浅谈某采石场止水施工技术方案

陈国帜

（广东省地质局第六地质大队，广东江门529040）

浅谈某采石场止水施工技术方案

陈国帜*

（广东省地质局第六地质大队，广东江门529040）

负地形采石场的开采，在排干场内地下水的同时必然会引起周围地面的沉降。影响到附近周边人民群众的财产安全，也影响到石场的开采安全。所以采取有效的止水措施，是石场开采安全生产的重要保证。

地面塌陷；落水洞；溶洞；灌浆；灌浆压力

1　工程概况

通过对本石场的现场勘察，及周边地面塌陷地质灾害的基本情况做调查。区内主要为泥盆系上统天子岭组石灰岩，上覆第四系松散冲洪积层，厚度约5m。基岩表面溶蚀：基岩表面经长期溶蚀风化形成由溶槽、溶沟、石牙组成的起伏面。是在古地貌基础上发育的结果。所以基岩面起伏变化较大。从采石坑壁调查发现，坑壁发育有多组较发育的裂隙带（构造带，由其中主要一组产状为115°∠80°），厚度约0.5～1.0m（倾角较陡，倾角75°～85°）；地面天沟发育，走向约285。，宽度约0.6～1.00m；中部落水洞发育，天沟与落水洞连通性好，为采石场的主要透水带，与东侧的水沟连通性好。经调查，石场目前漏水严重有7处，东侧有4处。场内日排水量5000t，周围农田已出现数十处的落水洞；东边离采石场500m外的民房有的墙体出现了裂缝。所以制定有效的止水方案及施工措施尤其重要。

2　止水方案

本次止水方案以堵裂隙带的裂隙及溶洞为主要目的，具体如下：

（1）在水沟左岸、底部修筑防水墙。因天沟、溶洞发育，与地表水特别是水沟的水力联系强，所以首先修筑防水墙以切断与地表水补给。

（2）对采石场东边80m范围内已产生的地面塌陷、落水洞进行灌浆处理，以水泥混合粘土灌浆为主，若溶洞较大时采用水泥砂浆灌注；需要反复多次灌注，灌注到不吃浆方可停止，灌浆压力以自重压力或加水泥砂能流动的压力为宜，灌浆点宜根据落水洞的分布现场确定（见图1）。

图1　采石场平面图

（3）在采石场东边水沟外侧布置钻孔压浆。钻孔沿采石坑壁裂隙带的走向布置，钻孔深度以采场的规划开采深度作控制，先施工水沟外侧的钻孔，并从钻孔底部开始压浆，缓慢提升钻具，压至孔口冒浆再施工下一个钻孔。根据裂隙带的出露，暂定压浆孔20个，视裂隙发育情况，现场可局部加密。施工时要加速凝剂（水玻璃），确保压浆质量。水玻璃的模数为2.4～3.4、浓度30°～45°Be（波美度）为宜，浓度高时可稀释。水玻璃量不宜超过水泥重量3%～4%。掺加水玻璃要求水泥浆的水灰比小于或等于l∶l，水泥浆与水玻璃的体积比为（1∶0.8）～（l∶0.6）。

（4）布孔宜以“品”字形，排数暂定2排，局部可根据实际情况进行调整。

（5）在开采过程中，如发现有透水现象，再在透水地段进行灌浆法止水，以求达到在开采过程中少抽取地下水，确保水土流失，减少地质灾害的发生。

3　灌浆压力

灌浆压力一般根据孔深、帷幕设计水头和地质条件，通过灌浆试验确定。采用一般灌浆方法时，可按以下经验公式估算：

式中：P——灌浆压力，kgf/cm2；

P0——岩基表层段的允许灌浆压力，kgf/cm2，依据经验确定；

m——表层段以下每深入岩基1m可增加的压力，kgf/（cm·m）；

D——灌浆段以上岩层的厚度，m。

第二排的压浆孔比第一排孔递增25%左右。帷幕表层孔段的灌浆压力不宜小于1～1.5倍帷幕的工作水头；帷幕底部的灌浆压力以2～3倍的工作水头为宜。

4　施工顺序

灌浆时，应采用自上而下的分段钻孔灌浆方法进行施工。段与段之间，一般可不待凝，但孔口段、溶洞段、吃浆量特大和孔内有涌水的孔段，则宜适当待凝，待凝时间视工程具体情况而定。灌浆段的长度，表层第一段（混凝土与基岩接触段）不宜大于2m；以下各段一般宜采用5m；在特大吃浆和严重坍孔处应适当缩短。在吃浆量很小的地段可适当加长，但不宜大于10m。

5　钻孔施工与冲洗

钻孔统一编号，由测量人员放样定位。钻孔结束后，应对孔深和孔底残留等进行检查也不符合要求的，应及时处理。钻孔中，应对孔内各种情况做详细记录，如断层、溶洞、破碎带的位置以及涌水、漏水情况等。采用金钢石钻进时，一般孔径为直径为73mm的钻头。

灌浆孔在灌浆前应进行冲洗，以提高灌浆效果。本止水工程宜使用压水冲洗，使用灌浆泵将压力水通过孔内循环管路对灌浆孔进行冲冼，直至回清水后再延续10min为止。冲洗水压力一般不大于该段灌浆压力的80%。

6　灌浆

（1）结合本石场，灌浆施工中宜以吸浆率为主的控制办法。在灌浆过程中按规定的吸浆率大小进行控制。若吸浆率大于规定值时就降低压力。以控制住吸浆率不超过规定值，再逐渐升压，直到结束。吸浆率大小的选择，主要视地层结构而定。

（2）浆液变换。灌浆液的变换，应遵循由稀到浓的原则，逐级改变。浆液的水灰比可采用8∶1、5∶1、3∶1、2∶l、1.5∶1、1∶1、0.8∶l、0.5∶1八个比级。灌浆中，当灌浆压力保持不变，吸浆率均匀减少时；或吸浆率不变，压力均匀升高时，不得改变水灰比。一般，当某一级水灰比浆液的灌入量已超过规定值，而灌浆压力及吸浆率均无改变或改变不明显时，应改浓一级水灰比。当吸浆率大于6L/（min·m）时，可根据具体情况适当越级变浓。

（3）灌浆孔的封填：全孔灌浆结束后，必须做好对钻孔的封填工作，多采用灌浆法封填。方法为：①采用自下而上分段灌浆时，最后一段灌浆结束后，应立即改用最稠一级浆进行复灌。②封孔灌浆时，采用该孔段的原灌浆压力，按正常灌浆的结束标准进行。③待水泥浆硬干后，对未被填满部分排除孔内积水后，再直接用干硬性水泥砂浆封填。

7　灌浆效果的评定和检查

（1）绘制各压浆孔的单位吸水率和单位耗灰量曲线，根据其随序递减的程度来分析灌浆效果。

（2）打检查孔进行压水试验和采取岩芯。以检查孔的单位吸水率及对岩芯加以观察，了解浆液结石及与岩石的结合情况。

（3）建议在东侧水沟压浆孔附近进行高压注水试验，以确定压浆效果。

8　结束语

（1）注浆止水的基本作用机理为通过注浆设备将浆液注入至土层中的渗漏水通道，通过浆液的不断凝固、堆积，将渗漏水通道堵塞，从而解决渗漏水问题。注浆止水是在动水的条件下施工，必须根据工程实际情况，合理选择施工工艺和注浆浆液，才能取得良好的效果。注浆止水对施工工艺的要求就是设备和工艺简单，施工速度快，以满足抢险工程快速反应的要求。

（2）该石场经过合理的止水方案进行了注浆止水施工后，达到了预期效果。经注浆止水后场内日排水量由原来5000m3减小到现在的100m3，治理效果明显。确保采石场的生产安全和周围村庄的人民财产安全。

［1］岩土工程治理手册［M］.辽宁科学技术出版社，1993.

［2］基坑工程手册［M］.2版.中国建筑工业出版社，2009.

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1004-5716（2016）05-0018-02

2016-01-14

2016-01-19

陈国帜（1970-），男（汉族），广东恩平人，工程师，现从事岩土工程及地质找矿工作。