袖閥管法溶洞注漿工程實踐

莫崇劍

（廣東省有色金屬地質局九三二隊，廣東 韶關 512026）

1 工程概況

廣州市軌道交通十三號線凰崗停車場位于廣州市白云區慶槎路，凰崗停車場蓋體面積為115271.17㎡，蓋體長約628m，寬度約210m，呈長方形狀。停車場前期施工至9m蓋板，地上1層，層高9m。蓋板下包含運用庫、區域倉儲庫、工程車庫、焊軌基地、污水處理站、牽引變電所、材料堆場等建筑單體。用地范圍分布有灰巖，發育有溶洞、土洞及溶溝等。工程樁基采用鉆孔灌注樁，樁基持力層基底主要位于粗砂巖、炭質灰巖、灰巖的中、微風化帶。為了保證停車場蓋體的安全，防止地表塌陷和過大的沉降，需要對溶（土）洞進行處理。

2 場地地層情況

停車場蓋體工程地質情況由上到下依次為：<1>人工填土、<2-1B>淤泥質土、<3-1>粉細砂層、中粗砂層、<4N-1>軟塑狀粉質粘土、<5N-2>硬塑狀碎屑巖殘積粉質粘土層、<5C-1B>可塑狀灰巖殘積層、<7-1>含礫砂巖、<8C-2>灰巖、<9C-2>灰巖。

3 水文地質條件

（1）地表水。凰崗停車場蓋體工程位于海口涌和深涌包圍的區域，三面環水。

（2）地下水。線路沿線大部分地段地下水水位埋藏較淺，地下水位變化不大。穩定水位埋深0.70～5.40m，穩定水位標高5.31～12.65m。

區內地下水位的變化與地下水的賦存、補給及排泄關系密切，每年4～6月份為前汛期，7～9月份為后汛期，雨季的降水豐沛，是地下水的補給期，地下水位上升明顯，10月～下年3月為地下水的消耗期，地下水位下降，年變化幅度0.50～1.50m，同時在地表水道附近地下水隨潮汐水位漲落而變化。

本場地地下水按賦存方式分為第四系松散層孔隙水（潛水或承壓水）、層狀基巖裂隙水及碳酸鹽巖類裂隙溶洞水。

（3）地下水的補給與排泄。場地內第四系松散層孔隙水與地表水體有較密切的水力聯系，大氣降水及地表水是地下水的主要補給來源，地下水排泄主要為大氣蒸發及地層下滲、徑流等方式向江河排泄。砂層里的承壓水，主要通過側向徑流進行補給與排泄，也可在與砂層潛水含水層交匯處進行補給與排泄。

層狀基巖裂隙水主要為承壓水，通過基巖突出于地表的地下水補給區進行補給，排泄方式主要為側向徑流排泄。若過度抽取地下水導致地下水水力不平衡，則砂層水與基巖水會通過越流進行補給與排泄。

巖溶裂隙水受降水、地表水體灌入以及周邊巖體側向徑流補給，通過徑流向排泄區進行排泄，也可通過抽取地下水等人工方式進行排泄。

4 施工設計

根據勘察成果，屬巖溶強發育程度，鉆探顯示溶洞為全填充，鉆進漏水。填充物主要為粉細砂巖屑，呈松散狀，個別孔為粘性土。巖溶裂隙在鉆孔中主要表現為風化溶蝕較強，巖芯破碎且厚度薄，個別呈串珠狀溶洞。結合溶洞處理的目的，鉆孔灌注樁樁底以下、溶洞頂以上完整基巖厚度不足 5m 的，加長樁長，穿越該溶洞，始終保證樁底以下有 5m 厚且≥3 倍樁徑厚度的完整基巖，穿越的溶洞須采用袖閥管法注漿。

5 溶（土）洞處理措施

溶（土）洞采用充填注漿的方法進行處理

（1）充填壓力需根據溶（土）洞的充填情況進行調整；

（2）充填注漿需邊注漿邊摸查溶（土）洞的規模及處理后的效果；

摸查方法：根據注漿量及注漿孔所檢測到的溶土洞洞徑、初步估算溶（土）洞的規模后再向周邊布設檢查孔。檢查孔需注意檢查溶洞的延展狀況外、尚需檢查注漿充填狀況，發現注漿不飽滿的需利用檢查孔繼續注漿。

（3）規模較大的溶洞、其范圍已超出地鐵結構設定的安全限界時，可先在安全限界鉆孔、采用速凝漿控制邊界、減少注漿的范圍及注漿量。

（4）注漿材料采用雙液漿和水泥漿，溶洞外圍可用雙液漿封閉，內部采用水泥漿，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥。注漿管應進入溶（土）洞底部以下不小于0.5m。注漿管采用Φ48*4.5PVC袖閥管。

注漿參數：

1）周邊孔：以相對小壓力、多次數、較大量控制；壓力0.6～0.8MPa，3～4次；注漿漿液為雙液漿，配比建議為水泥：水：水玻璃＝1：1.38：0.3（質量比），水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水玻璃模數m=2.4～3.4（濃度Be=30～40）。

2）中央孔：壓注水泥漿，壓漿三次，設計參數為：a、注漿壓力為0～1.0MPa；注漿壓力逐步提高，達到注漿終壓并繼續注漿10min以上；b、水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥；水灰比為1:1；c、注漿速度：30～70L/min；d、實際灌漿參數根據現場試驗確定。

6 袖閥管注漿工藝流程

袖閥管注漿法使用的注漿管，注漿段為帶射漿孔的袖閥管，注漿段以上為實管。袖閥管每隔50cm鉆一組（4～8個孔）射漿孔，射漿孔呈梅花形布設，其外為長5～8cm的橡皮閥包裹。

袖閥管注漿是將注漿管通過鉆孔，在漿液壓力條件下，較為均勻地進入溶洞，以達到漿液在溶洞中均勻擴散，將溶洞的填充物膠結為一個整體的施工工藝。注漿時，將帶封堵裝置的注漿內管置入注漿外管內，對需要注漿部位進行注漿。

（1）注漿前1至2天必須在注漿管與土層交接部位用草帶或其它材料打底+水泥漿封堵形成一個外殼，深度不小于6米。防止水泥漿從注漿管外冒出，達不到注水泥漿填充作用。

（2）在正式注漿前，應進行注漿試驗。根據設計要求的水泥用量等指標，最終確定控制注漿壓力、水泥用量、配合比、注漿次數等施工參數。

（3）注漿漿液采用水泥漿，采用水泥為42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為1:1。用BW150型注漿泵注漿，漿液現場用LJ-300型攪漿桶攪拌；漿液須在攪拌均勻過篩后到入泥漿池再注漿，注單液漿采用分層注漿，先注下層溶洞，下層溶洞注滿并穩壓后再提管至上一層溶洞，直至注滿。

（4）在注漿壓注過程中，漿液應連續攪拌，攪拌時間應大于2min。

（5）在注漿時泵壓力表上觀測注漿壓力，開環壓力0Mpa，終止注漿壓力1.0 Mpa，穩壓10分鐘后清洗閥管并預開一次環，以待第二次再注。

注漿量：注漿時根據攪拌桶的容積和漿液流量確定注漿量，在攪拌桶中配好漿液、測定體積后再將漿液輸入注漿池中，注漿池直接與注漿泵相連。注漿時再通過壓力表和漿液流量來控制注漿量。另外，通過計量現場水泥用量，也是掌握注漿量的有效措施。一般先期注漿孔的注漿量大于后期孔，外圍注漿孔的注漿量大于內部孔。

7 袖閥管注漿質量保證措施

（1）要保證鉆孔的垂直度不大于1.5%，深度不小于注漿設計深度；

（2）在澆筑套殼料之前一定要把鉆孔沉渣清除干凈，保證沉渣厚度不大于1.0m才能澆筑套殼料;

（3）套殼料的配合比嚴格按已經過試驗的配合比配制，不要隨意變更，灌注時一定要灌到孔口溢出為止；

（4）袖閥管的長度，袖閥的間距要與注漿孔段及地層相適應；

（5）在把袖閥管下入鉆孔時，在接口上涂上密封膠后，要等待約1分鐘，待其膠結好后再下入孔內，防止膠結不緊密造成注漿加壓或注漿器在孔內移動時接口松脫；

（6）制漿嚴格按配合比進行，根據設計規定的水灰比量測加水量，做好刻度，然后加入水泥用量進行攪拌；

（7）不同品種的水泥不能在同一次注漿中混合使用；

（8）注漿要在封孔達到一定齡期后才能進行，注漿開始時先壓送清水，壓力由小到大逐步提高，直到沖開袖閥，開環成功，壓力回落后再改泵送水泥漿液；

（9）注漿過程要密切注意壓力的變化，在注漿壓力達到設計終注壓力后維持十分鐘即應停泵，避免漿液擴散范圍太大造成浪費；

（10）注漿完畢要及時清洗管路殘漿，攪漿桶及注漿泵，避免殘余水泥漿硬化堵塞管道及漿泵。

8 注漿質量控制

布置鉆孔及溶（土）洞探邊同步進行，以揭示到溶（土）洞的詳勘鉆孔為基準點，加密鉆孔，按照2m×2m梅花形布置鉆孔查找洞體邊界，基本找到溶洞邊界。孔間隔2.0m，鉆孔兼做注漿孔，并選擇多個洞頂處鉆孔兼做排氣孔，排氣孔每洞至少一個，間距超過4m加設排氣孔。

注漿由下向上逐步進行，根據設計上三下五的原則，袖閥管注漿從最下部的注漿段開始，逐段往上進行開環注漿。注漿時針對不同的溶洞充填物或軟弱土層，每個注漿段提升幅度不同。對于砂層或含砂土層，參照擴散半徑即2~2.5米提升一段；粘土或粉質粘土層，按擴散半徑即1~1.5米提升一段。每次開環注漿達到設計壓力后，穩定十分鐘以上，再進行另一注漿段的開環注漿。如果注漿過程中出現串漿、冒漿、地面隆起等異常情況，或注漿量過大，即每次注漿量達到20噸，而壓力未達到設計要求，則暫停注漿，并清洗注漿管路，先進行其他孔的注漿，待水泥初凝后再進行下一次注漿。

9 施工監測

本次溶洞處理注漿工程的監測采用儀器監測與人工監測相結合的方法，儀器監測按有關規范的要求進行布點及觀測，具體見有關監測報告。人工監測則貫穿于整個注漿施工的全過程，即一邊注漿一邊派專人進行巡查，發現有冒漿、串孔、地面隆起等情況立即采取相應的措施進行處理，避免漿液的流失及重要建構筑物的破壞。

10 特殊情況處理

在注漿工程中，發生冒漿、串孔、地面隆起等一種或幾種情況均為常見現象，通常情況下，注漿引起的地面隆起是無害的，絕對不容許地面隆起，注漿施工質量很難達到預期的目的，尤其是對于溶洞注漿，由于溶洞本身的復雜性，不規則性，連通性，有無填充物等因素的影響，發生冒漿、串孔、地面隆起、開裂等現象更是無法避免。在本工程中發生上述現象一般采取如下措施。

冒漿：地面冒漿一般發生在松散的沖積土層中，或其下部有開放性溶洞，發現地面冒漿時如果壓力已達設計要求，則該孔注漿結束；如壓力未達設計要求，則暫停注漿，間隔6~10小時后再進行第二次或第三次注漿。

串孔：串孔一般發生在連通性的溶洞中，有二種情況，一種是漿液沿孔壁與套殼料之間的軟弱帶往上冒，另一種是漿液沿正在施工的鉆孔往上冒，前者發生時則暫停注漿，間隔6~10小時后再進行第二次或第三次注漿；后者則暫停注漿，等鉆孔施工完，下好管，封好孔后再進行注漿。

地面隆起：由于注漿加固區的位置比較特殊，加固區上部已挖除(卸載)，并做成整片的隔水水泥地面，在較小的注漿壓力作用下即產生隆起破壞，相當部分的隆起破壞并不在注漿加固區范圍內，但均由于溶洞的連通性及注漿壓力所造成。發現地面隆起這種情況，如果注漿壓力已達設計要求的壓力，則注漿結束，如果壓力未達設計要求，則間隔8~10小時后再進行第二次或第三次注漿。

11 工程質量評述

本次對B2區的充填處理后的溶洞共進行了22個檢測孔的鉆芯法、標貫試驗法驗證檢測。其中：

（1）22個檢測孔均揭露有溶洞，溶洞內均由水泥漿及其混合物全充填, 填充物膠結狀態較好，裂隙填充效果較好，未發現泥漿漏失情況；

（2）在中粗砂層進行的標準貫入試驗結果顯示為稍密狀態。

（3）22個檢測孔在溶洞范圍內均進行了標準貫入試驗，其錘擊數均大于10擊，滿足設計要求。

總體上看，經過溶洞注漿處理后，處理區的空洞已得到充填，原來松散、軟塑及流塑的充填物已得到密實加固，處理后的溶洞充填物的承載力已滿足施工的要求。達到了預期的目的。