0 引言

　　岩溶地层在我国分布广泛，主要在广西、贵州、云南、湖南等省区。受地下水长期溶蚀，岩溶地层易产生空洞并逐步扩大，破坏地层结构，降低地层承载力。在岩溶地层上修建建筑物必须慎重，需对基础部分地基下溶洞情况进行详细勘察，检测地基承载力，防止因溶洞等破坏地层结构导致承载力不足，产生不均匀沉降，破坏建筑物。特别是岩溶地层的矿坑建筑，为最大限度利用矿坑土地资源，避免大体量土石方开挖，减少环境二次破坏，在结构设计中将部分建筑物基础放在矿坑边坡上。这种设计形式对地基要求更高，地基承载力和稳定性必须符合设计要求。遇到溶洞等特殊情况，必须对基础地基进行加固，满足设计要求，保障建筑物安全。

　　1 工程概况

　　长沙冰雪世界项目位于长沙市岳麓区坪塘镇山塘村狮峰山地段，坪塘大道东侧、清风南路南侧，建筑主体坐落在采石矿坑上。矿坑周边长直径约500m、短直径约400m，类椭圆形，面积约18万m²，矿坑岩壁坡角为80°～90°。采石矿坑场地呈四周高中间低，建筑物±0.000相当于绝对高程52.000m(黄海高程)。

　　结构主体12.000m平台环梁基础地基在勘察过程发现溶洞，经地基承载力检测未能满足设计要求，为保证结构安全，在环梁基础切割至底标高后，设计采用微型钢管桩对下部溶洞进行处理。基础地基处理至溶洞底后需嵌岩1m。同时，微型钢管桩深入承台10cm，满足结构设计要求。溶洞底标高及地基处理深度如表1所示。

　　表1 溶洞底标高及地基处理深度 

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　　表1 溶洞底标高及地基处理深度

　　2 施工参数

　　2.1 概况

　　微型钢管桩采用108×4.5注浆钢管，桩体采用对接焊后外加钢板圈焊的形式连接。桩头采用割焊敲击成封闭靴头，然后加焊3根补强钢筋。钢管桩结构如图1所示。桩头深入承台100mm。

　　图1 微型钢管桩结构示意  

　　2.2 深度

　　微型钢管桩钻孔直径150mm，深度根据地质勘察报告结果确定，并保证基岩以下5m岩石完整，下钢管深度到达基岩面以下1m，然后进行高压注浆。

　　2.3 注浆材料

　　采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.5。

　　2.4 注浆控制

　　注浆施工前进行注浆试验，调整浆液配合比和注浆压力，保障注浆效果。注浆施工采用压密注浆，共分2次:第1次常压注浆，水灰比0.5，注浆压力0.6～0.8MPa，至孔口溢浆结束本次注浆;第2次中高压注浆，水灰比0.5，注浆压力1.0～1.5MPa，在第1次注浆完成后10～15h进行。

　　第1次注浆结束标准:孔口溢浆时结束注浆。第2次注浆结束标准:设计压力下，注入率<1L/min时，继续灌注5min，结束注浆。

　　2.5 布置

　　微型钢管桩按矩形布置，根据基础地基承载力要求，设计参数如表2所示。根据基础地基下溶洞分布情况，布置形式可灵活调整。根据边缘微型钢管桩施工情况，如仍存在溶洞，则扩大布置区域，直至无溶洞为止。

　　表2 环梁基础微型钢管桩设计参数 

　　表2 环梁基础微型钢管桩设计参数

　　3 施工流程

　　1)施工准备注浆管采用108×4.5钢管，采用车丝接头连接。钢管顶端2m为止浆段不开孔，下部沿钢管4个方向以梅花形每隔1 200mm开1个直径5mm注浆孔，桩尖端部焊成封闭状，然后焊接3根钢筋。钢管底部2m范围，每隔300mm梅花形开孔，使浆体充满钻孔范围。

　　2)平整场地为保障后续微型钢管桩作业安全，环梁基础切割至设计底标高后，再向下切割50cm，利用挖土机及人工清除淤泥，然后回填40cm厚C40混凝土至基础设计底标高以下10cm，作为后续搭设架体及放置钻孔机械的平台。

　　3)测量放线根据图纸设计要求的桩基间距和标高进行测量放线。

　　4)搭设操作架微型钢管桩施工前，承台已开挖到位，需搭设操作架。操作架采用48×3钢管搭设，立杆间距900mm×900mm，扫地杆距离地面200mm。

　　5)钻机就位钻孔钻机就位前必须平整场地，就位后校正钻机水平度和钻杆垂直度，桩身垂直度偏差控制在0.5%以内，桩位偏差±3cm。钻孔深度根据地质勘察报告要求进入完整岩层1m。

　　6)清孔注浆前须清理桩孔，排净孔内泥浆，孔底沉渣厚度控制在5cm以内。

　　7)安装钢管桩孔清洗完毕及时安放钢管。钢管应自然放入钻孔内，不得强力压入，以免损伤。

　　8)安装注浆机注浆机固定在指定位置，并接入指定电源。

　　9)注浆管安装钢管安装完毕后，为避免地层塌孔，需及时注浆。注浆管连接注浆机和下入孔内的钢管，接口密封处理。为保证注浆体与周围土体紧密结合，在孔口处设置止浆塞进行稳压。在注浆过程中需做好注浆记录。

　　10)水泥浆拌制水泥浆水灰比控制在0.45～0.50，需采用专用设备拌制。

　　11)一次加压注浆第1次加压注浆水灰比控制在0.45～0.50，注浆压力控制在0.5MPa。注浆后暂不拔管，直至水泥浆从管外流出为止，拔出注浆管，密封钢管端部，加压数分钟，待水泥浆再次从钢管外流出为止。钻出的芯样如仍存在溶洞，则扩大微型钢管桩布置区域，直至基础周边扩大范围内均无溶洞。

　　12)多次加压注浆一次性加压注浆达不到设计要求的充盈系数时，需对钢管桩进行多次反复加压注浆，确保桩身浆体充盈。

　　4 施工质量控制

　　1)成孔前保证桩体垂直度，采用水平尺校正调整钻机水平度。成孔前采用仪器精确定位，控制桩位偏差。钻机每进尺累计达200m后测量钻头1次。

　　2)注浆管采用108钢管。钢管顶端2m为止浆段，不开孔，下部钢管4个方向每隔1 200mm钻1个5mm出浆孔，下管前需采用透明胶带封闭。待加压后，水泥浆冲破封堵胶带向孔内填充。

　　3)配制水泥浆液时，至少搅拌3min后开始注浆，且搅拌时间≤30min，以保障桩身浆体质量。

　　4)施工过程中需重点检查桩长、水灰比和水泥用量。测量钢管长度检查桩长;采用比重计现场检测水灰比;注浆每完成10根桩，核实水泥实际用量。

　　5)钢管桩施工中要检查复核孔深、钢管和注浆管长度，避免出现断桩和假桩现象。

　　6)严格控制桩顶、桩底标高。

　　7)两端处桩位偏差≤1/3桩径，中间桩桩位偏差≤1/2桩径，垂直度≤1/1 000桩长。

　　8)钻进时出现塌孔等异常情况，立即将钻具提离孔底，并向孔内输送浓度较高的膨润土泥浆，保持水头压力，提供孔壁泥浆反压，防止再次塌孔。

　　9)钻进孔深达设计要求后，提钻泵入清水，多次循环清孔，直至孔口流出泥浆中钻渣含量达规范要求。提钻时防止钻头拖刮孔壁，并及时补入清水，稳定孔内水头高度，防止塌孔。

　　10)成孔验收后，及时向孔内吊放钢管。钢管使用前要除去表面锈渣和泥浆等杂物。钢管对准孔位、吊直扶稳、缓慢下放。钢管安放至设计位置后立即固定。

　　5 承载力试验

　　桩基承载力检测采用高应变检测法，微型钢管桩高应变检测对现场有如下要求:满注浆，龄期达14d。根据设计院提出的承载力要求，单桩承载力特征值为350kN，靠近超前钻显示有溶洞的钻孔附近，抽取3根微型钢管桩做试验，均满足设计要求。试验结果如表3所示。

　　表3 微型钢管桩高应变动力检测结果 

　　表3 微型钢管桩高应变动力检测结果

　　6 结语

　　1)微型钢管桩根据地基溶洞分布情况可灵活布置，加固具有针对性，做到精准加固。

　　2)微型钢管桩地基加固技术采用成品小直径钢管注浆加固处理地基溶洞，结构简单，工序明确，施工方便，质量易控制。

　　3)采用高应变检测法对微型钢管桩承载力进行检测，检测表明，单桩竖向抗压承载力特征值是设计单桩竖向抗压承载力特征值的2倍以上，加固效果好，综合提高平台环梁基础承载力。