn)生裂痕和抬升，在注漿壓力下，注入量小于12L/min，穩(wěn)壓15min為終注標(biāo)準(zhǔn)。在注漿過程中，應(yīng)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(yīng)，且注漿量過大，特別是在土洞底部漿液流失過大時，應(yīng)采用“間歇定量分序注漿法”進(jìn)行注漿，以控制漿液擴(kuò)散范圍。質(zhì)量控制要點測量控制。聯(lián)邦快遞亞太轉(zhuǎn)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(jù)勘察資料確定所要處理的土、溶洞的準(zhǔn)確位置是施工的前提。詳勘控制。應(yīng)按設(shè)計要求布孔，探明土、溶洞的范圍、洞高、頂?shù)装迓裆?、形狀、產(chǎn)狀、洞內(nèi)的充填情況;詳細(xì)記錄鉆進(jìn)過程中的異常情況，如掉鉆、漏水等。編制詳細(xì)的勘察報告，繪制平面圖，標(biāo)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(jù)和技術(shù)參數(shù)。原材料控制。選用合格的原材料，嚴(yán)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(yīng)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(yīng)不斷攪拌。施工順序的控制。針對土、溶洞的形態(tài)和產(chǎn)狀選擇泵注順序。若土、溶洞為盆狀構(gòu)造，則采用先中心后四周的順序;若土、溶洞為傾斜構(gòu)造則采用先深部后淺部的順序;若土、溶洞為水平產(chǎn)狀，則采用先四周后中心的順序。施工時應(yīng)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(guī)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(dá)到穩(wěn)壓，但注漿量達(dá)到飽和時，壓力再度上升。如果壓力出現(xiàn)異常變化，則要查找原因，分析情況，采取對策。施工易出現(xiàn)問題的處理泵注低標(biāo)號混凝土?xí)r輸送管爆裂脫節(jié)現(xiàn)象一般出現(xiàn)在某個孔的泵注開始和結(jié)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(diào)整混凝土的流塑性和泵注壓力。泵注結(jié)束時的輸送管爆裂脫節(jié)，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(fù)注。復(fù)注時若注漿量未達(dá)到設(shè)計值但又注不進(jìn)時，則應(yīng)根據(jù)需要及時補(bǔ)鉆注漿孔。注漿量超過設(shè)計值但注漿壓力未達(dá)到設(shè)計值仍可繼續(xù)注漿。此現(xiàn)象在土、溶洞漏水的部位易發(fā)生，可在漿液中摻入速凝劑，并間歇多次、重復(fù)注漿，直到滿足要求為止。當(dāng)施工中地面產(chǎn)生裂縫或隆起量超過設(shè)計值時，應(yīng)立即停止注漿，并灌注水泥漿填縫。結(jié)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(jié)束到達(dá)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(qiáng)度試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和靜力觸探等手段進(jìn)行施工質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果均達(dá)到設(shè)計要求，驗收合格，評定為優(yōu)良工程。通過取芯檢測發(fā)現(xiàn)，袖閥注漿的漿液在地層中以不規(guī)則的樹枝狀、脈狀、層狀填充;泵注的低標(biāo)號混凝土在地層中以塊狀、厚層狀填