注浆在岩溶地基处理施工中的应用与效果

张勤武

(河南省第二建设集团有限公司，河南新乡 453002)

1 工程概况

1)登封2×600 MW电厂的地基为岩溶地质，地下分布大小溶洞和裂隙带，地基承载力很低，根据河南电力勘测设计院地质勘探结果和设计图纸要求，地质报告中的①，②层土要完全清除，浅层(－5.0 m～－7.0 m范围)的④5层土须挖除，溶洞须揭露，－12 m以上基底以下的④2，④3，④4层土及未揭露溶洞需注浆。

2)3号锅炉东西方向轴线区域为B0→B48，南北方向轴线区域为Ⓗ→，轴线尺寸为:48.0 m(东西向)×63.5 m(南北向)，锅炉基础设计底标高为－5.00 m(±0.00 m相当于黄海高程326.3 m)。

3)根据地质勘测报告:锅炉基坑侧壁土层从地表向下，一般依次为①杂填土、②粉质粘土、④5含碎石粉质粘土及④微风化白云质灰岩(局部地段为破碎带层④2，④3，④)。

4)为加快施工进度，－12.0 m以上基底以下无需揭露的溶洞、破碎带注浆可与清除锅炉基础底标高以下的④5层土和揭开溶洞等工作在不同的操作面同时开展，但对于上部为①，②层土及岩石破碎带而下部需注浆的区域，需先开挖到位，然后进行注浆，注浆完毕后方可换填毛石混凝土。

2 主要施工方法和工艺要求

2.1 测量定位

1)根据图纸设计要求，由技术人员用AutoCAD画出需进行地基处理部位的平面布置图，测量人员根据厂区坐标控制方格网投测出3号锅炉区域的控制轴线。

2)根据3号锅炉控制轴线和地基处理平面布置图在基底标示出(用石灰粉)需进行开挖及注浆区域边线。

2.2 注浆处理破碎带及有填充物溶洞

2.2.1 注浆孔布置

1)注浆作为本工程地基处理的辅助方式，分为重点注浆区域与非重点区域，对于重点注浆区采用梅花形(即正三角形)全区域布置注浆孔;对于非重点注浆区域，仅在图纸标识需要注浆处理的部位梅花形布置注浆孔，所有钻孔排距均为1.5 m。

2)注浆处理溶洞及岩层破碎带的最深处标高为－12.0 m，对于图纸设计中埋藏较浅的溶洞及破碎带，根据图示标高，钻孔穿透该层即可。

2.2.2 平面施工

平面施工分两序进行:Ⅰ序孔(帷幕孔)布置在外围一圈，首先施工，Ⅱ序孔均在帷幕内部，为固结灌浆孔，按序号顺序依次施工，而每一序施工按照由外向内的施工顺序进行。注浆孔钻孔孔径设计为90 mm，局部观测孔径设计为110 mm，下入注浆φ50 mm外套管。

2.3 注浆材料及配合比设计

1)按施工序次采用不同注浆材料，主要原材料有P.O32.5级水泥和水。

2)Ⅰ序孔(帷幕钻孔)配合比:纯水泥浆液，水灰比主要为1∶1，根据现场施工情况可适当调整。

3)Ⅱ序孔(固结灌浆钻孔)配合比:纯水泥浆液，水灰比主要为0.8∶1，根据现场施工情况可适当调整。

2.4 注浆段划分

1)注浆处理段一般为钻孔底至建筑物基础底，如果基础下为溶洞或需清除换填的点位，注浆段长度为基岩顶板至孔底。

2)根据场地岩土工程勘探资料和施工钻孔反映的实际情况，按照处理段高度划分注浆段，一般段长不超过6.0 m;如果实际处理高度超过6.0 m，则以6.0 m为一段进行分段注浆。

3)对于溶洞岩层，注浆段长度取值由溶洞尺寸大小决定。一般一个溶洞划分一段，冲洗后用导管从底部向上灌注。

4)由于勘察深度内无地下水，溶蚀程度不高，可采用全孔段注浆法。

2.5 注浆压力

Ⅰ序孔主要以帷幕填充为目的，注浆压力为0.2 MPa～0.4 MPa，Ⅱ序孔注浆压力控制在0.4 MPa～0.8 MPa。

2.6 注浆结束条件

在注浆段最大设计压力下，注入率小于1 L/min，各工序之间的施工时间间隔不小于24 h。

2.7 注浆关键技术要求

1)本工程选用150型地质钻机金刚石回转钻，开孔孔径为110 mm～130 mm，终孔孔径为90 mm，该设备能在钻孔过程中和成孔后自动彻底把孔内的沉渣清除干净。清孔完毕，预埋φ50 mm PVC管至孔底，由于该地质无地下水，则直接用稠水泥浆封至孔口。

2)压水试验。

在注浆施工前，每一个施工段和地质变化较大的地段，都要做压水试验，其目的是了解岩层渗透性，确定渗透系数K或渗透率Lu，从而判断该段岩溶的发育状况来指导施工。可根据岩层渗透率Lu值的变化判断注浆效果。

试验成果计算公式:Lu=Q/PL。

其中，Q为单位时间流量，L/min;P为压力值，MPa;L为过滤段长度，m。

3)注浆原理和注意事项。

本工程采用渗透法注浆，渗透法是浆液在一定压力作用下，深入土的空隙和岩石裂隙中，将空隙中的自由水和气体排挤出来，不改变土体结构原状和体积，浆液凝固后把土颗粒粘结在一起，有效地增加了土层的抗压强度和抗渗性能。

在正式注浆施工前要注浆试验，其目的是要检验封孔是否满足压力要求;确定浆液的配合比;测定同一配合比浆液在不同压力下的流量;检验注浆的可靠性和经济的合理性。

a.注浆分段:风化带及岩溶发育带，注浆段长度控制在4.0 m～5.0 m;溶洞注浆段长度控制在2.0 m～4.0 m，遇较大溶洞时可单独进行注浆而不考虑段长。特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于6.0 m。

b.较大溶洞注浆，在查明溶洞的充填类型和规模的情况下，采取如下的措施处理:溶洞内无充填物时，根据溶洞的大小，可采用泵入高流态混凝土、投入碎石再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施。溶洞内有充填物时，根据充填物类型、性能以及充填程序，可采用高压灌浆、高压喷射灌浆等措施。

c.选用自下而上分段注浆法，注浆按分序加密的原则进行。

d.射浆管距孔底不得大于50 cm。

e.注浆浆液有效扩散半径按表1选用。

表1 浆液有效扩散半径

注浆量可按下列公式计算:

其中，A为浆液损耗量，取1.2～1.5;R为浆液有效扩散半径，m;H为注浆段长，m;p为浆液充填系数，取0.8～0.9;n为岩体或土体孔隙率，取1%～5%。

f.注意事项:注浆过程中，如出现异常，应立即停止注浆，待查明原因进行处理并确认没有问题后再继续注浆。对注浆串孔、冒浆、漏浆等问题应采取下列措施处理:停止注浆进行封堵;减小压力，加浓浆液或采取间歇注浆;采用速凝浆。按照有关要求进行处理，并将处理方案报送监理工程师审批，注浆过程中应定时测记浆液密度。

4)注浆结束标准。

注浆段的进浆量小于1 L/min，由于现场施工条件及设备的局限性，无法准确测量灌浆流量，我们采取当压力达到规定要求时(如0.5 MPa)，立即关闭注浆机阀门，稳压10 min，如果在这10 min内压力不回落，或回落后压力满足控制要求而得到稳定状态，即可结束注浆。

3 注浆效果检验

1)施工中应经常抽检浆液的配比及主要性能指标，注浆过程中的压力控制、注浆的顺序等。

2)注浆施工结束后，应钻孔检查溶洞是否填满，破碎带是否填充密实，检查孔数为总量的2%～5%，不合格率不小于20%时应进行二次注浆，检验应在注浆结束后7 d进行(具体抽检数量及时间间隔根据现场实际情况结合监理工程师的指示确定)。

3)本工程地基注浆处理的检验标准应符合表2规定。

表2 注浆地基质量检验标准

4 结语

3号机组于2010年3月28日正式安装，2011年10月底投产运行，在锅炉本体安装过程中，每次加荷载后的沉降观测比对及投产运行3个月后的沉降累计数值，各基础沉降量均匀，沉降数值远远小于规范要求。该地基处理非常成功，该注浆技术适用于岩溶地质，施工方法简单，减少投入大量人工，且能够昼夜连续施工，有效地缩短了施工工期。

［1］河南省电力勘测设计院华润登封电厂二期工程《锅炉区域地基处理》蓝图(图册编号：F1592S-T0252)［Z］.

［2］河南省电力勘测设计院《岩土工程勘测报告(锅炉地段)》(图册编号：F1592S-G0101-01)［Z］.

［3］YSJ 211-92，注浆技术规程［S］.

［4］JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［5］施工图会审纪要(《锅炉区域地基处理图》)及设计交底［Z］.