溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构及其施工方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种建筑基础结构及其施工方法，特别是在强溶岩发育施工场地之填充式地质处理结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]对于珠串式溶洞和地下水富存的溶洞现有的处理技术是以钢护筒作为冲孔粧护壁进行穿越溶洞施工。在强溶岩发育施工场地，80%以上的粧基础都会遇到穿越溶洞施工的问题，如果采用钢护筒作为护壁穿越溶洞的施工方法，每个钢护筒需要根据粧基础的不同尺寸分别定制，制作工艺麻烦，而且需要损耗大量的钢材，抬高了工程的总造价，给建设方带来不小的经济压力；该施工方法只局限于粧基础的地质处理，而对于地下连续墙不适用。当溶洞高度大于16m时，采用钢护筒穿越溶洞的方法进行施工，会使得粧基长细比过大，在溶洞内无可靠拉结，导致粧基承载能力严重不足，威胁主体结构的使用安全。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种可实施的“溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构及其施工方法”，该溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构构成的溶洞内防护体系在粧基础或地下连续墙施工时，能够防止漏浆，在基础或地下连续墙施工完毕后，能够形成永久性的止水帷幕体系，有效地阻止地下水对钢筋混凝土结构的侵蚀作用，保障结构的使用耐久性。
[0004]解决上述问题的技术方案是:一种溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构，包括施工场地地质结构Π、溶洞填充式地质处理结构I，所述溶岩强发育施工场地的施工场地地质结构Π从上至下依次是表层粘性土层;有溶洞发育的岩土层，位于岩土层中的溶洞，其特征在于:所述溶洞填充式地质处理结构I包括位于溶洞中、用于填充溶洞的围堰，位于围堰内由粘性土与水泥的混合物构成的止水帷幕，以及在止水帷幕内形成的止水帷幕粧孔护壁，该止水帷幕粧孔护壁与位于表层粘性土层内的钢构式粧孔护壁连接。
[0005]所述的溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的进一步技术方案是:所述溶洞填充式地质处理结构I是溶洞填充式地质处理结构IA，所述用于填充溶洞的围堰是由填充用粘性土构成的围堰a，用于填充溶洞形成围堰的填充用粘性土是其天然重度不小于17.5KN/m3、含水量不大于70%、PH值不小于4的粘性土，在填充溶洞的围堰中填充的粘性土高度与溶洞洞顶标高相平。
[0006]所述的溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的进一步技术方案或是:所述溶洞填充式地质处理结构I是溶洞填充式地质处理结构IB，所述用于填充溶洞的围堰是由填充用片石构成的围堰b，填充的片石高度与溶洞洞顶标高相平。
[0007]所述的溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的更进一步技术方案是:构成止水帷幕之粘性土与水泥的混合物中，所述粘性土是其天然重度不小于17.5KN/m3、含水量不大于70%、PH值不小于4的粘性土，所述水泥是普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥之中的任意一种或多种，其各项性能指标不低于42.5#水泥;水泥的用量根据所填筑的填充用粘性土的用量计算确定，以重量计算，水泥用量不少于粘性土填土质量的20%。
[0008]相关的另一技术方案是:一种溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的施工方法，是在溶岩强发育施工场地形成上述的溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构对粧基础穿越溶洞的施工方法，其特征在于:该方法是采用将粘性土以及粘性土和水泥混合成的柔性材料填入地下溶洞中，形成溶洞填充式地质处理结构IA从而构成溶洞内防护体系，所述溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的施工方法包括以下步骤:
A、施工前的整体准备
Al、根据施工图纸对粧位或地下连续墙中心线进行测量，确定超前钻-即地质核查的位置；
A2、地质核查要逐粧进行粧位钻探，每个粧位或导向孔布置至少一个钻孔，钻探进入稳定基岩，深度不小于粧径的8?10倍；
A3、根据钻探结果，确定冲孔粧冲孔深度或地下连续墙入岩深度、溶洞的位置及溶洞的深度，持力层应满足粧底可稳定岩层厚度不得小于粧径的6?8倍；
B、制作溶洞填充式地质处理结构IA:
B1、制作围堰a:
将填充用粘性土填至溶洞顶标高，土方量按照超前钻孔详勘报告进行粗略计算，并在填充时统计填充粘性土总量;填充粘性土顶面标高的测量值要与冲孔粧深度的测量值相同，填筑完毕后应确认填筑高度是否与地质报告相符；
B2、填充袋装水泥、制作止水帷幕:
B21、抛填袋装水泥:水泥的掺填量根据所填筑的粘性土量计算确定，以重量计算，水泥用量不少于粘性土填土质量的20%;采用人工抛填的方式进行填充；
B22、采用孔底机械搅拌，将粘性土和水泥混合形成的混合物构成止水帷幕:
利用冲锤将粘性土和水泥充分冲拌均匀，每个溶洞的袋装水泥一次性充填完毕后再用冲锤进行冲拌，冲拌时间根据溶洞大小和填土量确定，不小于20min，不超过45min ；
B3、复冲入岩:在止水帷幕构成止水帷幕粧孔护壁结构以形成冲孔粧基岩溶洞处理结构:
B31、将粘性土与水泥冲拌均匀后，静置12h后方再进行复冲施工;复冲前先测量一次粧孔底部深度，即:溶洞处理完成后的深度;与地质勘查资料的洞顶深度相比较，确保填充物没过洞顶；
B32、冲孔:溶洞填充位置采用冲程为1-1.5m的小冲程冲装机和冲锤反复冲击，进入岩层后，采用冲程为2-4m的大冲程冲装机和冲锤低频率冲击。
[0009]相关的另一技术方案或是:一种溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的施工方法，是在溶岩强发育施工场地形成上述的溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构，对粧基础穿越溶洞的施工方法，其特征在于:该方法是采用将填充用片石以及粘性土和水泥混合成的柔性材料填入地下溶洞中，形成溶洞填充式地质处理结构IB从而构成溶洞内防护体系，所述溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的施工方法包括以下步骤:
A、施工前的整体准备 Al、根据施工图纸对粧位或地下连续墙中心线进行测量，确定超前钻-即地质核查的位置；
A2、地质核查要逐粧进行粧位钻探，每个粧位或导向孔布置至少一个钻孔，钻探进入稳定基岩，深度不小于粧径的8?10倍；
A3、根据钻探结果，确定冲孔粧冲孔深度或地下连续墙入岩深度、溶洞的位置及溶洞的深度，持力层应满足粧底可稳定岩层厚度不得小于粧径的6?8倍；
B、制作溶洞填充式地质处理结构IB:
B1、制作围堰b:
将填充用片石填至溶洞顶标高，石方量按照超前钻孔详勘报告进行粗略计算，并在填充时统计填充片石总量;填冲片石顶面标高的测量值要与冲孔粧深度的测量值相同，填筑完毕后应确认填筑高度是否与地质报告相符；
B2、分段填充形成止水帷幕:
B21、初次填充形成第I段止水帷幕:
B211、冲孔:在片石层顶部冲出4-8m的洞，为了保证孔壁不坍塌，冲孔深度不能大于10m，并采用间歇性注浆技术，保障孔壁安全；
B212、填充粘性土至孔洞内，并填充袋装水泥:
B213、采用孔底机械搅拌，将粘性土和水泥混合形成的混合物构成上段止水帷幕，具体施工如下:
利用冲锤将粘性土和水泥充分冲拌均匀，每个溶洞的袋装水泥一次性充填完毕后再用冲锤进行冲拌，冲拌时间根据溶洞大小和填土量确定，不小于20min，不超过45min ；
B22、二次填充形成第2段止水帷幕:
B221、二次冲孔:将粘性土与水泥冲拌均匀后，静置12h后方再进行复冲施工;复冲前先测量一次粧孔底部深度，即:溶洞处理完成后的深度;与地质勘查资料的洞顶深度相比较，确保填充物没过洞顶;复冲入更深的片石层，为了保障孔壁安全，每次进深不宜大于Sm;具体施工如下:溶洞填充位置采用冲程为1-1.5m的小冲程冲装机和冲锤反复冲击，进入片石层或岩层后，采用冲程为2-4m的大冲程冲装机和冲锤低频率冲击；
B222、清孔处理:对粧基础或地下连续墙的清孔处理方式分别如下:
对粧基础的处理:先采用碎石掏渣筒将大粒径的石块清理，再采用清孔处理后，才能进入下一步施工；
对地下连续墙的处理:地下连续墙槽段中，岩石或止水层冲碎后，先用成槽机将碎石块捞出，再采用清孔处理，才能进行下一步施工；
B223、再次填入粘性土和袋装水泥，填充粘性土至孔洞内到达上段止水帷幕处，并填充袋装水泥:
B224、采用孔底机械搅拌，将粘性土和水泥混合形成的混合物构成第2段止水帷幕，具体施工如下:
利用冲锤将粘性土和水泥充分冲拌均匀，每个溶洞的袋装水泥一次性充填完毕后再用冲锤进行冲拌，冲拌时间根据溶洞大小和填土量确定，不小于20min，不超过45min ；
B23、形成最下段止水帷幕:重复η次B22步骤，使其逐段填充止水帷幕，直至填至溶洞底部;形成构成具有2+η段止水帷幕;η的取值范围为:η为0、1