岩溶地面塌陷对在建基坑工程影响分析及处理措施

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文章编号：1009-6825 (2018) 18-0065-03

岩溶地面塌陷对在建基坑工程影响分析及处理措施

李小虎

(中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北武汉430000)

摘要:岩溶地面塌陷对在建基坑工程会产生不利影响，评价其对基坑工程的不利影响，并采取相应的设计、施工处理方案尚没有 成熟的经验。以某地产项目为例，分析了岩溶地面塌陷对基坑工程的不利影响，并提出相关处理措施，为类似工程提供了借鉴。 关键词:岩溶地面塌陷，基坑工程，处理措施

中图分类号:P642 〇

引言

岩溶地面塌陷是指隐伏在第四纪覆盖层下的可溶岩中存在 岩溶空洞,且存在与覆盖层相连的通道。在某些自然因素或人为 因素作用下，覆盖层物质沿着岩溶通道进人到岩溶空洞中，引起 覆盖土体发生漏失，导致地面出现塌陷的自然现象。

岩溶地面塌陷导致人民生命财产严重受损，并造成巨大经济 损失和社会恐慌心理。岩溶地面塌陷对于在建工程的影响巨大, 尤其是基础施工阶段。由于施工对基底地层扰动,更容易诱发岩 溶地面塌陷。

岩溶地面塌陷对在建基坑工程会产生不利影响，评价其对基 坑工程的不利影响，并采取相应的设计、施工处理方案尚没有成 熟的经验。笔者以参与的某地产项目为例，介绍相关处理方案 手段。1

工程概况

某地产项目位于武汉市洪山区，该项目由1栋31层,3栋37层 及2栋55层超高层住宅及附属1层商业裙楼、1栋2层幼儿园、1栋

文献标识码:A

根据勘察报告，场地岩土层自上而下主要由5个单元层组 成:①人工填土;②第四系全新统冲积土层;③第四系残积土;④ 白垩第三系泥砂岩;⑤三叠系灰岩。

本基坑采用支护方案：）基坑XYABCD/FGH/KLM段采用排 桩+内支撑支护,DE段采用排桩+坑内留土支护,WX段采用双 排桩支护,HJ段采用排桩+锚杆支护，其余各段均采用单排桩 支护。各段桩顶放坡卸载坡面采用土钉挂网喷面防护。2)坑中 坑支护:除27号楼电梯井与纯地下室高差较大采用排桩支护外， 其余均采用水泥土挡墙支护。3)承压水处理:支护桩外侧止水帷 幕+坑内降水井。

施工过程中,采用支护桩及工程桩同步交叉施工的方案。支 护桩采用旋挖施工，工程桩采用冲击钻施工。塌陷发生时，基坑 工程立柱桩已经完成施工。2

事情经过

2018年4月22日，上午8点40分，该项目25号楼工程桩冲

击钻施工过程中，出现岩溶地面塌陷，地面塌陷范围和陷落深度

到11点30分，塌陷范围及深度趋于稳定。为评估塌陷 1层配电房及1个满铺2层地下室组成，总建筑面积231 351. 1 m2。 不断加剧，

我公司对整个塌陷范围 基础形式为桩基，桩型为钻孔灌注桩。该项目基坑为近似矩形， 范围对已完成立柱桩的影响,4月23日，

长轴约21.5 m，短轴约 周长约883 m，基坑开挖面积约29 209 m2，基坑周边开挖深度为 进行了测量。塌陷区范围呈椭圆形，6. 35 m~ 12. 95 m,电梯井坑中坑开挖深度为8.6 m~ 12. 95 m。

18.0 m,最深2 m,塌陷坑周围可见拉张裂缝。具体见图1,图2。

本次钻孔灌注桩施工阶段，并未出现桩端土的变形,此时可 因此，为了确保钻孔灌注桩桩基施工的整体质量，则需要先做试

以将桩基极限承载力控制在5 300 kN。假设该桩基为纯摩擦桩， 桩，测试结果符合要求后再进行实际施工。则桩端所承载的支持力为0,此时桩顶所承受的荷载为5 300 kN， 参考文献：所得到的桩身弹性压缩变形量为12. 18 mm，从而可以得到桩身轴 力为〇处分布在桩身某处,而并非桩端。3

结语

在进行钻孔灌注桩施工过程中，桩的长径比、桩长等会对持 力层产生一定的影响，如果桩的荷载传递特性属于摩擦桩时，则 其桩端需要承受的支持力比较小，无法发挥基岩支持力的作用。

[1] 姚达，马彦学.钻孔灌注桩基础后压浆技术及静栽试验结

果探析[】].商品与质量,2016,9(6):57-58.场，2017,11(4):153-154.

[3] 王靖夫.探究建筑桩基施工中后注浆法钻孔灌注桩的运用

[J].低碳地产，2016,7(6) :132-133.

[2] 郭相利.钻孔灌注桩在桥梁桩基施工中的应用[J].环球市

On the bearing layer of bored pile

Zhang Dongliang

(Shanxi Luqiao First Engineering Co. ，Ltd，Taiyuan 030006 , China')Abstract： This article mainly role

analyzes some of the

basic conditions of the construction of bored cast-in-place pile foundations，andpil^ foundations. of the

pile.

It can not only Through the

ensure

the smooth

example to

explore the

mation method of the bearing layer of bored effectively improve the

cast-in-place bearing layer

constru

improve the overall quality of the bored pile，achieve maximum economic and social benefits.Key words： drilled cast-in-place pile，pile foundation bearing layer，estimation method

收稿日期：018-05-02

作者简介:李小虎（1986-)，男，工程师

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第44卷第18期

2 0 1 8年6月

山 西建筑

不确定性，难以估计，按作废处理，后续可在未设立柱的支撑节点 施工立柱粧补强（预计增加4根立柱）。

由于塌陷区土体扰动范围在地面上可认为是最大的，而在溶 洞顶可认为是最小的，据此推论，塌陷区影响范围外的立柱是基本 可用的。但建议在后期开挖过程中，对立柱粧进行观察，若整体出

图1岩溶地面塌陷现场状况

图2岩溶地面塌陷范围

现向塌陷区倾倒的趋势，则可通过焊接槽钢增强整体性，以达到补 强的目的。

由于在此之前已经完成该范围内的基坑工程立柱粧的施工， 鉴于塌陷区土体扰动，砂土强度会出现降低的情况。建议

立柱粧底深度一般约20 m，而灰岩岩面深度大于30 m，部分立柱 25号楼立柱重新进行调整，增加立柱的数量，改梅花形布置为按 在塌陷变形区，因此，无论是塌陷影响深度，还是范围，都对立柱粧 节点满布，在对岩溶进行处理后，再行施工，如图4，图5所示。产生了影响。3

本次岩溶地面塌陷特性

根据武汉市区碳酸盐岩裂隙岩溶含水组分布图，本区位于南 部石灰岩带塌陷区。

根据该项目的详细勘察报告，覆盖层为二元结构，饱和砂土层 虽未直接与下伏灰岩接触，但在后期施工过程中，冲击钻穿透白垩 第三系砂岩并使得饱和液化砂土与岩溶通道联通，漏失后形成塌 陷漏斗。

依据范士凯对武汉市岩溶地面塌陷的多年研究，本次岩溶地 面塌陷机理为振动液化一漏失机理。处理方案可以阻断砂土漏失 通道的方案进行处理。

根据以往工程经验，垂直向塌陷区应该呈漏斗形，漏斗深度至 灰岩溶洞顶。基于以上特性，对塌陷区立柱粧进行评价，并提出工 程建议。4

目前立柱桩现状

立柱粧能否继续使用，主要需要从四个方面进行考虑:平面位 置、标高、垂直度、承载力。通过试挖塌陷区范围的立柱粧，可以从 标高这一方面上直观判断目前立柱是否可以继续使用。需要说明

的，塌陷对承载力和垂直度的影响较难给出定量判断。基于此，项

目部对塌陷区的2根立柱粧进行了试挖，并量测立柱格构的标高，

见图3。

图3现场立柱测设图

利用全站仪进行测试，立柱的平面位置变化尚在施工允许

范围内，格构顶标高基本在19. 7 m〜20. 0 m左右（设计要求

20.0 m)。单从平面位置和标高来看，该2个粧变化不大。

需要说明的，本次开挖尚不能判断塌陷对单粧承载力和垂直 度的不利影响。如确需查明，在检测费用的投入和时间上的控制 尚无先例，难以判断。若待基坑开挖，万一存在不可用的立柱粧， 再处理，则费用时间消耗更大。5

岩溶地面塌陷区对立柱桩的影响评价

根据测绘资料，岩溶地面塌陷区范围已经完成的立柱粧有匕冗- 11，LZ-12，LZ-14。由于塌陷漏斗深度至灰岩溶洞顶，影响深度远 大于立柱粧粧底，因此，该几根立柱粧从安全的角度，应认为粧底 地层已经被扰动，且由于土体变形造成单粧承载力和垂直度具有

图4现设计方案梅花形布置 图5建议设计方案节点满布

6

工程处理措施建议

1对拟建场地岩溶强发育的地段，对灰岩中溶洞进行注浆处 理，同时对表层砂层采用注浆固结;对岩溶中等发育和弱发育地 段，灰岩中溶洞进行注浆处理。总体原则为“填充溶洞，阻断砂土 漏失通道”。

2)

优化施工工序，先进行岩溶注浆处理，再进行工程粧施工

最后进行基坑工程施工，避免岩溶地面塌陷对后期已完成工程粧、 支护粧产生不利影响。

3)

优化立柱设计及施工，增加立柱的数量，改梅花形布置为

节点满布，以保证基坑安全。

4) 避免工程粧施工和基坑施工交叉施工，以免工程粧施工程中产生岩溶地面塌陷，影响基坑施工安全。

从后期工程粧及基坑工程施工过程来看，以上处理方案是

可行的。目前基坑工程已经顺利开挖，安全性均满足了施工

要求。7

结语

通过分析本工程岩溶地面塌陷成因及后期处理方案可得到以 下结论：

1)

采用冲击钻施工是岩溶地面塌陷的主要因素。冲击钻施

会形成饱和液化砂土，具有流动性，同时会连通岩溶通道，形成砂 土漏失，进行发展为岩溶地面塌陷。

2) 对溶洞进行注浆处理和表层砂层进行注浆固结，可以阻

砂土的漏失通道，对防止溶洞及表层砂土产生漏失是行之有效的

方案。

3)

合理施工流程，采用“先治理，再基础施工，先工程粧，护粧”能较好的减少岩溶地面塌陷对基坑施工的安全风险、质量 风险。

参考文献：

[1] 杜恒俭.地貌学及第四纪地质学[M].北京：地质出版社，

1981.

[2] 陈仲颐.土力学[M].北京：清华大学，1994.

[3] 范士凯.武汉（湖北）地区岩溶地面塌陷[J].资源环境与工

程，2006(S2) :57-64.

再

第44卷第18期 2 0 1 8 年 6 月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 44 No. 18Jun. 2018

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文章编号：1009-6825 (2018) 18-0067-02

人工挖孔灌注桩的施工方法

戴生良

(山西诚正建设监理咨询有限公司，山西阳泉045000)

摘要:介绍了人工挖孔灌注桩的施工方法,分析了人工挖孔灌注桩的施工条件，施工过程以及可能会遇到的风险因素，总结了人 工挖孔灌注桩的一般操作步骤以及在工程实践中应该注意的问题,使人工挖孔灌注桩能够更好的在建筑工程中得到运用。关键词：人工挖孔，浇筑桩，施工方法

中图分类号:TU473. 1 1

施工方法和程序特点及适用范围

人工挖孔灌注桩的主要施工过程是，通过人工劳动在指定地 点挖出竖井，之后在竖井中放置扎制钢筋笼，在钢筋笼中灌人混 凝土，待混凝土凝固之后，形成建筑承力桩。

和其他承力桩的施工方法相比,人工挖孔灌注桩的施工方法 具有突出的重点：）人工挖孔灌注桩制成的承力桩具有单个承力 桩承力能力比较高，而且造价比较低廉。人工挖孔灌注桩可以根 据人工操作自由的改变灌注桩的直径和大小，不受其他因素影 响。2)人工挖孔灌注桩的施工原理简单，不依靠太多的大型机 器，可以多个承力桩同时进行施工,可以大大提高建筑施工的工 程效率。3)由于避免了大型振动机械的使用，这就一定程度上避 免了施工震动对其他部分工程的影响。4)人工挖孔灌注桩具有 极度环保的特点，在施工的过程中，不会形成污染物，从而影响生 态环境。除此之外，由于采用人工挖孔，在挖孔的过程中，可以清 晰的对地质条件进行观察，根据不同的地质条件,可以及时的对 施工方法进行调整。

人工挖孔灌注桩主要适用于施工环境比较狭窄，大型机器不 宜展开的施工场地。人工挖孔灌注桩主要适用于在少水的地质 环境进行施工,干燥具有粘性的土质会对人工挖孔灌注桩的施工 形成极大的便利。但人工挖孔灌注桩也很容易受地质环境的影 响。在含水量比较多,或者水位相对比较高，地质较疏松的环境 就会形成一定的施工难度。在施工的过程中，当人工挖孔的孔径 施工环境比较恶劣，不利于人工操作的展开。在人工挖孔的过程 在这个角度进行考虑,人工挖孔灌注桩的施工也被认为是一种相 对低级，科技含量比较少，危险性比较高的一种传统施工技术。 但人工挖孔由于自身独特的优势，在现在建筑施工过程中还是得

文献标识码:A到很高的应用率。1.2 施工过程

第一步进行施工准备，对灌注桩的施工位置,地质情况进行 检测。第二步是进行挖孔操作，利用人工进行挖孔。第三步是在 孔洞挖出之后，进行成孔检测。最后在人工孔中放置钢筋笼，进 行混凝土的浇筑。2

施工准备

在施工进行之前，需要对施工环境周围进行清理，排除不稳 定因素,在进行挖孔操作的周围场地要及时的放置警示牌，防止 对工地人员造成伤害。在挖孔工作开始之前，需要在挖孔工程范 围之内搭建防雨棚，防止雨水灌人到人工孔中。在挖孔操作周围 要修建排水渠。进行人工挖孔操作过程中还有最重要的一点就 是，挖孔工程中挖出的土质要放在距离成孔一定范围之外，防止 对成孔造成额外的压力。3

孔桩开挖

在进行挖孔的过程中，可以根据土质的实际情况和各个承力 桩的位置布置方案进行挖孔顺序调整。如果在粘性地质上进行 施工，各个成孔之间的相互影响比较小，在这种情况下可以多个 孔洞同时进行施工。在施工中也要注意一点，各个承力孔之间的

距离应该大于2 m，防止孔洞之间的土质由于没有充足的支撑力， 造成成孔的坍塌。

在挖孔的过程中,按照现有的施工标准，一般在挖孔进度每 进行1 m，就需要对孔洞进行1次测量，确保孔洞的直径和垂直度

1.1

成孔的倾斜度不能大于孔深的0.5%。在 比较小的时候，人工挖孔施工难度就比较高了。小直径的孔洞， 符合要求。一般认为，进行挖孔的过程中，挖出的成孔直径和设计直径误差要小于

不需要对孔壁进行平整化处理，粗糙的 中，随时也要防止土质松动,地质滑坡对施工人员造成的危害。 5 cm。在挖进的过程中，

接触面，更有利于灌注水泥对土质之间的摩擦。但在挖孔操作完 成之后需要对孔底进行处理，防止孔底出现疏散的泥土,对灌注 桩的稳定性造成影响。

Analysis of the impact of karst ground collapse

on foundation pit engineering and its treatment measures

Li Xiaohu

(Wuhan Design & Research Institute of China Coal Technology & Enginieering Group，Wuhan 433000，Abstract ： The collapse of karst floor will adversely ^fect the construction of foundation pit，evaluate its adverse

neering, and adopt corresponding design and construction treatment plan. Taking a real estate project as an exaverse effects of karst ground subsidence on foundation pit engineering and puts fonvard some suggestions to dealfor similar projects.Key words： karst ground collapse，foundation pit engineering，treatment measures

收稿日期：018-04-12

作者简介:戴生良（1975-)，男，工程师