基于灌填注浆法的溶洞地基处理研究

2015-10-29夏小兵

建材与装饰 2015年9期

关键词：溶洞浆液注浆

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。