滲透灌漿在巖溶地基處理中的應(yīng)用

曹興周 馬磊

山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊 山東泰安 271000

摘要：滲透灌漿能夠形成隔水帷幕，將溶洞固體化、加固地基、減小沉降、達(dá)到下一步?jīng)_樁護(hù)壁成孔，防止塌孔，提高地基承載力滿足建筑要求，目前在巖溶地基處理中得到應(yīng)用。本文介紹了滲透灌漿技術(shù)，并探討了其在巖溶地基處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：滲透灌漿；巖溶；鉆孔

一、滲透灌漿

滲透注漿是指在壓力作用下，漿液填充土的孔隙和巖石的裂隙，排擠出孔隙和裂隙中的水和氣體，而基本上不改變土和巖石的結(jié)構(gòu)和體積，所用壓力相對較小。滲透灌漿一般只使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石，這種滲透注漿是建筑上最常適用的一種注漿類型。

由于巖溶地區(qū)的地下水位隨時間的變化會發(fā)生變化，而水位的改變會造成地層的強(qiáng)度下降，從而導(dǎo)致基底的承載力下降，從而危及基面建筑物的安全，通過巖溶注漿，可以將空洞的水置換成水泥凝固體，同時可以封閉土、石帷幕，阻隔上層滯水與巖溶水的聯(lián)系，保持地下水位的穩(wěn)定。溶溝、溶隙、溶洞發(fā)育，在上部地層受到較大壓力時可能造成工程所在地地層塌陷，從而嚴(yán)重危及建筑物的安全。施工時根據(jù)先導(dǎo)勘探孔揭示地層中的巖溶發(fā)育情況，加固深度由探灌結(jié)合孔確定，對溶巖進(jìn)行注漿加固，從而確保頁地層的穩(wěn)定。

二、滲透灌漿在巖溶地基處理中的應(yīng)用

（一）工程實(shí)例

某廠房位于山溝沖積地，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，其下伏巖層屬泥盆-石炭地層，上覆層為第四紀(jì)沖積和殘積成因的粘土和亞粘土。巖性主要以石灰?guī)r為主，巖溶、裂隙十分發(fā)育。為了確保工程質(zhì)量，避免在建成后出現(xiàn)工廠的局部塌陷，保證車間建設(shè)的順利完工，在對巖溶地段進(jìn)行處理時，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計及工程施工的實(shí)際要求，采用灌漿技術(shù)進(jìn)行施工。

（二）地基處理方案

根據(jù)該巖溶地基的發(fā)育特點(diǎn)及溶洞的分布情況，采用靜壓灌漿的方法處理巖溶地基。本工程位于巖溶發(fā)育區(qū)，由于巖溶發(fā)育較強(qiáng)烈，除較大溶洞外，還含有小的溶孔及溶隙。地質(zhì)雷達(dá)的探測結(jié)果只是提供了較大溶洞的粗略位置，如果直接對其提供位置進(jìn)行鉆孔灌漿，有可能漏掉對一些小的溶孔及溶隙的處理，無法保證巖溶地基處理的質(zhì)量。由于本工程采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，板厚1.4m，對巖層的較小溶洞可跨越，因此采用均布鉆孔灌漿方案：采用梅花形的鉆孔布置，鉆孔直徑為110mm，鉆孔間距為1.5m，這樣就能對所有溶洞都進(jìn)行灌漿處理。采用此種鉆孔布置，較大溶洞各孔間可相互補(bǔ)充灌漿，有利于保證灌漿質(zhì)量。本工程主要采用鉆孔與灌漿流水作業(yè)的方式來實(shí)施灌漿處理，這不僅可以縮短工程的建設(shè)周期，還可以降低成本，帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）注意事項

收集和調(diào)查地下設(shè)施、地下管線的具體位置；平整施工場地，開挖溝槽和集水坑；正式施工前，要掌握地下水位情況，要先進(jìn)行超前地質(zhì)勘探，探明并掌握巖溶發(fā)育情況，為正式施工收集數(shù)據(jù)資料，奠定基礎(chǔ)；仔細(xì)核對地質(zhì)勘察資料、注漿加固設(shè)計文件及圖紙、施工現(xiàn)場平面圖、控制樁點(diǎn)的測量資料；對水泥強(qiáng)度、安定性及其他必要的性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)試。

鉆機(jī)就位，鉆頭對準(zhǔn)放線灰點(diǎn)，認(rèn)真檢查、復(fù)核，確保鉆孔對位誤差小于3cm。終孔后，檢查地質(zhì)鉆探記錄，并與鉆前勘探及先導(dǎo)孔等地質(zhì)資料對比，確?？咨顫M足設(shè)計要求與實(shí)際誤差小于0.1m。鉆孔注漿應(yīng)先外側(cè)后內(nèi)部的原則，即先邊緣孔，后中心孔注漿，并同時隔排跳孔進(jìn)行。注漿套管跟管鉆進(jìn)，保持土體原有結(jié)構(gòu)，土層鉆孔原則上采用無水反循環(huán)，鉆孔干鉆確實(shí)困難時，應(yīng)經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人同意，方能加少量水鉆進(jìn)。注漿套管拔起應(yīng)和孔內(nèi)微型樁灌注同步進(jìn)行，且孔內(nèi)水泥漿要高出套管底部以防止塌孔斷樁。注漿時，起始漿液水灰比1：1.2，并根據(jù)進(jìn)漿量的大小、快慢隨時變換水泥漿液的水灰比。當(dāng)單孔水泥注入量超過3t時，采用水泥漿加水玻璃注漿，漿液配比控制通過水表測出水的體積再加入按配比算出的水泥。注漿過程中孔口冒漿，應(yīng)封堵后繼續(xù)注漿，并減少壓力或加濃漿液。但采取上述措施依然冒漿，可停止注漿。但鄰孔注漿應(yīng)加強(qiáng)。注漿串孔應(yīng)用兩臺壓漿泵對串漿孔分別注漿。若上述措施注漿泵周轉(zhuǎn)不過來，應(yīng)對串漿孔封堵。注漿完畢，再對封堵的串漿孔重新鉆進(jìn)，但該孔注漿應(yīng)加強(qiáng)。

三、滲透灌漿應(yīng)用的控制要點(diǎn)

1.2 進(jìn)行巖溶區(qū)勘察所需注意的事項

（一）做好勘察工作

在進(jìn)行巖溶區(qū)的勘察之前，首先要對勘察目的和要求，勘察方法及突發(fā)現(xiàn)象的應(yīng)對措施等施工內(nèi)容進(jìn)行提前的確定。進(jìn)行這些方案的確定是要以對實(shí)際巖溶區(qū)開展了實(shí)地調(diào)查，搜集到了真實(shí)的資料為前提的。在進(jìn)行這些資料收集時要做到真正可靠地收集，勘察點(diǎn)的選定應(yīng)該能夠具有代表性。

選擇合理的勘察方法：工程鉆探法可以對一定深度內(nèi)巖溶的發(fā)育狀態(tài)進(jìn)行較為明確的勘察。但是在勘察中，如果采取此種方法，需要花費(fèi)較多的時間，效率不高。與此同時，要想順利進(jìn)行且得到較為準(zhǔn)確的勘察數(shù)據(jù)，就需要添加一些水文地質(zhì)工作來輔助進(jìn)行，比如常用的抽水試驗(yàn)或者是鉆孔壓水試驗(yàn)等。地質(zhì)測繪法的內(nèi)容包括進(jìn)行地表的測繪以及進(jìn)行對洞穴的調(diào)查這兩個方面。對地下水的分布和運(yùn)動情況做到摸底了解。對洞穴進(jìn)行調(diào)查主要側(cè)重對洞穴的調(diào)查，包括洞穴表面形態(tài)狀況、內(nèi)部的地質(zhì)情況。通過遙感技術(shù)可以快速對巖溶區(qū)的巖溶分布及其形態(tài)進(jìn)行識別，對不同的巖溶區(qū)域進(jìn)行清晰地劃分等。

做好勘察資料的整理。對于巖溶區(qū)勘察報告的內(nèi)容，要求對詳細(xì)說明巖溶區(qū)巖溶的地質(zhì)狀況、發(fā)育環(huán)境以及溶洞的具體坐標(biāo)為位置等。在最后應(yīng)給出真實(shí)可靠性的分析和建議。

（二）鉆孔設(shè)計與注漿量計算

巖溶發(fā)育的復(fù)雜性及不均勻性，使查明巖溶的實(shí)際分布、空間形態(tài)及發(fā)育特征難度很大。因此，一般情況下，注漿孔均采用均勻布置，除判明了準(zhǔn)確的土洞和“天窗“位置可集中布孔應(yīng)采取針對性注漿外，注漿布孔原則如下：注漿孔密度適當(dāng)，圍繞工程樁周邊布孔，一般Φ1.0m樁采用等邊三角形布置，Φ1.2m；Φ1.4m樁沿周邊平均設(shè)4個孔，Φ1.6m樁沿周邊平均設(shè)5個孔。注漿孔距、排距應(yīng)小于漿液擴(kuò)散半徑，并應(yīng)相互搭接。

鉆孔必須鉆入最深層溶洞底，以巖溶發(fā)育標(biāo)高作為設(shè)計孔深的依據(jù)，原則上鉆孔要遇到巖溶通道。

注漿量計算常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法、工程地質(zhì)比擬法、漿液均勻擴(kuò)散的單孔注漿計算法等方法。

（三）施工要點(diǎn)

1）布孔的原則和方法。為滿足地基強(qiáng)度的要求，布孔要結(jié)合灌漿的特點(diǎn)、地基形態(tài)等因素來考慮，既要充分發(fā)揮灌漿孔的效率，又要保證漿液留在地基有效范圍之內(nèi)，布孔時應(yīng)視地基實(shí)際情況而定。若全幅灌漿，應(yīng)采用等距離梅花方格網(wǎng)布孔，中間孔淺，邊緣孔深，孔間距以2米左右為宜。2）鉆孔。為確保原地基不受損壞，成孔的孔徑應(yīng)盡量小些，且必須采用干鉆法，嚴(yán)禁加水。對于路基，鉆孔深度視地基高度和地基填料的情況而定。3）下注漿管。選用適當(dāng)?shù)淖{管，以確保漿液的灌注流暢。一般說來，注漿結(jié)束后，注漿花管很難拔除，如果實(shí)行強(qiáng)行拔除，則會破壞地基。因此注漿結(jié)束后，應(yīng)將注漿花管作為非預(yù)應(yīng)力錨桿留置在地基內(nèi)，這樣不僅可免除拔管對地基的破壞作用，同時對提高地基強(qiáng)度有一定好處。4）灌漿。灌漿主要內(nèi)容包括灌漿壓力、灌漿濃度、灌漿順序等。灌漿壓力是保證質(zhì)量的重要因素之一。在大范圍注漿前，應(yīng)先做試驗(yàn)，根據(jù)注漿段的地基類型，結(jié)合單孔注漿量選擇合適的灌漿壓力。注漿濃度通常以水灰比（質(zhì)量比）1：1較為適宜。灌漿順序是指灌漿孔的受注順序，一般以三次灌注為最佳。灌注前先根據(jù)灌漿孔平面圖，設(shè)計好灌漿順序。第一、二灌次孔以單孔注漿量為控制標(biāo)準(zhǔn)，第三灌次為加壓灌注。

參考文獻(xiàn)：

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