CN106245623B - 一种喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法 - Google Patents
一种喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，该方法包括灌浆补强孔钻设、压浆水管铺设、高压清水切割清洗、高压注浆浆液配制、高压旋喷注浆施工、压浆水泥浆配置、一次注压浆施工、压浆、二次注压浆施工和桩基抽芯检测等步骤。本发明通过对桩基础下溶洞进行注浆充填空隙处理，使溶洞的空腔填充密实，充填物与周围环境固结成为一个整体，具有足够强度来承托超高层建筑物；且能切断溶洞与地下水的联系，使其不再发育，提高桩端下卧持力层的稳定性，使持力层稳定性及强度达到设计要求，保证地基的稳定性和建筑物的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及喀斯特岩溶地貌超高层建筑施工技术领域，尤其涉及喀斯特岩溶地质处理技术领域，具体涉及一种喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法。
背景技术
所谓喀斯特地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称，又称岩溶地貌。它以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、潜蚀，以及坍陷等机械侵蚀过程，我国岩溶地貌分布广、面积大，主要分布在云贵高原地区。在喀斯特地貌地区进行超高层建筑施工是一项难以实现的工程，这是由于岩溶地区岩石面高低起伏变化大，岩石露头无连续性和规律性，表层岩层往往十分破脆，原生裂隙面和次生裂隙面是岩体被破坏的薄弱面，因此溶洞与高倾角溶隙的存在会降低建筑基础桩端岩体承载力，而超高层建筑物荷载大，要求基础稳定性好、变形小、持力层稳定，若桩端持力层范围内存在溶岩溶洞，则使得建筑基础存在较大的隐患，这是由于溶洞在地下水的冲刷下还会继续发育，使得建设在溶洞上方的建筑基础桩端下卧持力层的稳定性变弱，严重影响建筑稳定性，常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏，必然会给超高层建筑物的安全造成危害。
因此，对于喀斯特岩溶地区的超高层建筑施工，现有技术中并没有理想的技术方案。
发明内容
本发明旨在提供一种喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，以解决在喀斯特地区进行超高层建筑施工时所存在的建筑基础桩端下卧持力层的稳定性差、地基承载力不足、地基不均匀沉降、地基滑动和塌陷等问题。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，该方法包括以下步骤：
(1)灌浆补强孔钻设：在溶洞范围内均布2个灌浆补强孔，灌浆补强孔的钻孔孔径为90-120mm，孔深穿过溶洞向下进入下伏完整基岩0.5-1.0m；
(2)压浆水管铺设：在灌浆补强孔的孔口用膨胀螺丝固定埋设外径65-80mm、长0.6m的压浆水管，压浆水管露出灌浆补强孔外的长度为灌浆补强孔总长度的1/3；
(3)高压清水切割清洗：在桩底溶洞范围内上下各加500mm长的分段，用高压旋喷清水切割设备对溶洞进行高压清水切割清洗，使溶洞内充填的渣质排出溶洞外形成空体；
(4)高压注浆浆液配制：采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和减水剂配制成水灰比为0.6～0.8：1的水泥浆液；
(5)高压旋喷注浆施工：在灌浆补强孔内下入高压注浆器至孔底，对溶洞进行高压旋喷注浆，使溶洞内的残渣与高压注浆浆液充分拌和，高压旋喷注浆的压力20-25Mpa，转速10-15r/min，提升速度10-20cm/min；
(6)压浆水泥浆配置：采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和减水剂配制成水灰比为0.45：1的水泥浆液；
(7)一次注压浆施工：利用注浆泵向溶洞内注入压浆水泥浆，注满并伴随部分泥浆溢出后封孔；
(8)压浆：利用压力泵往溶洞内压入高强度的压浆水泥浆，压浆压力≥5Mpa，压浆时间为15-20min；
(9)二次注压浆施工：压浆完成后卸下灌浆管并初凝1-2h后进行二次注压浆施工，二次注压浆施工所使用的浆液为上述压浆水泥浆，二次注压浆的压力≥10MPa，二次注压浆的压浆时间为20min；
(10)桩基抽芯检测：1个月后对经补强处理的桩基进行抽芯检测，要求饱和抗压强度为30-40Mpa。
所述步骤(3)具体为：依次在各灌浆补强孔中下入高压旋喷清水切割设备，利用高压水流破坏溶洞内的充填物结构，使其松散软化，然后利用高压水流形成的负压，加上气举反循环将桩底溶洞渣质排出溶洞外，使桩底溶洞形成空体，高压清水切割的压力25-30Mpa，转速15-20r/min，提升速度3-8cm/min，气举压力为0.4-0.7Mpa，气量6-9m3。所述步骤(4)中的高压注浆浆液中的细砂为粒径≤2.5mm、细度模数≤2.0、SO3含量≤1％、含泥量和有机物含量均≤3％的天然河砂；石子为含泥量≤3％、粒径分别为2-5mm、5-12mm、12-25mm的石子；水玻璃的模数为3.25、波美度为40；膨胀水泥为425级硅酸盐水泥重量的10％，减水剂为425级硅酸盐水泥重量的1％。
所述步骤(7)和步骤(9)具体为：将灌浆管下入灌浆补强孔孔底，利用注浆泵往孔内灌入压浆水泥浆，注浆过程伴随注浆管缓慢拔出，拔出速度为1-3cm/min，直至孔口返出水泥浆液浓度与注入的水泥浆液浓度相同时停止注浆并封住孔口。
所述高压注浆浆液所使用的减水剂与压浆水泥所使用的浆减水剂均为FDN-1萘系粉剂。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，通过对桩基础下溶洞进行注浆充填空隙处理，使溶洞的空腔填充密实，充填物与周围环境固结成为一个整体，具有足够强度来承托超高层建筑物；且能切断溶洞与地下水的联系，使其不再发育，提高桩端下卧持力层的稳定性，使持力层稳定性及强度达到设计要求，保证地基的稳定性和建筑物的安全性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
在喀斯特地貌地区进行超高建筑的地基施工时，首先进行地质勘探，可采用电法、电磁法探测基岩埋深、土洞，划分上覆松散沉积层序和风化带，采用跨孔电磁波计算机层析成像(CT)技术探测地下洞穴、隐伏断层、破碎带。结合利用传统钻探孔，将部分孔加深作为电磁坡发射及接收井，即可实现由点到面(剖面)的探查，当地基桩底部有溶洞时则需进行补强处理，具体由以下几个实施例：
实施例1：
在溶洞范围内均布2个灌浆补强孔，灌浆补强孔的钻孔孔径为120mm，孔深穿过溶洞向下进入下伏完整基岩1.0m；在灌浆补强孔的孔口用彭胀螺丝固定埋设外径80mm、长0.6m的压浆水管，露出灌浆补强孔外长度为总长度的1/3；在桩底溶洞范围内上下各加500mm长的部段，用高压旋喷清水切割设备对溶洞进行高压清水切割清洗，使洞内充填渣质排出桩外形成空体；具体为：依次在各灌浆补强孔中下入高压旋喷器具，利用高压水流破坏溶洞内的充填物结构，使其松散软化，然后利用高压水流形成的负压，加上气举反循环将桩底溶洞渣质排出桩外，使桩底溶洞形成空体，高压清水切割的压力30Mpa，转速20r/min，提升速度8cm/min，气举压力为0.7Mpa，气量9m3；采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和FDN-1萘系粉剂配制成水灰比为0.8：1水泥浆液；其中细砂为粒径为2.5mm、细度模数为2.0、SO3含量为1％、含泥量和有机物含量均为3％的天然河砂；石子为含泥量为3％、粒径分别为5mm、12mm、25mm的石子；水玻璃的模数为3.25、波美度为40；膨胀水泥为425级硅酸盐水泥重量的10％，减水剂为425级硅酸盐水泥重量的1％；在灌浆补强孔内下入高压注浆器至孔底，对溶洞进行旋喷注浆，使溶洞内的残渣与水泥浆液充分拌和，高压旋喷注浆的压力25Mpa，转速15r/min，提升速度20cm/min；采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和减水剂配制成水灰比为0.45：1的水泥浆液；利用注浆泵向溶洞内注入高强度的压浆水泥浆，注满并伴随部分泥浆溢出后封孔；具体为：将灌浆管下入灌浆补强孔孔底，利用注浆泵往孔内灌入高强度的压浆水泥浆，注浆过程伴随注浆管缓慢拔出，拔出速度为3cm/min，直至孔口返出水泥浆液浓度与注入的水泥浆液浓度相同时停止注浆并封住孔口，如果浆液渗漏较严重，则采用双液灌浆，即一边灌入水泥浆液，一边注入水玻璃，使浆液快速凝结，防止浆液渗漏，使其充填满溶洞达到补强目的；利用压力泵往溶洞内压入高强度的压浆水泥浆，压浆压力为12Mpa，压浆时间为20min；压浆完成后卸下灌浆管并初凝2h后进行二次注压浆，二次注压浆压力为18Mpa，压浆时间为20min，注浆管拔出速度为3cm/min；1个月后对经补强处理的桩基进行抽芯检测，饱和抗压强度满足30-40Mpa则为合格。
实施例2：
在溶洞范围内均布2个灌浆补强孔，灌浆补强孔的钻孔孔径为90mm，孔深穿过溶洞向下进入下伏完整基岩0.5m；在灌浆补强孔的孔口用彭胀螺丝固定埋设外径65mm、长0.6m的压浆水管，露出灌浆补强孔外长度为总长度的1/3；在桩底溶洞范围内上下各加500mm长的部段，用高压旋喷清水切割设备对溶洞进行高压清水切割清洗，使洞内充填渣质排出桩外形成空体；具体为：依次在各灌浆补强孔中下入高压旋喷器具，利用高压水流破坏溶洞内的充填物结构，使其松散软化，然后利用高压水流形成的负压，加上气举反循环将桩底溶洞渣质排出桩外，使桩底溶洞形成空体，高压清水切割的压力25Mpa，转速15r/min，提升速度3cm/min，气举压力为0.4Mpa，气量6m3；采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和FDN-1萘系粉剂配制成水灰比为0.6：1水泥浆液；其中细砂为粒径2mm、细度模数1.8、SO3含量0.8％、含泥量和有机物含量均2％的天然河砂；石子为含泥量2.5％、粒径分别为2mm、5mm、12mm的石子；水玻璃的模数为3.25、波美度为40；膨胀水泥为425级硅酸盐水泥重量的10％，减水剂为425级硅酸盐水泥重量的1％；在灌浆补强孔内下入高压注浆器至孔底，对溶洞进行旋喷注浆，使溶洞内的残渣与水泥浆液充分拌和，高压旋喷注浆的压力20Mpa，转速10r/min，提升速度10cm/min；采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和减水剂配制成水灰比为0.45：1的水泥浆液；利用注浆泵向溶洞内注入高强度的压浆水泥浆，注满并伴随部分泥浆溢出后封孔；具体为：将灌浆管下入灌浆补强孔孔底，利用注浆泵往孔内灌入高强度的压浆水泥浆，注浆过程伴随注浆管缓慢拔出，拔出速度为1cm/min，直至孔口返出水泥浆液浓度与注入的水泥浆液浓度相同时停止注浆并封住孔口，如果浆液渗漏较严重，则采用双液灌浆，即一边灌入水泥浆液，一边注入水玻璃，使浆液快速凝结，防止浆液渗漏，使其充填满溶洞达到补强目的；利用压力泵往溶洞内压入高强度的压浆水泥浆，压浆压力为5Mpa，压浆时间为15min；压浆完成后卸下灌浆管并初凝1h后进行二次注压浆，二次注压浆压力为10Mpa，压浆时间为20min，注浆管拔出速度为1cm/min；1个月后对经补强处理的桩基进行抽芯检测，饱和抗压强度满足30-40Mpa则为合格。
实施例3：
在溶洞范围内均布2个灌浆补强孔，灌浆补强孔的钻孔孔径为100mm，孔深穿过溶洞向下进入下伏完整基岩0.85m；在灌浆补强孔的孔口用彭胀螺丝固定埋设外径76mm、长0.6m的压浆水管，露出灌浆补强孔外长度为总长度的1/3；在桩底溶洞范围内上下各加500mm长的部段，用高压旋喷清水切割设备对溶洞进行高压清水切割清洗，使洞内充填渣质排出桩外形成空体；具体为：依次在各灌浆补强孔中下入高压旋喷器具，利用高压水流破坏溶洞内的充填物结构，使其松散软化，然后利用高压水流形成的负压，加上气举反循环将桩底溶洞渣质排出桩外，使桩底溶洞形成空体，高压清水切割的压力28Mpa，转速16r/min，提升速度5cm/min，气举压力为0.5Mpa，气量7m3；采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和FDN-1萘系粉剂配制成水灰比为0.7：1水泥浆液；其中细砂为粒径2.2mm、细度模数1.9、SO3含量0.85％、含泥量和有机物含量均为1％的天然河砂；石子为含泥量1％、粒径分别为4mm、9mm、23mm的石子；水玻璃的模数为3.25、波美度为40；膨胀水泥为425级硅酸盐水泥重量的10％，减水剂为425级硅酸盐水泥重量的1％；在灌浆补强孔内下入高压注浆器至孔底，对溶洞进行旋喷注浆，使溶洞内的残渣与水泥浆液充分拌和，高压旋喷注浆的压力22Mpa，转速13r/min，提升速度15cm/min；采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和减水剂配制成水灰比为0.45：1的水泥浆液；利用注浆泵向溶洞内注入高强度的压浆水泥浆，注满并伴随部分泥浆溢出后封孔；具体为：将灌浆管下入灌浆补强孔孔底，利用注浆泵往孔内灌入高强度的压浆水泥浆，注浆过程伴随注浆管缓慢拔出，拔出速度为2cm/min，直至孔口返出水泥浆液浓度与注入的水泥浆液浓度相同时停止注浆并封住孔口，如果浆液渗漏较严重，则采用双液灌浆，即一边灌入水泥浆液，一边注入水玻璃，使浆液快速凝结，防止浆液渗漏，使其充填满溶洞达到补强目的；利用压力泵往溶洞内压入高强度的压浆水泥浆，压浆压力为10Mpa，压浆时间为16min；压浆完成后卸下灌浆管并初凝1.5h后进行二次注压浆，二次注压浆压力为11Mpa，压浆时间为20min，注浆管拔出速度为2cm/min；1个月后对经补强处理的桩基进行抽芯检测，饱和抗压强度满足30-40Mpa则为合格。
上述实施例仅为本发明的3个较佳实施例，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案基础上所做出的变形、修饰和等同替换等，均应落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)灌浆补强孔钻设：在溶洞范围内均布2个灌浆补强孔，灌浆补强孔的钻孔孔径为90-120mm，孔深穿过溶洞向下进入下伏完整基岩0.5-1.0m；
(2)压浆水管铺设：在灌浆补强孔的孔口用膨胀螺丝固定埋设外径65-80mm、长0.6m的压浆水管，压浆水管露出灌浆补强孔外的长度为灌浆补强孔总长度的1/3；
(3)高压清水切割清洗：在桩底溶洞范围内上下各加500mm长的分段，用高压旋喷清水切割设备对溶洞进行高压清水切割清洗，使溶洞内充填的渣质排出溶洞外形成空体；
(4)高压注浆浆液配制：采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和减水剂配制成水灰比为0.6～0.8：1的水泥浆液；
(5)高压旋喷注浆施工：在灌浆补强孔内下入高压注浆器至孔底，对溶洞进行高压旋喷注浆，使溶洞内的残渣与高压注浆浆液充分拌和，高压旋喷注浆的压力20-25Mpa，转速10-15r/min，提升速度10-20cm/min；
(6)压浆水泥浆配置：采用425级硅酸盐水泥、细沙、石子、水玻璃、膨胀水泥和减水剂配制成水灰比为0.45：1的水泥浆液；
(7)一次注压浆施工：利用注浆泵向溶洞内注入压浆水泥浆，注满并伴随部分泥浆溢出后封孔；
(8)压浆：利用压力泵往溶洞内压入压浆水泥浆，压浆压力≥5Mpa，压浆时间为15-20min；
(9)二次注压浆施工：压浆完成后卸下灌浆管并初凝1-2h后进行二次注压浆施工，二次注压浆施工所使用的浆液为上述压浆水泥浆，二次注压浆的压力≥10MPa，二次注压浆的压浆时间为20min；
(10)桩基抽芯检测：1个月后对经补强处理的桩基进行抽芯检测，要求饱和抗压强度为30-40Mpa。
2.根据权利要求1所述的喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，其特征在于：所述步骤(3)具体为：依次在各灌浆补强孔中下入高压旋喷清水切割设备，利用高压水流破坏溶洞内的充填物结构，使其松散软化，然后利用高压水流形成的负压，加上气举反循环将桩底溶洞渣质排出溶洞外，使桩底溶洞形成空体，高压清水切割的压力25-30Mpa，转速15-20r/min，提升速度3-8cm/min，气举压力为0.4-0.7Mpa，气量6-9m3。
3.根据权利要求1所述的喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中的高压注浆浆液中的细砂为粒径≤2.5mm、细度模数≤2.0、SO3含量≤1％、含泥量和有机物含量均≤3％的天然河砂；石子为含泥量≤3％、粒径分别为2-5mm、5-12mm、12-25mm的石子；水玻璃的模数为3.25、波美度为40；膨胀水泥为425级硅酸盐水泥重量的10％，减水剂为425级硅酸盐水泥重量的1％。
4.根据权利要求1所述的喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，其特征在于：所述步骤(7)和步骤(9)具体为：将灌浆管下入灌浆补强孔孔底，利用注浆泵往孔内灌入压浆水泥浆，注浆过程伴随注浆管缓慢拔出，拔出速度为1-3cm/min，直至孔口返出水泥浆液浓度与注入的水泥浆液浓度相同时停止注浆并封住孔口。
5.根据权利要求1所述的喀斯特地貌超高层建筑基础补强处理方法，其特征在于：所述高压注浆浆液所使用的减水剂与压浆水泥所使用的浆减水剂均为FDN-1萘系粉剂。
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