浅谈贵阳机场岩溶地基处理中溶洞处理工艺研究

孙丽丽

摘要：贵州地处喀斯特地貌，以落水溶洞和隐伏溶洞处理最为困难，处理好落水洞和隐伏溶洞成为确保机场飞行安全的关键。本文主要对落水溶洞、漏斗溶洞、塌陷溶洞、隐伏溶洞的工艺进行研究，主要采用强夯、回填碎石反滤层、夯实、钻孔灌注高压混凝土等工艺，并通过固体体积率、钻心率、面波波速、地基承载力等多种检测手段进行检测，检测结果符合规范要求。通过对工后沉降分析，证明溶洞处理工艺具有良好的质量效果和经济效益。

关键词：机场工程;飞行区;落水洞;隐伏溶洞;强夯

Abstract： Guizhou is located in a karst landform， and it is most difficult to deal with sinkholes and concealed karst caves. Handling sinkholes and concealed karst caves has become the key to ensuring flight safety at the airport. This article mainly studies the technology of sinking caves， funnel caves， collapse caves， and concealed caves. It mainly adopts techniques such as dynamic compaction， backfilling of crushed stone filter layer， compaction， and drilling and pouring of high-pressure concrete. It is tested by various testing methods such as solid volume rate， drilling  rate， surface wave velocity， and foundation bearing capacity， and the test results meet the requirements of the specification. The post-construction settlement analysis proves that the cave treatment process has good quality effects and economic benefits.

0  引言

贵州地区机场工程地基处理中底部的溶洞最难发现，分布最广，隐蔽性好，难以在施工前发现。因此溶洞的处理成为机场工程施工成败的关键。因而确保岩溶地区机场工程地基处理的溶洞的稳定性和防治方案成为机场建设成败的关键。在施工中，判断岩溶形式、深度、顶板厚度以及针对不同的形式采取经济合理的溶洞处理措施，对确保机场建设安全、稳定具有重要的理论和实际意义。

1  工程概况

贵阳龙洞堡机场场区基岩为石灰岩、白云岩与泥质灰岩，土质状态垂直分布明显岩溶形态简单，主要以垂直和倾斜状为主，场区内揭露溶洞共135个，边坡区17处，土面区41处，道面区63处，边坡坡脚线外14处，落水溶洞3处，隐伏溶洞30处。经定性分析，多数溶洞顶板均不稳定，在强夯施工及填方荷载作用下，发生岩溶顶板塌陷的可能。因此岩溶稳定性问题是场区最突出问题。

2  技术难点

①处理溶洞后，面对地基处理后需要高填方回填，处理方法主要采用碎石回填形成反滤层、强夯、爆破破损顶层后回填、高压灌注低标号混凝土等工艺，而不采用钢筋砼盖板、洞体支撑或跨越等工艺。②机场飞行区对不同形式的溶洞处理方法及工艺不同;其中主要介绍落水洞、隐伏溶洞洞顶岩层厚度不同，处理工艺不同。针对隐伏溶洞洞内填充状态不同，处理工艺不同。③针对不同处理方法检测方法不同，主要检测方法固体体积率、复合地基承载力检测、砼取芯率、重型动力触探、波速测试。④溶洞的厚跨比对溶洞稳定性影响很大，顶板厚，埋藏深，对稳定有利，顶板薄，埋深浅，对稳定性不利。

3  溶洞处理工艺

3.1 塌陷、漏斗、洼地型溶洞工艺总结

①工艺流程。填料回填漏斗、塌陷、洼地→铺设1.5m厚垫层→强夯（两遍点夯，一遍满夯）→0.2m厚碎石→土工格室→土工布→0.2m厚碎石→碾压密实。②反滤层设置。强夯完成后，塌陷、漏斗、洼地型溶洞边界向外延伸5m均铺设一层土工格室并充填碎石，土工格室下层和土工布上层上各铺设0.2m厚的碎石作为土工布和土工室的保护层。保护层材料（含土工格室充填材料）为碎石，最大粒径应≤50mm，含泥量≤10%，保护层应碾压密实。③与其他地基处理范围重叠的处理。塌陷、漏斗、洼地型溶洞内存在需进行复合地基等其他工艺处理的地基时，应按其他工艺处理，其周边塌陷、洼地、漏斗溶洞处理后，一并设置上部反滤层。

3.2 落水洞工艺总结

①工艺流程：清除表土及松动岩石→扩大洞体直径→由粗到细分层填不同粒径碎石→强夯（两遍点夯，一遍满夯）→0.2m厚碎石→土工布→0.2m厚碎石→碾压密实。

②工艺处理描述：首先应清楚落水洞周边表土及松动岩石，同时扩大洞口直径，后分层填筑碎石，先填筑粗粒径碎石，后填筑細粒径碎石，逐级变换粒径大小形成反滤层，确保落水洞排水畅通，保证该区域地下水生态平衡。洞体直径大于2.5m的落水洞回填碎石的最大粒径40cm，洞体直径不大于2.5m的落水洞回填碎石的最大粒径20cm。回填后在落水洞范围内采用强夯1000kN·m能级处理。强夯后铺设一层土工布，土工布范围铺设范围落水洞边延伸5m范围，同时土工布的上下层分别增加0.2m碎石进行保护，碎石粒径要求不大于50mm，防止土工布破损。

3.3 隐伏溶洞工艺总结

3.3.1 溶洞顶板埋深深度小于等于2m的洞体

①工艺流程：清除溶洞洞顶表土等覆盖物→爆破破除洞体顶板→清除洞体内杂物→分层填筑碎石→强夯（两遍点夯，一遍满夯）→回填碎石→碾压密实。

②对溶洞顶板埋藏深度H？燮2m的洞体，采用清爆换填法进行处理。首先清除洞体覆盖层，采用爆破方法对洞体顶板进行破碎，清除顶板破碎物和洞体内充填物，分层回填块碎石进行强夯。强夯采用3000kN·m级单击夯击能量进行。

3.3.2 溶洞顶板埋深深度在大于2m的洞体，且洞体未充填或局部填充

①工艺流程：清除溶洞洞顶表土等覆盖物→钻孔→灌注低标号混凝土→回填碎石→碾压密实。②对埋藏大于2m的洞体，应查明溶洞洞体顶板厚度、洞体高度、洞体直径及填充状态等情况。对于未填充或者局部填充的采用钻洞灌注高压低标号混凝土的处理方式。对于全部填充的洞体，采用强夯法施工，对于洞顶埋藏深度为2-8m采用3000kN·m能级强夯处理，对于洞顶埋藏深度大于8m采用4000kN·m能级强夯处理。（图1）

4  检测标准

①塌陷、洼地、漏斗型溶洞强夯后检测合格，检测固体体积率在86-90%之间，符合设计要求大于83%的要求;最大加载值为440kN，经检测处理后的地基承载力特征值fk=259kPa，大于设计220kPa，满足设计及施工规范要求。②落水洞检测结果合格，分别对场区内落水洞进行检测，强夯处理及固体体积率检测符合设计及施工规范要求。③隐伏溶洞检测结果合格：对于灌注高压低强度混凝土的溶洞，混凝土取芯率达91.5-99%，大于设计要求砼取芯率不小于80%且并无明显掉钻的要求;重型动力触探N 63.5不小于14击，承载力特征值为560kPa，大于设计要求的350kPa。同时分别对RD239等12个隐伏溶洞进行波速检测，检测最大深度16m，等效剪切波速Vse为217.5-1083m/s，无明显空洞，根据声波检测频散曲线图和波长-功率坡面图分析结果满足设计和施工规范要求。（图2、图3）

5  结论

①机场地基处理中底部的溶洞最难发现，分布最广，隐蔽性好，难以在施工前发现。因此溶洞的处理成为机场工程施工成败的关键。②落水溶洞处理综合考虑排水、地下水畅通、回填后溶洞的稳定性等问题。处理方案中采用由粗到细填筑不同粒径碎石形成反滤层+碎石保护层+土工布+碎石保护层进行处理。既保证了飞行区工程质量，又保护了地下水流动的平衡。③隐伏溶洞根据埋深不同，顶板厚度不同采用不同处理方式，其中埋深浅采用清爆换填+强夯+碎石保护层+土工布+碎石保护层处理工艺。埋深较深，且溶洞未填充或局部填充，采用钻孔灌注高压低标号混凝土处理工艺。埋深较深，且溶洞全部填充，采用强夯处理工艺。④本项目主要采用的溶洞处理方式为强夯、钻孔灌注混凝土、由粗到细分层填筑碎石、铺筑土工布等方式进行溶洞处理，相对溶洞上部浇筑钢筋混凝土梁、梁板跨越等其他处理工艺成本低，稳定性好、保护环境等多方面优点。⑤对不同形式溶洞进行整体效果评价，通过对飞行区跑道和滑行道的12个沉降观测点数据进行分析结果如下：跑道的沉降观测点的工后沉降、工后差异沉降结果满足规范要求跑道在设计使用年限30年内工后沉降、工后差异沉降不宜大于0.2m、0.1%的要求，滑行道和垂直联络道的沉降观测点的工后沉降、工后差异沉降结果满足规范要求：在设计年限30年内工后沉降、工后差异沉降不宜大于0.3m、0.15%的要求，从沉降的角度证实本文处理方案可行。

参考文献：

[1]黄晓波，周立新，周虎鑫，姜爽.机场高填方地基下流水式溶洞处理试验研究[J].工程勘察，2016，10：28-31.

[2]尹利軍，高晓波，赵洪岩.岩溶地质隧道施工处理措施探讨[J].工程勘察，2009，37（11）：48-50.

[3]唐际宇，张勋胜，郭鹏，范波.昆明新机场航站楼山区岩溶地貌地基处理与施工[J].施工技术，2009：7-10.