滲透灌漿在巖溶地基處理中的應用

曹興周 馬磊

山東省地質礦產勘查開發局第五地質大隊 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、達到下一步沖樁護壁成孔，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用。本文介紹了滲透灌漿技術，并探討了其在巖溶地基處理中的應用。

關鍵詞：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構和體積，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。

由于巖溶地區的地下水位隨時間的變化會發生變化，而水位的改變會造成地層的強度下降，從而導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系，保持地下水位的穩定。溶溝、溶隙、溶洞發育，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，從而嚴重危及建筑物的安全。施工時根據先導勘探孔揭示地層中的巖溶發育情況，加固深度由探灌結合孔確定，對溶巖進行注漿加固，從而確保頁地層的穩定。

二、滲透灌漿在巖溶地基處理中的應用

（一）工程實例

某廠房位于山溝沖積地，地質構造復雜。根據地質調查數據表明，其下伏巖層屬泥盆-石炭地層，上覆層為第四紀沖積和殘積成因的粘土和亞粘土。巖性主要以石灰巖為主，巖溶、裂隙十分發育。為了確保工程質量，避免在建成后出現工廠的局部塌陷，保證車間建設的順利完工，在對巖溶地段進行處理時，嚴格根據設計及工程施工的實際要求，采用灌漿技術進行施工。

（二）地基處理方案

根據該巖溶地基的發育特點及溶洞的分布情況，采用靜壓灌漿的方法處理巖溶地基。本工程位于巖溶發育區，由于巖溶發育較強烈，除較大溶洞外，還含有小的溶孔及溶隙。地質雷達的探測結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量。由于本工程采用鋼筋混凝土筏板基礎，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行灌漿處理。采用此種鉆孔布置，較大溶洞各孔間可相互補充灌漿，有利于保證灌漿質量。本工程主要采用鉆孔與灌漿流水作業的方式來實施灌漿處理，這不僅可以縮短工程的建設周期，還可以降低成本，帶來更多的經濟效益。

（三）注意事項

收集和調查地下設施、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，要先進行超前地質勘探，探明并掌握巖溶發育情況，為正式施工收集數據資料，奠定基礎；仔細核對地質勘察資料、注漿加固設計文件及圖紙、施工現場平面圖、控制樁點的測量資料；對水泥強度、安定性及其他必要的性能指標進行復試。

鉆機就位，鉆頭對準放線灰點，認真檢查、復核，確保鉆孔對位誤差小于3cm。終孔后，檢查地質鉆探記錄，并與鉆前勘探及先導孔等地質資料對比，確保孔深滿足設計要求與實際誤差小于0.1m。鉆孔注漿應先外側后內部的原則，即先邊緣孔，后中心孔注漿，并同時隔排跳孔進行。注漿套管跟管鉆進，保持土體原有結構，土層鉆孔原則上采用無水反循環，鉆孔干鉆確實困難時，應經技術負責人同意，方能加少量水鉆進。注漿套管拔起應和孔內微型樁灌注同步進行，且孔內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，并根據進漿量的大小、快慢隨時變換水泥漿液的水灰比。當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，應封堵后繼續注漿，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。但鄰孔注漿應加強。注漿串孔應用兩臺壓漿泵對串漿孔分別注漿。若上述措施注漿泵周轉不過來，應對串漿孔封堵。注漿完畢，再對封堵的串漿孔重新鉆進，但該孔注漿應加強。

三、滲透灌漿應用的控制要點

1.2 進行巖溶區勘察所需注意的事項

（一）做好勘察工作

在進行巖溶區的勘察之前，首先要對勘察目的和要求，勘察方法及突發現象的應對措施等施工內容進行提前的確定。進行這些方案的確定是要以對實際巖溶區開展了實地調查，搜集到了真實的資料為前提的。在進行這些資料收集時要做到真正可靠地收集，勘察點的選定應該能夠具有代表性。

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

做好勘察資料的整理。對于巖溶區勘察報告的內容，要求對詳細說明巖溶區巖溶的地質狀況、發育環境以及溶洞的具體坐標為位置等。在最后應給出真實可靠性的分析和建議。

（二）鉆孔設計與注漿量計算

巖溶發育的復雜性及不均勻性，使查明巖溶的實際分布、空間形態及發育特征難度很大。因此，一般情況下，注漿孔均采用均勻布置，除判明了準確的土洞和“天窗“位置可集中布孔應采取針對性注漿外，注漿布孔原則如下：注漿孔密度適當，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4個孔，Φ1.6m樁沿周邊平均設5個孔。注漿孔距、排距應小于漿液擴散半徑，并應相互搭接。

鉆孔必須鉆入最深層溶洞底，以巖溶發育標高作為設計孔深的依據，原則上鉆孔要遇到巖溶通道。

注漿量計算常采用經驗數據法、工程地質比擬法、漿液均勻擴散的單孔注漿計算法等方法。

（三）施工要點

1）布孔的原則和方法。為滿足地基強度的要求，布孔要結合灌漿的特點、地基形態等因素來考慮，既要充分發揮灌漿孔的效率，又要保證漿液留在地基有效范圍之內，布孔時應視地基實際情況而定。若全幅灌漿，應采用等距離梅花方格網布孔，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，成孔的孔徑應盡量小些，且必須采用干鉆法，嚴禁加水。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。選用適當的注漿管，以確保漿液的灌注流暢。一般說來，注漿結束后，注漿花管很難拔除，如果實行強行拔除，則會破壞地基。因此注漿結束后，應將注漿花管作為非預應力錨桿留置在地基內，這樣不僅可免除拔管對地基的破壞作用，同時對提高地基強度有一定好處。4）灌漿。灌漿主要內容包括灌漿壓力、灌漿濃度、灌漿順序等。灌漿壓力是保證質量的重要因素之一。在大范圍注漿前，應先做試驗，根據注漿段的地基類型，結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。灌注前先根據灌漿孔平面圖，設計好灌漿順序。第一、二灌次孔以單孔注漿量為控制標準，第三灌次為加壓灌注。

參考文獻：

[1]陽劍鋒.巖溶灌漿技術在廣西宜州佑岸拉稿電站工程施工中的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2013.

[2]李澤.固結灌漿在巖溶地基處理中的應用及實踐探討[J].建筑工程技術與設計，2015.