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摘要：注浆法处理岩溶地基是一种较新型的施工工艺，能有效的提高桩端岩石地基承载力，但如何进行检测及评定仍然处于探讨与研究阶段，本文结合工程实践，对岩溶处理效果检测方法做了系统的分析与探讨，得出了一套切实可行的判定依据，为今后类似工程提供重要的借鉴及应用。
关键词:桩底注浆岩溶地基承载力效果分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况：
湘桂铁路柳州至南宁段扩能改造工程,红水河双线特大桥，位于来宾市南东向红水河上，距离原湘桂铁路东侧20～400m，里程为DIK603+435.558～DIK605+686.286，长2250.728m。红水河双线特大桥共设62个墩台，除30号墩采用扩大基础外，其余桥墩均采用钻孔桩基础，钻孔桩径为1.25m、1.50m、2.20m三种。红水河双线特大桥位属桂中覆盖型波状岩溶平原，基岩漫滩发育，形成侵蚀深槽，并横穿一系列南北向斜（合山向斜、来宾向斜、石龙向斜），形成沿北东及北西两组“X”状断裂发育，地质条件极为复杂。
根据地质勘查资料显示，岩溶形成了越远离红水河越发育的趋势。如近红水河边的21号～28号墩下，钻孔揭露深度达45m内，只在顶部硅质层与灰岩接触处发育有一层1～3m，多为1.0m的充填溶洞；往北在11号~16号墩下，溶洞多集中发育在埋深25m内，洞高大多小于3m，多充填；再往北从0号~8号墩下，是整个场地内岩溶最发育地段。一者最深溶洞埋深达70多米，二者穿过硅质层进入灰岩中即有溶洞，并在70m深度内形成串珠状发育趋势，平面上发育宽度达262m。
2、处理要求：
1）对于2#、5#、9#、10#墩处理要求：桩底以下8m范围内空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理。
2）对于8#桥墩基桩桩身穿过的所有溶洞及桩底8m范围内的空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理。
3）对于51#桥墩处理要求：桩底以下8m范围内空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理，另5号桩穿过强风化层<6-W3>层44.82～41.12m标高段进行压浆处理。
4）其中强风化层<6-W3>地层进行压浆处理后要抽芯检查，处理后的地层检测承载力不得小于600kpa。
3、施工过程概述：
结合红水河双线特大桥岩溶地基发育特征，我们确定对不同的施工阶段采用不同的施工技术，确定采用高压旋喷冲洗溶洞内淤泥，以静压注浆加化学注浆为主的施工方案。
注浆孔布置在桩圈内侧，三个孔成等边三角形分布，桩基直径为1.50 m时孔距1.20m，桩基直径为1.25 m时孔距1.00m，注浆孔深为桩底标高下8米。
4、处理效果检测与评定：
灌浆的目的主要是抑制溶洞的进一步发展，并对溶洞造成的不良地基进行加固处理，减少不良地基的危害。目前对灌浆效果的检测一般有如下几种方法：压水试验、动力触探、物探扫描、抽芯检测、标准贯入试验等。压水试验主要是检查溶洞灌浆的整体效果，主要察看是否已经完全封堵漏水通道和溶洞的连通情况；物探扫描也主要是对溶洞充填情况进行大致的判断；而动力触探和标准贯入试验主要检查灌浆后地基的承载力，但由于检测地基位于桩底以下，一般深度较大，不便操作；抽芯检测主要是查看灌浆的效果，并可以做无侧限抗压强度，但只是对抽芯孔局部的反应，且对于强度较低的介质，抽芯并不能反映本体的基本物理性能，所以抽芯检测不能反映地基的整体承载力。根据这些检测方法所能反应的特征情况及局限性，所以要完全反应地质情况，必须把多种检测方法相结合，进行综合评价。
4.1压水试验
压水试验，即钻孔压水试验，它是一种在钻孔内进行的岩体原位渗透试验。它的主要任务是测定岩体的透水性，为灌浆工程的设计、施工和质量检验提供基本资料。因此，在岩溶地区对溶洞进行灌浆处理后，通过压水试验的铝容值，能够对岩体原始渗透能力有较好的评估，而岩体的渗透能力就反应了岩溶地段的溶蚀空洞、溶洞连接通道等的充填情况。
本工程地质情况复杂、岩溶发育强烈、存在大量溶隙、溶沟、溶槽等的不规则的岩溶地质，并且大部分溶洞都是相互贯通的，所以，注浆效果通过压水试验检查，可以较好的反应复杂岩溶灌浆充填情况。本工程在第一阶段注浆完毕后做压水试验检查的结果如表一，大部分孔压水试验的透水率＜0.5Lu，透水率是灌浆压力、注浆段长、压入流量的一个综合反应，由透水率可以看出大的漏水通道、和相互连通的溶蚀裂隙经过第一阶段处理后基本被封堵。
4.2抽芯檢测
根据中国工程建设标准化委员会标准《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:1988)，钻芯法检测主要用于对试块抗压强度的测试结果有怀疑时等情况。混凝土强度等级低于C10的结构，不宜采用钻芯法检测。国内外的经验都证明，钻孔取芯试样的抗压强度只有实际抗压强度的50%～80%，而且离散性很大，因此仅依据钻孔取芯试件的抗压强度达到设计指标是不切实际的。参考这种观点，我们认为对于含有大量破碎岩体和溶蚀的不规则的岩体，或者含有少量粘土、碎石等充填物的溶洞，地基承载力达到600KPa，不宜采用抽芯柱体的无侧限抗压强度来表征，抽芯做无侧限抗压是一维受力模型，它不能如实的反应破碎岩体和受到周围较强约束的溶洞充填物的真实三维承载力。抽芯检测可以作为一种辅助检测手段，查看浆液的充填情况，但不能作为唯一的检测方法来表征并判定灌浆的效果是否达到设计要求，而应该考虑地基的整体三维承载力。溶洞灌浆采用抽芯检测主要存在以下问题：①芯样无侧限抗压强度不能真实反应地层的三维承载力；②抽芯过程会破坏充填在破碎带、薄层裂隙、溶蚀孔隙以及部分充填在溶洞的水泥填充物，因为这些部位本身容纳的水泥固结体就很少，水泥固结体又是脆性体，因此抽芯不能反应这些部位的充填情况，更不能反应这些部位的承载力；③抽芯只是局部的反应，不能代表整体。
通过钻孔取芯可以直观判断溶洞挤密及填充置换情况，可以通过土工试验对溶洞处理后的岩土性质做综合分析，进而判断相应深度的地基承载力（详见《桩基工程手册》），对完整的水泥结石体块可以做无侧限抗压强度试验，换算地基承载力。
4.3物探扫描
探地雷达（GPR）是用高频无线电波来确定介质内部物质分布规律的一种地球物理方法。基本原理是基于高频电磁波理论，地质雷达向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲（几十兆Hz至上千兆Hz），电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时即产生反射或散射，地质雷达接收并记录这些信号，再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的分布情况。若均匀地质条件电磁波应该为平行直线，由于地质不均匀会出现电磁波起伏、中断、错位等现象。若电磁脉冲遇到空溶洞，会出现较强的反射，显示为强振幅，形成密集的传播曲线，这是因为电磁波不会发生吸收衰减，会随着溶洞的不规则出现较大的起伏、密集或中断。若周围出现密集起伏曲线，而中间出现较大的衰减，则基本可以认为含有软弱充填物，正是软弱的充填物导致电磁波出现较大的衰减。本工程在第一阶段注浆完成后，通过物探扫描与取芯勘探资料做了综合对比分析。
4.3.1 5#墩物探情况
原勘探资料显示：5#桩在桩底至57m范围内未出现溶洞；6#桩桩底以下48.12～51.62出现溶洞。
5#墩在5#、6#桩中心进行的钻孔探测，物探报告揭示，在测线位置深度从0～40m的地方，可见整体相对均匀的电磁波，表明这一块地质条件较好，不存在明显的软弱区域，且不同区域都有水泥充填。靠近5#桩的一侧，在45m左右出现了较密集的曲线区，这表明存在溶洞，靠近6#桩的一侧，在45～50m左右也出现了非常密集的曲线区，说明溶洞较发育，可能溶洞之间相互已连通，基本可以这样认为在5#和6#桩下面45m左右岩溶较发育，且相互连通。并且部分溶洞含有软弱充填物，同时图像还表明，在50m左右的溶洞发育区，存在大量的水泥充填物。物探图像显示的溶洞基本与原详勘反映的地质情况一致。
4.3.2 8#墩物探情况
原勘探资料显示：8#桩桩底以下36.33～37.02m，38.82～39.42m，,47.42～64.46m出现溶洞；10#桩桩底以下30.49～35.39m，39.68～46.59m出现溶洞。
8#墩在8#、10#桩中心进行的钻孔探测，物探报告揭示，8#桩在36～37m出现了较密集的曲线区，在38～40m出现了较密集的曲线区，这表明存在溶洞，且在38～40m的溶洞区有较明显的水泥充填区。10#桩在30～35m之间也出现了非常密集的曲线区，说明存在溶洞，在35m以下物探没有继续，但从图上可以看出35m以下仍存在大量溶洞发育段，并且溶洞含有软弱充填物。物探图像显示的溶洞基本与原详勘反映的地质情况一致。
4.3.3 9#墩物探情况
原勘探资料显示：1#桩和6#桩未出现溶洞。钻孔显示：36.15～38存在溶洞，且充填流塑状粘土。9#墩在1#、6#桩中心进行的钻孔探测，物探报告揭示，1#桩下部基本不存在溶洞，只有部分裂隙和破碎带存在。6#桩在35～37m之间也出现了非常密集的曲线区，说明存在溶洞，且溶洞含有软弱充填物。物探图像显示的溶洞基本与钻孔反映的地质情况一致。
4.3.4 10#墩物探情况
原勘探资料显示：6#桩桩底以下30.84～32.24m，32.96～33.36m，38.58～39.28m出现溶洞；7#桩桩底以下23.16～27.15m，44.00～44.60m，51.50～56.18m出现溶洞。钻孔显示：6#桩桩底以下38～42m出现岩石碎屑和水泥碎块，40～44m，出现粘土的溶洞；7#桩桩底以下36～37m出现含充填物的溶洞，39～44m出现含水泥柱状物。10#墩在距6#、7#桩中心约1.2m处进行的钻孔探测，物探报告揭示，6#桩在31～33m出现了溶洞迹象，在40～44m出现了稍密集的曲线区，且显示存在含有软弱充填物的溶洞。7#桩在35～36m之间也出现了水泥充填区，在39～44m出現了大片含有水泥充填物溶洞区，这与钻孔时在该段抽到完整水泥芯样相符。由于10#墩的物探钻孔和钻孔及原详勘孔不在同一位置，所以出现部分差别。
综上所述，通过比较原详勘孔资料、施工钻孔资料与第三方提供的物探资料，可见物探资料能够非常真实的反映出地层的实际情况，是一种评价岩溶处理效果的有力依据。
本工程桥梁桩底岩溶处理采用两阶段间歇反复注浆，第二阶段为加强巩固阶段，以第一阶段检测结果为依据，进行再次加强补充灌注。检测评定办法采用压水试验、物探扫描对设计所需处理段落的填充挤密程度进行全方位的判断评估，再依据钻孔取芯、土工试验及抗压强度试验对溶洞内充填物的力学性质进行判定，最后综合比较分析，专家评审，本工程注浆效果满足设计要求，能够达到所需地基承载力。
参考文献
[1]《铁路工程土工试验规程》（TB 10102—2010 J1135—2010）.北京：中国铁道出版社，2011
[2]《铁路工程不良地质勘察规程》（TB 10027—2001 J125—2001）.北京：中国铁道出版社，2001
[3]《铁路工程水质分析规程》（TB 10104—2003 J263—2003）.北京：中国铁道出版社，2003
[4]桩基工程手册编写委员会.《桩基工程手册》[M],北京：中国建筑工业出版社，1995
[5]铁路第一勘察设计院主编.《铁路工程地质手册》.北京：中国铁道出版社，1999
关键词:桩底注浆岩溶地基承载力效果分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况：
湘桂铁路柳州至南宁段扩能改造工程,红水河双线特大桥，位于来宾市南东向红水河上，距离原湘桂铁路东侧20～400m，里程为DIK603+435.558～DIK605+686.286，长2250.728m。红水河双线特大桥共设62个墩台，除30号墩采用扩大基础外，其余桥墩均采用钻孔桩基础，钻孔桩径为1.25m、1.50m、2.20m三种。红水河双线特大桥位属桂中覆盖型波状岩溶平原，基岩漫滩发育，形成侵蚀深槽，并横穿一系列南北向斜（合山向斜、来宾向斜、石龙向斜），形成沿北东及北西两组“X”状断裂发育，地质条件极为复杂。
根据地质勘查资料显示，岩溶形成了越远离红水河越发育的趋势。如近红水河边的21号～28号墩下，钻孔揭露深度达45m内，只在顶部硅质层与灰岩接触处发育有一层1～3m，多为1.0m的充填溶洞；往北在11号~16号墩下，溶洞多集中发育在埋深25m内，洞高大多小于3m，多充填；再往北从0号~8号墩下，是整个场地内岩溶最发育地段。一者最深溶洞埋深达70多米，二者穿过硅质层进入灰岩中即有溶洞，并在70m深度内形成串珠状发育趋势，平面上发育宽度达262m。
2、处理要求：
1）对于2#、5#、9#、10#墩处理要求：桩底以下8m范围内空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理。
2）对于8#桥墩基桩桩身穿过的所有溶洞及桩底8m范围内的空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理。
3）对于51#桥墩处理要求：桩底以下8m范围内空溶洞、有填充溶洞及强风化层<6-W3>地层进行压浆处理，另5号桩穿过强风化层<6-W3>层44.82～41.12m标高段进行压浆处理。
4）其中强风化层<6-W3>地层进行压浆处理后要抽芯检查，处理后的地层检测承载力不得小于600kpa。
3、施工过程概述：
结合红水河双线特大桥岩溶地基发育特征，我们确定对不同的施工阶段采用不同的施工技术，确定采用高压旋喷冲洗溶洞内淤泥，以静压注浆加化学注浆为主的施工方案。
注浆孔布置在桩圈内侧，三个孔成等边三角形分布，桩基直径为1.50 m时孔距1.20m，桩基直径为1.25 m时孔距1.00m，注浆孔深为桩底标高下8米。
4、处理效果检测与评定：
灌浆的目的主要是抑制溶洞的进一步发展，并对溶洞造成的不良地基进行加固处理，减少不良地基的危害。目前对灌浆效果的检测一般有如下几种方法：压水试验、动力触探、物探扫描、抽芯检测、标准贯入试验等。压水试验主要是检查溶洞灌浆的整体效果，主要察看是否已经完全封堵漏水通道和溶洞的连通情况；物探扫描也主要是对溶洞充填情况进行大致的判断；而动力触探和标准贯入试验主要检查灌浆后地基的承载力，但由于检测地基位于桩底以下，一般深度较大，不便操作；抽芯检测主要是查看灌浆的效果，并可以做无侧限抗压强度，但只是对抽芯孔局部的反应，且对于强度较低的介质，抽芯并不能反映本体的基本物理性能，所以抽芯检测不能反映地基的整体承载力。根据这些检测方法所能反应的特征情况及局限性，所以要完全反应地质情况，必须把多种检测方法相结合，进行综合评价。
4.1压水试验
压水试验，即钻孔压水试验，它是一种在钻孔内进行的岩体原位渗透试验。它的主要任务是测定岩体的透水性，为灌浆工程的设计、施工和质量检验提供基本资料。因此，在岩溶地区对溶洞进行灌浆处理后，通过压水试验的铝容值，能够对岩体原始渗透能力有较好的评估，而岩体的渗透能力就反应了岩溶地段的溶蚀空洞、溶洞连接通道等的充填情况。
本工程地质情况复杂、岩溶发育强烈、存在大量溶隙、溶沟、溶槽等的不规则的岩溶地质，并且大部分溶洞都是相互贯通的，所以，注浆效果通过压水试验检查，可以较好的反应复杂岩溶灌浆充填情况。本工程在第一阶段注浆完毕后做压水试验检查的结果如表一，大部分孔压水试验的透水率＜0.5Lu，透水率是灌浆压力、注浆段长、压入流量的一个综合反应，由透水率可以看出大的漏水通道、和相互连通的溶蚀裂隙经过第一阶段处理后基本被封堵。
4.2抽芯檢测
根据中国工程建设标准化委员会标准《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(CECS03:1988)，钻芯法检测主要用于对试块抗压强度的测试结果有怀疑时等情况。混凝土强度等级低于C10的结构，不宜采用钻芯法检测。国内外的经验都证明，钻孔取芯试样的抗压强度只有实际抗压强度的50%～80%，而且离散性很大，因此仅依据钻孔取芯试件的抗压强度达到设计指标是不切实际的。参考这种观点，我们认为对于含有大量破碎岩体和溶蚀的不规则的岩体，或者含有少量粘土、碎石等充填物的溶洞，地基承载力达到600KPa，不宜采用抽芯柱体的无侧限抗压强度来表征，抽芯做无侧限抗压是一维受力模型，它不能如实的反应破碎岩体和受到周围较强约束的溶洞充填物的真实三维承载力。抽芯检测可以作为一种辅助检测手段，查看浆液的充填情况，但不能作为唯一的检测方法来表征并判定灌浆的效果是否达到设计要求，而应该考虑地基的整体三维承载力。溶洞灌浆采用抽芯检测主要存在以下问题：①芯样无侧限抗压强度不能真实反应地层的三维承载力；②抽芯过程会破坏充填在破碎带、薄层裂隙、溶蚀孔隙以及部分充填在溶洞的水泥填充物，因为这些部位本身容纳的水泥固结体就很少，水泥固结体又是脆性体，因此抽芯不能反应这些部位的充填情况，更不能反应这些部位的承载力；③抽芯只是局部的反应，不能代表整体。
通过钻孔取芯可以直观判断溶洞挤密及填充置换情况，可以通过土工试验对溶洞处理后的岩土性质做综合分析，进而判断相应深度的地基承载力（详见《桩基工程手册》），对完整的水泥结石体块可以做无侧限抗压强度试验，换算地基承载力。
4.3物探扫描
探地雷达（GPR）是用高频无线电波来确定介质内部物质分布规律的一种地球物理方法。基本原理是基于高频电磁波理论，地质雷达向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲（几十兆Hz至上千兆Hz），电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时即产生反射或散射，地质雷达接收并记录这些信号，再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的分布情况。若均匀地质条件电磁波应该为平行直线，由于地质不均匀会出现电磁波起伏、中断、错位等现象。若电磁脉冲遇到空溶洞，会出现较强的反射，显示为强振幅，形成密集的传播曲线，这是因为电磁波不会发生吸收衰减，会随着溶洞的不规则出现较大的起伏、密集或中断。若周围出现密集起伏曲线，而中间出现较大的衰减，则基本可以认为含有软弱充填物，正是软弱的充填物导致电磁波出现较大的衰减。本工程在第一阶段注浆完成后，通过物探扫描与取芯勘探资料做了综合对比分析。
4.3.1 5#墩物探情况
原勘探资料显示：5#桩在桩底至57m范围内未出现溶洞；6#桩桩底以下48.12～51.62出现溶洞。
5#墩在5#、6#桩中心进行的钻孔探测，物探报告揭示，在测线位置深度从0～40m的地方，可见整体相对均匀的电磁波，表明这一块地质条件较好，不存在明显的软弱区域，且不同区域都有水泥充填。靠近5#桩的一侧，在45m左右出现了较密集的曲线区，这表明存在溶洞，靠近6#桩的一侧，在45～50m左右也出现了非常密集的曲线区，说明溶洞较发育，可能溶洞之间相互已连通，基本可以这样认为在5#和6#桩下面45m左右岩溶较发育，且相互连通。并且部分溶洞含有软弱充填物，同时图像还表明，在50m左右的溶洞发育区，存在大量的水泥充填物。物探图像显示的溶洞基本与原详勘反映的地质情况一致。
4.3.2 8#墩物探情况
原勘探资料显示：8#桩桩底以下36.33～37.02m，38.82～39.42m，,47.42～64.46m出现溶洞；10#桩桩底以下30.49～35.39m，39.68～46.59m出现溶洞。
8#墩在8#、10#桩中心进行的钻孔探测，物探报告揭示，8#桩在36～37m出现了较密集的曲线区，在38～40m出现了较密集的曲线区，这表明存在溶洞，且在38～40m的溶洞区有较明显的水泥充填区。10#桩在30～35m之间也出现了非常密集的曲线区，说明存在溶洞，在35m以下物探没有继续，但从图上可以看出35m以下仍存在大量溶洞发育段，并且溶洞含有软弱充填物。物探图像显示的溶洞基本与原详勘反映的地质情况一致。
4.3.3 9#墩物探情况
原勘探资料显示：1#桩和6#桩未出现溶洞。钻孔显示：36.15～38存在溶洞，且充填流塑状粘土。9#墩在1#、6#桩中心进行的钻孔探测，物探报告揭示，1#桩下部基本不存在溶洞，只有部分裂隙和破碎带存在。6#桩在35～37m之间也出现了非常密集的曲线区，说明存在溶洞，且溶洞含有软弱充填物。物探图像显示的溶洞基本与钻孔反映的地质情况一致。
4.3.4 10#墩物探情况
原勘探资料显示：6#桩桩底以下30.84～32.24m，32.96～33.36m，38.58～39.28m出现溶洞；7#桩桩底以下23.16～27.15m，44.00～44.60m，51.50～56.18m出现溶洞。钻孔显示：6#桩桩底以下38～42m出现岩石碎屑和水泥碎块，40～44m，出现粘土的溶洞；7#桩桩底以下36～37m出现含充填物的溶洞，39～44m出现含水泥柱状物。10#墩在距6#、7#桩中心约1.2m处进行的钻孔探测，物探报告揭示，6#桩在31～33m出现了溶洞迹象，在40～44m出现了稍密集的曲线区，且显示存在含有软弱充填物的溶洞。7#桩在35～36m之间也出现了水泥充填区，在39～44m出現了大片含有水泥充填物溶洞区，这与钻孔时在该段抽到完整水泥芯样相符。由于10#墩的物探钻孔和钻孔及原详勘孔不在同一位置，所以出现部分差别。
综上所述，通过比较原详勘孔资料、施工钻孔资料与第三方提供的物探资料，可见物探资料能够非常真实的反映出地层的实际情况，是一种评价岩溶处理效果的有力依据。
本工程桥梁桩底岩溶处理采用两阶段间歇反复注浆，第二阶段为加强巩固阶段，以第一阶段检测结果为依据，进行再次加强补充灌注。检测评定办法采用压水试验、物探扫描对设计所需处理段落的填充挤密程度进行全方位的判断评估，再依据钻孔取芯、土工试验及抗压强度试验对溶洞内充填物的力学性质进行判定，最后综合比较分析，专家评审，本工程注浆效果满足设计要求，能够达到所需地基承载力。
参考文献
[1]《铁路工程土工试验规程》（TB 10102—2010 J1135—2010）.北京：中国铁道出版社，2011
[2]《铁路工程不良地质勘察规程》（TB 10027—2001 J125—2001）.北京：中国铁道出版社，2001
[3]《铁路工程水质分析规程》（TB 10104—2003 J263—2003）.北京：中国铁道出版社，2003
[4]桩基工程手册编写委员会.《桩基工程手册》[M],北京：中国建筑工业出版社，1995
[5]铁路第一勘察设计院主编.《铁路工程地质手册》.北京：中国铁道出版社，1999