灌浆技术在溶洞处理中的应用

伍梦祥

（广州医科大学附属第一医院，广东 广州 510120）

近年来，为保障与改善民生，国家实施了一系列的惠民工程，比如水利水电工程、高速公路、铁路工程，这些项目都属于重大基础设施项目，其工程建设的难度相对较大，对于工程技术的要求较高。在很多工程项目中，溶洞的存在严重制约了工程项目的顺利进行，在此情况下，必须克服溶洞对工程产生的不利影响，应用灌浆技术有助于保障工程的抗渗性与稳定性，使得工程建设质量能够达到质量标准，发挥工程的经济与社会价值。

1 工程概况

广州呼吸中心项目地处广州市荔湾区大坦沙桥中路，整个建筑面积达217158m²。项目被规划二路划分为东、西两个地块，其中西地块设置门诊楼、医技住院楼，东地块为国家重点实验室、学术科研楼、学术交流中心，东西两地块于3～5层设连廊跨越规划二路相连。住院楼与门诊楼下面为2层地下室，基坑深度在16m以上，为深基坑工程；国家重点实验室与学术科研楼地下室基坑深度略深一些，达到了16.6m。基于该工程区域内地形地势的特殊性，灌注桩基础更为适用，而基坑支护采用的是连续墙与内支撑的支护体系。

该工程处于断陷盆地与流溪河断陷的交接区域内，地质结构极为复杂与恶劣，裂隙发育，现场内包含的岩石类型相对较多，石灰岩岩溶发育，溶洞与土洞的分布相对分散，加大了整体的施工难度。

根据工程现场的勘察结果，其岩溶分布呈现出无序的状态，各种溶洞在空间上分布不均匀，洞体有大有小。一些多层溶洞分布于不同平面，其高差相对较大，施工更为复杂。

2 灌浆工艺技术要点

从灌浆技术的应用来看，其在水利水电工程项目中的应用最为普遍。传统的技术条件下，主要应用的是地基裂缝填补技术，但该技术已经无法满足当前项目的施工要求，目前，灌浆工艺逐步取代了这种技术，使得施工的便捷性与安全性得到极大程度的提高[1]。在灌浆技术的应用中，只有做好各个环节的质量控制，才能够保障灌浆技术在溶洞处理方面的效果。具体而言，体现在：

（1）冒水点的分散上，缝隙冒水的存在严重影响了正常的施工进度，施工人员需要结合工程的实际情况，进行冒水点的科学设置。深孔设置时，往往将深孔布置于缝隙的交接位置；而在缝隙槽口的开凿上，要保障其开凿大小符合要求，并借助于专业的工具，及时填补缝隙，使得开凿槽内保持清洁。

（2）吸浆量的控制直接关系着灌浆技术的应用效果，可以应用限流、降压的方式来加以处理。

3 灌浆技术在溶洞处理中的具体应用

3.1 施工工艺流程

在灌浆工艺的应用过程中，有关人员要首先根据溶洞的具体情况，确定最佳的布孔方案，保障孔位确定的科学性，遵循分序加密的原则，保障灌浆施工技术的应用效果。单孔施工工艺主要包含了定位、钻孔、孔口管埋设、清孔、下注浆管、制浆、灌浆与扫孔复灌、封孔环节。

3.2 灌浆设计

（1）孔位布置及孔深确定。在该工程中，溶洞的存在导致在施工过程中面临着严重的局部塌陷、管涌或岩溶突水问题。经分析，涌水源头主要位于河床的上游，该水源穿越围堰底基岩以后到达基坑。当基坑开挖以后，随着开挖深度的加大，涌水口逐步显露，但具体的涌水路径尚不清晰，根据工程地质情况的分析，涌水路径可能处于围堰中部基岩内。针对这种情况，在施工过程中，确定最佳的施工地点为上游围堰，将钻孔布置在该围堰轴线上，在钻孔的布置上，尽量遵循弧形布置的原则，保障孔距设置的科学性[2]。结合有关的地质水文勘察资料，在该区域内，孔深高程、孔深设计可以根据现场的情况进行些微的调整。

（2）施工顺序确定。以该工程为例，其溶洞处理的最终目的是要做好溶洞的堵漏处理，通过注浆来填充溶洞空腔，最终的充填物可以与周边环境形成整体结构，保障连续墙与桩基础结构的稳定性。因此，在施工过程中，要尽量控制钻孔数量，保障良好的溶洞处理效果。在该区域内，左段属于碳质灰岩，其基岩内的含碳量相对较高，极易出现溶蚀现象，且岩体裂隙发育，河床内的水经由裂隙涌出；中部为断层结构，该结构处于白云岩与灰岩的交接位置，地质情况极为复杂，溶洞涌水现象发生的概率较大；右段为灰质白云岩，钙质含量高，涌水的现象也较为常见[3]。在施工过程中，钻机是不可或缺的施工设备，配备相应数量的钻机，遵循从右到左的施工顺序，保障施工活动的有序进行。

（3）施工机械及材料选择。该工程区域内的围堰中存在着一定的回填土石层，加大了施工的复杂性。因此，为保障良好的施工效果，严格按照施工的进度要求来组织施工，必须根据工程要求，科学进行施工机械的选择，使得钻机与灌浆设备能够达到工程的施工要求。回填灌浆的方式，能够保障工程处理效果。灌浆材料作为影响灌浆工艺应用效果的直接因素，需保障灌浆材料的质量，选用普通硅酸盐水泥、过筛细砂、粉煤灰、膨润土等作为其中的主要材料[4]。

（4）灌浆工艺。如果在钻进过程中，其钻进作业可以顺利推进，不存在溶洞，但存在裂隙与破碎带，此时，钻孔灌注采用纯水泥浆孔内循环的方式。在此过程中，最为关键的是要保障水灰比的科学性。如果在钻进过程中存在异常情况，比如掉钻、溶蚀层，需采用水泥砂浆回填灌注的方式。由于在该工程的溶洞区域内，河床水流经溶洞，水灰比的确定上要充分考虑此种情况。如果采用的是回填灌浆工艺，普通硅酸盐水泥与细砂是其中不可缺少的材料。在施工过程中，要实现工程成本的有效控制，可以在保障回填体强度的情况下，用粉煤灰来替代部分的水泥，减少水泥的使用。注浆过程中，要在浆体原料中添加一定量的膨润土，在孔口添加水玻璃溶液，实现双浆液灌注，这种灌注方式，能够在一定程度上避免溶洞中水流的存在对浆液本身产生的不利影响[5]。水泥砂浆的制备上，按照特定的水灰比，先加入水后加入水泥、细砂，保障水泥砂浆的各项指标能够符合工程要求。

（5）灌浆压力及结束标准。溶洞回填施工的最终目的是为了堵漏，合理控制浆液的流动范围，实现浆液的有效利用，因此，灌浆工艺应用中，要对灌浆压力加以科学控制。一般情况下，灌浆压力往往在0.2MPa以内。如果是非溶洞的裂隙或者破裂带，采用的是填充式灌浆工艺，这种灌浆方式不仅提高了施工区域内的抗渗性，也提高了基坑的稳定性与安全性，这种情况下，灌浆压力一般在0.5～1.0MPa。如果是大体积的溶洞处理，当封孔结束以后，吸浆也就结束，判断灌浆结束的标准就是灌注溶洞是否吸浆。

4 灌浆技术的质量控制

4.1 钻孔质量控制

钻孔是灌浆技术应用的关键，在实际的施工过程中，施工人员必须保障钻孔的垂直性，将钻孔斜率控制在合理的范围内。如果溶洞处理上采用的是回转钻进方式，施工人员要在钻进过程中实时记录钻孔的孔位、终孔深度与溶洞分布等情况，结合其钻进情况，做好相应的钻孔质量控制。如果在钻进过程中遇到突发情况，必须在孔上实施加盖保护，避免杂物进入孔内。

4.2 灌浆施工顺序及安全措施

溶洞处理上的灌浆技术应用中，灌浆顺序极为重要，要遵循分序加密的原则，保障灌浆能够按照先边排后中排、先外围后孔内的顺序进行，提高灌浆施工的整体质量。如果是同一排上的灌浆孔，一般要采用跳跃式灌浆的方式，中间间隔1或2个钻孔。灌浆的配合比直接关系着灌浆施工的质量，因此，在配制过程中，有关人员要佩戴手套，避免浆液内杂物的存在。由于灌浆过程中，浆液会对人体产生一定的腐蚀性，需采取必要的安全防护措施。

4.3 水泥浆灌注质量控制

水泥浆液是灌浆技术应用中最为常见的一种浆液类型，其水泥浆浆液的质量直接影响着溶洞处理效果。在水泥浆的运输过程中，要避免水泥浆浆液出现离析与分层现象，一旦出现此类情况，要立即进行搅拌。水泥浆浆液的运输上，要尽量减少其转运次数，这就要求有关人员在运输之前，要结合搅拌站与施工地点的距离，科学规划运输路线。水泥浆的运输与灌注均需要遵循连续性的原则，输送管线最好保持平直性，在有条件的情况下，尽量减少管线转弯。泵送水泥浆时，要首先进行管内壁的润滑，否则，在运输过程中，会出现较大的摩擦阻力，影响浆液的正常输送。灌浆质量的控制极为重要，当灌浆结束以后，要进行压水实验，通过实验结果，来验证单孔开展不同压力条件下的质量，根据其实验数据与质量标准的对比结果，进行灌浆质量的综合评估，实验结果为灌浆质量控制提供了重要的数据参考。当前，随着技术的进步，在溶洞处理灌浆技术的应用上，越来越多的先进技术被应用于质量检测中，这些技术所获得的检测结果相对精确，工程人员可以直接利用这些结果，及时发现灌浆施工中存在的质量缺陷，保障灌浆施工质量问题的快速处理。

5 结束语

溶洞是很多工程建设中最为常见的问题，溶洞的存在会诱发严重的工程质量问题，影响工程的施工进度。工程建设中，如果遇到溶洞问题，往往要应用灌浆技术，及时进行溶洞的回填处理，避免溶洞的存在对工程质量等产生不利影响，保障工程建设的效率与质量。