注漿在巖溶地基處理施工中的應用與效果

張勤武

(河南省第二建設集團有限公司，河南新鄉 453002)

1 工程概況

1)登封2×600 MW電廠的地基為巖溶地質，地下分布大小溶洞和裂隙帶，地基承載力很低，根據河南電力勘測設計院地質勘探結果和設計圖紙要求，地質報告中的①，②層土要完全清除，淺層(－5.0 m～－7.0 m范圍)的④5層土須挖除，溶洞須揭露，－12 m以上基底以下的④2，④3，④4層土及未揭露溶洞需注漿。

2)3號鍋爐東西方向軸線區域為B0→B48，南北方向軸線區域為?→，軸線尺寸為:48.0 m(東西向)×63.5 m(南北向)，鍋爐基礎設計底標高為－5.00 m(±0.00 m相當于黃海高程326.3 m)。

3)根據地質勘測報告:鍋爐基坑側壁土層從地表向下，一般依次為①雜填土、②粉質粘土、④5含碎石粉質粘土及④微風化白云質灰巖(局部地段為破碎帶層④2，④3，④)。

4)為加快施工進度，－12.0 m以上基底以下無需揭露的溶洞、破碎帶注漿可與清除鍋爐基礎底標高以下的④5層土和揭開溶洞等工作在不同的操作面同時開展，但對于上部為①，②層土及巖石破碎帶而下部需注漿的區域，需先開挖到位，然后進行注漿，注漿完畢后方可換填毛石混凝土。

2 主要施工方法和工藝要求

2.1 測量定位

1)根據圖紙設計要求，由技術人員用AutoCAD畫出需進行地基處理部位的平面布置圖，測量人員根據廠區坐標控制方格網投測出3號鍋爐區域的控制軸線。

2)根據3號鍋爐控制軸線和地基處理平面布置圖在基底標示出(用石灰粉)需進行開挖及注漿區域邊線。

2.2 注漿處理破碎帶及有填充物溶洞

2.2.1 注漿孔布置

1)注漿作為本工程地基處理的輔助方式，分為重點注漿區域與非重點區域，對于重點注漿區采用梅花形(即正三角形)全區域布置注漿孔;對于非重點注漿區域，僅在圖紙標識需要注漿處理的部位梅花形布置注漿孔，所有鉆孔排距均為1.5 m。

2)注漿處理溶洞及巖層破碎帶的最深處標高為－12.0 m，對于圖紙設計中埋藏較淺的溶洞及破碎帶，根據圖示標高，鉆孔穿透該層即可。

2.2.2 平面施工

平面施工分兩序進行:Ⅰ序孔(帷幕孔)布置在外圍一圈，首先施工，Ⅱ序孔均在帷幕內部，為固結灌漿孔，按序號順序依次施工，而每一序施工按照由外向內的施工順序進行。注漿孔鉆孔孔徑設計為90 mm，局部觀測孔徑設計為110 mm，下入注漿φ50 mm外套管。

2.3 注漿材料及配合比設計

1)按施工序次采用不同注漿材料，主要原材料有P.O32.5級水泥和水。

2)Ⅰ序孔(帷幕鉆孔)配合比:純水泥漿液，水灰比主要為1∶1，根據現場施工情況可適當調整。

3)Ⅱ序孔(固結灌漿鉆孔)配合比:純水泥漿液，水灰比主要為0.8∶1，根據現場施工情況可適當調整。

2.4 注漿段劃分

1)注漿處理段一般為鉆孔底至建筑物基礎底，如果基礎下為溶洞或需清除換填的點位，注漿段長度為基巖頂板至孔底。

2)根據場地巖土工程勘探資料和施工鉆孔反映的實際情況，按照處理段高度劃分注漿段，一般段長不超過6.0 m;如果實際處理高度超過6.0 m，則以6.0 m為一段進行分段注漿。

3)對于溶洞巖層，注漿段長度取值由溶洞尺寸大小決定。一般一個溶洞劃分一段，沖洗后用導管從底部向上灌注。

4)由于勘察深度內無地下水，溶蝕程度不高，可采用全孔段注漿法。

2.5 注漿壓力

Ⅰ序孔主要以帷幕填充為目的，注漿壓力為0.2 MPa～0.4 MPa，Ⅱ序孔注漿壓力控制在0.4 MPa～0.8 MPa。

2.6 注漿結束條件

在注漿段最大設計壓力下，注入率小于1 L/min，各工序之間的施工時間間隔不小于24 h。

2.7 注漿關鍵技術要求

1)本工程選用150型地質鉆機金剛石回轉鉆，開孔孔徑為110 mm～130 mm，終孔孔徑為90 mm，該設備能在鉆孔過程中和成孔后自動徹底把孔內的沉渣清除干凈。清孔完畢，預埋φ50 mm PVC管至孔底，由于該地質無地下水，則直接用稠水泥漿封至孔口。

2)壓水試驗。

在注漿施工前，每一個施工段和地質變化較大的地段，都要做壓水試驗，其目的是了解巖層滲透性，確定滲透系數K或滲透率Lu，從而判斷該段巖溶的發育狀況來指導施工。可根據巖層滲透率Lu值的變化判斷注漿效果。

試驗成果計算公式:Lu=Q/PL。

其中，Q為單位時間流量，L/min;P為壓力值，MPa;L為過濾段長度，m。

3)注漿原理和注意事項。

本工程采用滲透法注漿，滲透法是漿液在一定壓力作用下，深入土的空隙和巖石裂隙中，將空隙中的自由水和氣體排擠出來，不改變土體結構原狀和體積，漿液凝固后把土顆粒粘結在一起，有效地增加了土層的抗壓強度和抗滲性能。

在正式注漿施工前要注漿試驗，其目的是要檢驗封孔是否滿足壓力要求;確定漿液的配合比;測定同一配合比漿液在不同壓力下的流量;檢驗注漿的可靠性和經濟的合理性。

a.注漿分段:風化帶及巖溶發育帶，注漿段長度控制在4.0 m～5.0 m;溶洞注漿段長度控制在2.0 m～4.0 m，遇較大溶洞時可單獨進行注漿而不考慮段長。特殊情況下可適當縮減或加長，但不得大于6.0 m。

b.較大溶洞注漿，在查明溶洞的充填類型和規模的情況下，采取如下的措施處理:溶洞內無充填物時，根據溶洞的大小，可采用泵入高流態混凝土、投入碎石再灌注水泥砂漿、灌注混合漿液等措施。溶洞內有充填物時，根據充填物類型、性能以及充填程序，可采用高壓灌漿、高壓噴射灌漿等措施。

c.選用自下而上分段注漿法，注漿按分序加密的原則進行。

d.射漿管距孔底不得大于50 cm。

e.注漿漿液有效擴散半徑按表1選用。

表1 漿液有效擴散半徑

注漿量可按下列公式計算:

其中，A為漿液損耗量，取1.2～1.5;R為漿液有效擴散半徑，m;H為注漿段長，m;p為漿液充填系數，取0.8～0.9;n為巖體或土體孔隙率，取1%～5%。

f.注意事項:注漿過程中，如出現異常，應立即停止注漿，待查明原因進行處理并確認沒有問題后再繼續注漿。對注漿串孔、冒漿、漏漿等問題應采取下列措施處理:停止注漿進行封堵;減小壓力，加濃漿液或采取間歇注漿;采用速凝漿。按照有關要求進行處理，并將處理方案報送監理工程師審批，注漿過程中應定時測記漿液密度。

4)注漿結束標準。

注漿段的進漿量小于1 L/min，由于現場施工條件及設備的局限性，無法準確測量灌漿流量，我們采取當壓力達到規定要求時(如0.5 MPa)，立即關閉注漿機閥門，穩壓10 min，如果在這10 min內壓力不回落，或回落后壓力滿足控制要求而得到穩定狀態，即可結束注漿。

3 注漿效果檢驗

1)施工中應經常抽檢漿液的配比及主要性能指標，注漿過程中的壓力控制、注漿的順序等。

2)注漿施工結束后，應鉆孔檢查溶洞是否填滿，破碎帶是否填充密實，檢查孔數為總量的2%～5%，不合格率不小于20%時應進行二次注漿，檢驗應在注漿結束后7 d進行(具體抽檢數量及時間間隔根據現場實際情況結合監理工程師的指示確定)。

3)本工程地基注漿處理的檢驗標準應符合表2規定。

表2 注漿地基質量檢驗標準

4 結語

3號機組于2010年3月28日正式安裝，2011年10月底投產運行，在鍋爐本體安裝過程中，每次加荷載后的沉降觀測比對及投產運行3個月后的沉降累計數值，各基礎沉降量均勻，沉降數值遠遠小于規范要求。該地基處理非常成功，該注漿技術適用于巖溶地質，施工方法簡單，減少投入大量人工，且能夠晝夜連續施工，有效地縮短了施工工期。

［1］河南省電力勘測設計院華潤登封電廠二期工程《鍋爐區域地基處理》藍圖(圖冊編號：F1592S-T0252)［Z］.

［2］河南省電力勘測設計院《巖土工程勘測報告(鍋爐地段)》(圖冊編號：F1592S-G0101-01)［Z］.

［3］YSJ 211-92，注漿技術規程［S］.

［4］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［5］施工圖會審紀要(《鍋爐區域地基處理圖》)及設計交底［Z］.