基于灌填注浆法的溶洞地基处理研究

夏小兵

（中国华西企业有限公司广西分公司广西南宁　530000）

基于灌填注浆法的溶洞地基处理研究

夏小兵

（中国华西企业有限公司广西分公司广西南宁530000）

随着我国经济的不断发展，工程地层改良已经引起了相关部门的广泛关注，灌填注浆技术作为地下工程中地层改良的重要手段，其主要是将浆液注入到岩石的孔隙、裂隙或空洞中，浆液经扩散、凝固、硬化以减小岩土的渗透性，增加其强度和稳定性，达到岩土加固和堵水的目的。

建筑给排水施工；常见问题；预防措施；质量控制

1　前言

溶洞及岩石裂隙是工程施工过程中经常遇见的不良地质，特别是溶洞其施工难度更大，具有埋藏浅、发育快、顶板强度低等特点，对建筑物地基稳定性影响极大。实际施工过程中首先应该查明岩洞的形状大小、分布规律和水文地质条件，做到统筹兼顾，未雨绸缪。与其他地基处理工艺相比较，灌填注浆技术具有施工设备少，工艺简单，可形成永久性封水帷幕，改善支护工作条件的优点[1]。笔者根据多年的工作经验，根据具体实例，首先讲述了灌填注浆的方案选择，然后讲述了具体施工工艺，具有一定的现实意义和参考价值。

2　工程概述

某建筑规划设计6层，采用钢筋混凝土框架结构，建筑物基底压力为200kPa，位于隐伏岩溶分布区，原始地貌为山前剥蚀残丘，地形起伏多变，地基土主要由杂填土、第四系坡积粉质粘土及寒武系、震旦系的基岩组成，场地地下水为基岩裂隙水，水位埋深3.20～4.80m，地下水稳定水位标高101.41～102.87m。本工程地质勘测过程中发现大量溶洞和强溶蚀带，溶洞发育形状多沿裂缝面方向呈现不规则椭圆状，以竖向发育为主，所以在采用灌填注浆法施工过程中要特别注意施工工艺。

3　灌填注浆方案选择

注浆法的分类方法很多，可以按注浆时间、浆液注入形态、浆液材料类型、被注浆的岩土类别和注浆的目的进行分类。按浆液注入形态，注浆施工可分为：渗透注浆、割裂注浆、压密注浆和充填注浆。经过实地勘测，本工程地质钻孔见洞率为52%，溶洞线溶率8%。经过分析比较采用静压化学灌浆法，以梅花形方式布置注浆孔。具体情况如图1所示。

如图1所示，注浆孔孔距为3.0m，排距为2.6m，孔深20m，按照Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ顺序进行施工。注浆方式采用自上而下的分段注浆施工工序，每一段长度为5m，可以根据实际情况进行必要的缩短和加长。本工程采用水泥浆作为注浆材料，可适当加入粉煤灰和添加剂，注浆终压采用1.5倍静水压力，浆液浓度逐级变换，达到规定压力后维持20～30min的时间[2]。

图1　注浆孔平面布置示意图

4　灌填注浆施工工艺

4.1施工前准备工作

灌填注浆施工之前要对溶洞进行预处理，保证加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并且提升溶洞强度到20MPa以上，杜绝出现泥浆流失、流砂及坍孔等情况的现象，保证施工顺利进行。施工前准备工作主要指施工材料和施工设备的准备工作，本工程需要的施工设备包括：BW250泥浆泵、BW150泥浆泵、100型钻机、泥浆搅拌机、贮浆槽、高压灌浆管及其配件。本工程施工材料主要指注浆材料，其应该选择粘度低、流动性好；具有可调节控制的凝胶时间；结石率高、强度大、抗渗透性强；稳定性好；价格低廉、来源富足，并且是不污染环境、对人体无害的物质。本工程采用普通硅酸盐水泥（普通水泥）和矿渣硅酸盐水泥。水泥为颗粒性材料，水泥浆属悬浊液。而近年来出现的细水泥浆，可在粒径为0.2mm的中砂和裂隙宽为0.1mm的岩层中使用。

4.2测量放线和钻孔

测量放线要根据施工图给定的尺寸进行放样，使用经纬仪确定轴线方向，钢尺量距确定孔位，保证孔位偏差不大于5cm。测量放线应该经过监理工程师的同意之后才能进行实际钻孔。钻孔岩层内的注浆孔全部取芯钻进，取芯率在坚硬的岩层中应达到80～90%，在破碎岩层中应为70%。岩层中钻孔的冲洗液以清水为主，如岩石破碎、塌孔严重，可酌情采用稀泥浆作循环液。注浆钻孔的时候，要考虑岩层倾角、岩性变化和操作等因素，钻孔的允许偏斜率与注浆深度及受注岩层的裂隙状况有关，保证钻孔质量和施工工序有序进行。一般钻孔偏斜率控制在0.5%以内，当注浆深度超过500m，配合采取一些保证施工质量的其它措施，偏斜率可适当放宽到1%以内。注浆孔在开口处一般安设6～10m长的孔口管，以防止通过厚度较大冲积层可能出现的塌孔。孔口管在钻孔时起导向作用，注浆时用以安设孔口封闭装置、防止跑浆。厚表土层以下的裂隙岩层注浆的注浆孔，通过表土之后，应安设注浆套管。套管与孔壁之间，充填速凝水泥固定[3]。

4.3设备安装和简易水压试验

设备安装主要指安装注浆泵、搅拌机、浆液配制设施以及各种管路和仪表，并且进行耐压试压和运转试验，要求各种管路能承受1.2倍的注浆终压，而不破裂和漏损。钻孔完成之后，要下放安装注浆管、止浆塞以及混合器等设备。注浆管的下孔施工应该根据止浆深度确定，本工程采用双管止浆塞施工方法，浆塞则同外管一起下放，待外管下完，再下内管。当止浆塞和注浆管都下放至预定位置以后，连接孔口管并实现止浆装置的配置。压水试验主要目的是检查止浆管头并着重检查止浆塞的止浆效果，并且可以冲洗残留在孔底，或粘滞在孔壁的岩粉或杂物。压水试验采用从孔底向孔外的顺序进行，水压为80%注浆压力，首先用注浆泵压注清水，其流量由小逐渐加大。注浆压力控制在比预计采取的注浆终压高0.5MPa。一般压水时间为10～20min，每5min测读一次压入流量，在破碎或大裂隙岩石中，可缩短压水时间。注浆孔注浆之后，可再作压水试验。注浆前后试验所得吸水量资料，是检验注浆效果的一个依据。

4.4配制浆液、注浆施工及效果检查

本工程采用水泥浆作为注浆材料，为了进一步增加注浆材料的性能，可以加入适当的添加剂，制成水泥-水玻璃浆液，比如性能良好的CS浆液，其加入酸、酸性盐及一些有机化合物，能够大大缩短凝胶时间短，提高结石体强度。本工程使用的注浆材料的高速搅拌时间不少于30s，普通搅拌不少于3min。注浆孔的钻进工作与注浆工作，通常采取分组施工作业。其中最先注的孔，可兼作注浆质量的中检和终检孔。采取这样间隔孔交替施工，开展渐进检查的方法，能合理使用注浆设备并及时调整注浆参数。本工程采用自上而下的分段式注浆施工工艺，从地面开始，自上而下钻一段孔，注一段浆，在同一段内先钻孔、后注浆。每注一段后继续下延钻孔与注浆如此交替进行，直到设计的最终注浆深度，然后再由下而上进行复注。它的优点是由于上段先注好浆，有效地控制了下段注浆时的浆液上冒。注浆初期，孔的吸浆量大，应利用双液浆凝胶时间的可控制性和结石率高的特点，控制浆液的扩散范围，达到减少材科消耗和提高堵水效果的目的。本工程中采用双管式止浆塞，其外管固定于孔口并撑住上托盘形成支架，用上提内管的办法挤压止浆胶塞，达到封隔钻孔的目的。内管和外管可用以输送不同的两种浆液。两液在止浆塞下口处混合，形成双液注浆。施工过程中如果发生异常现象立即停止注浆，并且查明原因，坚决杜绝出现穿孔、冒浆、漏浆等现象的发生，并且在注浆过程中严密监视记录浆液密度。

4.5注浆效果监测

注浆效果监测需要监理工程师同业主施工单位共同确定，保证检查孔数量满足设计要求，并且在注浆14d之后进行检查。质量检查采用测试岩体波速和弹性模量、压水试验进行确定。注浆效果要保证加固区没有空洞，不会出现掉钻情况，钻探过程中回水正常，压水试验0.5MPa压力下透水率q<10Lu。注浆结束2周之后，采用物探方法进行波速测试，评价注浆效果。

5　结语

灌填注浆发是一项建设性、系统化的工作，需要企业各个部门相互配合，在保证施工质量的同时，提高施工效率。笔者坚信随着新技术和新工艺的不断涌现，溶洞地基处理技术必将更加高效。

[1]中国水电七局.四川省雅砻江锦屏一级水电站拱坝基础软弱岩带化学灌浆试验化学灌浆施工总结[Z].2014，02：200.

[2]王中美，丁坚平，刘世喜，等.化学灌浆在贵州岩溶山区滑坡治理中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，2013，19（1）：40～43.

[3]向远华，沈捍明.岩溶处理钻孔施工技术初探[J].长沙铁道学院学报，2012，18（1）：31～34.

TU472

A

1673-0038（2015）09-0064-02

2015-2-10

夏小兵（1973-），男，助理工程师，二级建造师，大学专科，主要从事工程管理工作。