巖溶地基處理的灌漿技術(shù)

林偉

（十四冶建設(shè)云南勘察設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650031）

1 工程概述

該工程地處山溝沖積地。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，其下伏巖層屬泥盤石炭時(shí)代，以石灰?guī)r為主，巖溶發(fā)育充分，洞穴裂隙發(fā)達(dá)，屬構(gòu)造復(fù)雜地帶，上覆層為第四紀(jì)沖積和殘積成因的粘土和亞粘土。地基承載力(Fk)=250 kPa～300kPa，壓縮模量ES=9MPa～11MPa，能滿足設(shè)計(jì)要求的地基承載力，但在⑥軸/④軸，⑦軸處地質(zhì)鉆探資料表明在-12.5m，-7.9m處各有地下溶洞，并且設(shè)計(jì)資料說(shuō)明要求打開(kāi)溶洞進(jìn)行回填處理。如果采用打開(kāi)溶洞再回填的施工方法，將導(dǎo)致工期拖延較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)損失大。在經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮和參考有關(guān)資料之后，最后采用水泥漿材料進(jìn)行灌漿處理。

2 主要技術(shù)參數(shù)

2.1 灌漿材料

425普通硅酸鹽水泥、粘土、粉煤灰。

2.2 漿液配比

灌人材料及其配合比需要根據(jù)具體鉆孔的可灌性，由現(xiàn)場(chǎng)決定和改變。通常要綜合考慮幾個(gè)方面的因素：巖、土體裂隙發(fā)育程度；鉆孔時(shí)土層、基巖的漏水情況；巖、土層的鉆進(jìn)速度，是否有掉鉆等現(xiàn)象；發(fā)現(xiàn)溶洞、土洞時(shí)，其尺寸的大小以及是否有充填物等情況。此次注漿材料采用水泥、粉煤灰，其配合比為3：7，水料比為0.5～0.55。

2.3 灌漿壓力

當(dāng)灌漿壓力超過(guò)地層的壓重和強(qiáng)度時(shí)，將有可能導(dǎo)致地基及其上部結(jié)構(gòu)的破壞，因此，一般都應(yīng)以不使地層結(jié)構(gòu)破壞或僅發(fā)生局部的和少量破壞的原則選定灌漿壓力；同時(shí)也應(yīng)考慮到灌漿壓力也受漿液濃度的影響。根據(jù)地質(zhì)情況、灌漿方法和地基為回填土質(zhì)的實(shí)際情況，該次實(shí)驗(yàn)采用 0.3MPa~2.0 MPa。

2.4 漿液擴(kuò)散半徑的估算

由于該工程的地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是基巖裂隙發(fā)育的無(wú)規(guī)律性，因此較難準(zhǔn)確計(jì)算。影響擴(kuò)散半徑的因素有：巖溶洞隙的形狀、大小以及它們的連通性；灌漿充填材料的性質(zhì)(顆粒大小、漿液濃度、漿液的流變性等)、注漿壓力、注漿流量以及注漿時(shí)間等。故按孔序注漿量的大小來(lái)控制擴(kuò)散半徑。

2.5 鉆孔深度

由于該工程回填土基本在10m左右，將鉆孔深度定為基巖以下4m～5m，如果鉆進(jìn)時(shí)遇到巖溶洞可適量加深。

3 灌漿施工工藝

固結(jié)灌漿是由不同材料和多道工序完成的。巖溶空隙和溶洞大小及充填物不同，吃漿量也各不相同。需要先進(jìn)行試探性灌漿，然后進(jìn)行間歇式和交替式灌漿，最后進(jìn)行加壓灌漿。

3.1 試探性灌漿

一般先配制兩種濃度的漿液，一種是標(biāo)準(zhǔn)漿，一種是稠漿。當(dāng)?shù)鼗紫恫淮髸r(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)漿；當(dāng)孔隙較大時(shí)，采用稠漿。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)漿時(shí)，隨灌人量的增加，若漿液同步上升，即用一般標(biāo)準(zhǔn)漿灌漿，若未同步上升，說(shuō)明孔隙直徑偏大，使用稠漿灌入。

3.2 間歇式灌漿

當(dāng)空隙直徑過(guò)大且采用稠漿時(shí)，若漿液未同步上升，此時(shí)可采用間歇式復(fù)灌，在灌入一定的漿液后，間歇一段時(shí)間待漿液初凝后，再灌入一定量的漿，直到托底為止。

3.3 交替式灌漿

間歇式灌漿用時(shí)較長(zhǎng)時(shí)，可改用交替式灌漿，即先灌漿液，再灌砂礫，然后再灌漿液，如此反復(fù)，直到托底為止。

3.4 加壓灌漿

最后用標(biāo)準(zhǔn)漿加壓灌漿，灌漿時(shí)嚴(yán)格控制灌漿壓力，直到壓力穩(wěn)定，托底固結(jié)灌漿終孔。

4 灌漿技術(shù)要求

4.1 在進(jìn)行灌漿時(shí)，要及時(shí)測(cè)量孔深和漿液面高度。投入的砂料應(yīng)為中粗砂，剔除礫石 ；下料要均勻，防止堵塞鉆孔，用量要控制；及時(shí)測(cè)量孔深，切忌灌入的砂料超過(guò)托底深度。同時(shí)掌握漿液面上升速度，以此確認(rèn)是否已經(jīng)托底。

4.2 灌漿技術(shù)由托底灌漿和靜壓灌漿組成。鉆孔若要進(jìn)行托底時(shí)，不能先下注漿管封孔，待托底完成后，方可下注漿管封孔進(jìn)行靜壓灌漿。當(dāng)鉆孔不需要托底時(shí)，可直接下注漿管封孔，進(jìn)行間歇式靜壓灌漿。

4.3 間歇式靜壓灌漿。第一次灌漿采用稠漿，灌漿時(shí)間控制在20min，間歇12h后再灌第二次，第二次灌漿可采用標(biāo)準(zhǔn)漿。若20min內(nèi)仍不起壓，停止灌漿，間歇6h后再灌第三次，依此類推，直到終孔為止。為防止?jié){液向路基兩側(cè)流失，路基兩側(cè)邊界孔注 漿壓力適當(dāng)降低，適當(dāng)增加間歇灌漿次數(shù)。

4.4 稠漿和標(biāo)準(zhǔn)漿的標(biāo)準(zhǔn)。稠漿的水料比為0.5，標(biāo)準(zhǔn)漿為 0.55。為了便于檢測(cè)，兩種水料比可換成比重，進(jìn)行量化控制。

4.5 灌漿的厚度。基巖鉆孔灌漿段為5m，灌漿段控制在2m厚度，即從孔底算起上升至2m處，如遇特殊情況，2m內(nèi)不能控制托底時(shí)，可適當(dāng)增加，但不得超過(guò)3m。靜壓灌漿段應(yīng)保證3m厚度，以保證灌漿質(zhì)量。

4.6 灌漿時(shí)，灌漿孔都應(yīng)分序進(jìn)行，漿液壓力采用 0.3MPa～2.0MPa，根據(jù)上覆土層厚度調(diào)整灌漿壓力，上覆土層薄時(shí)漿液壓力采用小值，上覆土層厚時(shí)漿液壓力采用較大值。

4.7 進(jìn)行沉降變形觀測(cè)，掌握施工中沉降變化過(guò)程，及時(shí)監(jiān)測(cè)灌漿對(duì)路面的影響。地面要埋設(shè)變形觀測(cè)點(diǎn)，防止在灌漿過(guò)程中地面產(chǎn)生過(guò)量變形，對(duì)路面造成破壞，變形量不宜超過(guò)±5mm～10mm，不允許地表出現(xiàn)裂縫。

4.8 灌漿壓力保持一定值，穩(wěn)定30min，可以終孔。

5 灌漿效果分析

5.1 地質(zhì)：通過(guò)對(duì)同一鉆孔灌漿前后的聲波測(cè)試，巖溶不發(fā)育、巖石完整的聲波速度達(dá)到5000km/s，灌漿前后差別不明顯。巖溶發(fā)育的鉆孔，在灌漿前聲波速度最低為3000 km/s，加固后達(dá)到4500km/s，加固效果十分顯著。

5.2 測(cè)量：由于工程處理前在相關(guān)位置埋設(shè)了沉降點(diǎn)，定期觀測(cè)地面的沉降情況。通過(guò)在試驗(yàn)和施工期間的觀察，沉降量很小，正負(fù)不超過(guò)2mm，說(shuō)明灌漿施工對(duì)整體地基未產(chǎn)生影響。

5.3 注漿：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)灌漿試驗(yàn)，一序孔吃漿量平均為 11.92rn3，最大為 28.0m3，最小 3.64m3；二序孔吃漿量平均為 5.65rn3，最大為 9.67m3，最小為2.6m3；三序孔即檢查孔吃漿量平均為0.505m3最大為 1.3m3，最小為 0.16 m3。按平均吃漿量統(tǒng)計(jì)，二序孔吃漿量為一序孔的47.4%，而檢查孔的吃漿量為一序孔的4.2%，為二序孔的8.9%。說(shuō)明5m的孔距太大，不能使巖溶洞隙得到較好的充填，2.5m的孔距能得到較好的充填，從檢查孔的吃漿量分析，均能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明選用 2.5m的孔距和壓力是適宜的。從灌漿孔吃漿量的不均勻性分析，最大為28.0m3，最小為 3.64m3，反映了巖溶洞隙發(fā)育的可灌性和不均勻性。

5.4 力學(xué)指標(biāo)：根據(jù)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢查孔進(jìn)行取芯漿柱體強(qiáng)度和抗?jié)B試驗(yàn)。漿柱體滲透系數(shù)均小于10cm/s，強(qiáng)度均大于4SPa，其力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程通過(guò)應(yīng)用灌漿新技術(shù)，不但有效地防止了地表水滲入和巖溶土洞吸蝕塌落，保護(hù)了地基安全穩(wěn)定，而且通過(guò)改善優(yōu)化了工藝，縮短工期。大大提高了效率，降低了成本。另外，該技術(shù)施工設(shè)備簡(jiǎn)便，操作方便，質(zhì)量可靠，投資省，施工速度快，不污染地下水，故值得在類似工程中推廣應(yīng)用。

[1]林培源.巖溶地基的病害與灌漿(旋噴)處理.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).