论文部分内容阅读
1 工程应用背景
220 kV 浔峰输变电工程架空线路工程塔基位于广州市白云区金沙洲，该地区溶洞地质较为普遍，在塔基地质钻探时，多个钻点出现地下溶洞或土洞。为了避免塔基多次移位重复征地赔偿及保证工程按期安全施工，所以对溶洞地质的铁塔地基采用袖阀管注浆加固处理，然后再进行铁塔基础施工。经袖阀管注浆加固处理的桩位，在基础灌注桩孔及浇注过程中均无塌孔、漏浆等情况发生，工程按时完成。袖阀管注浆工法是由法国Soletanche基础工程公司于上个世纪50年代首创的一种注浆工法，又称Soletanche3-法。袖阀管注浆工法由于能较好地控制注浆范围和注浆压力，可进行重复注浆，且发生冒浆与串浆的可能性很小等特点，被国内外公认为最可靠的注浆工法之一，通过较高压力将液状的浆液注（压）入岩土层内部，以达到密实岩土层，止水和防塌。用于公路、地铁、堤坝、水库、地基加固、溶洞等。
2 现场情况介绍
地质钻探资料表明：220 kV 浔峰架空线路工程 A2塔基础发现土层软化带，该地层中钻进尺较快，初步分析该处溶洞已穿。勘探结果表明：溶洞充填有流塑状黏性土、石灰岩碎屑，且漏水现象严重；A2塔基础后钻孔在 13.4～14.5 m 发现土洞，洞中有稀泥，且漏水现象严重，发现溶洞；A7塔基础为钻孔未发现土洞和土层软化带，但在13.6～14.8 mm 风化石灰岩局部裂隙面上有明显溶蚀现象。
3 施工方法及施工程序
3.1 施工方法的选择
由于该区域溶洞埋深较浅，且前期地质勘察时已钻了10多个孔，为防止施工再次扰动溶洞引起上层土体流失造成地面下陷，先进行溶洞填充处理，然后再进行地面 12 m 以下的地层加固处理。溶洞填充施工采用砼输送泵直接泵送 C15 商品砼，通过钻机打穿溶洞下钢管接输送泵泵管，钢管下至距溶洞底 50 cm，同时利用钻机打 2～3 个排气孔，以防泵送砼时溶洞内气体无法排出引起地表隆起。钻孔施工采用 2 台 GY-1A 型钻机，施工时应尽可能利用原有地质钻孔进行扩孔，无法扩孔的则重新钻孔，暂时考虑在新建铁塔 4 个基础位置钻 4 个砼泵送口，并分别在各个泵送砼口外侧设 2 个排气口。砼泵送结束 1 天后从地面打检查孔进行抽芯检查，若发现溶洞填充不密实存在空洞，再打孔填充砼面下 50 cm，下袖阀管进行注浆回填，溶洞回填采用纯水泥浆。地面 12 m 以下地层加固袖阀管注双液浆和单液浆，注浆孔按照 2 m×2 m 梅花型布置，外圈采用双液浆加固，内圈采用纯水泥单液浆加固，由外向内跳孔施工，注浆与钻孔同时进行，随钻随注，先完成外圈双液浆的施工，形成止浆帷幕后再进行内圈单液浆的施工。
3.2 注混凝土钢管安设施工
注 C15 混凝土采用内径为准120 mm 的钢管，在此过程中一定要严格按照施工规范进行施工。为了避免钻孔堵塞影响下管质量，可采用边钻孔边下管的方法。下管到达指定位置后与混凝土搅拌车进行焊接连接，而后注 C15 混凝土，其中所产生的泥浆引流到泥浆池后用泵车运出。
3.3袖阀管注浆加固施工
3.3.1施工步骤
（1）根据地质勘探首先进行溶洞处理；（2）泥浆收集和外运处理；（3）钻孔取样检查溶洞处理效果，决定是否进行注浆填充；（4）溶洞处理达到要求后再进行地层加固处理；（5）钻孔抽芯取样检查地层处理效果是否达到要求。如此循环，直至达到要求。
3.3.2工艺流程
（1）溶洞处理施工工艺流程如图 1 所示。（2）袖阀管注浆施工工艺流程如图 2 所示。
图1 溶洞处理工艺流程 图2 袖阀管注浆施工工艺流程
3.3.3钻孔
（1）钻孔采用 GY-1A 型钻机，钻孔直径 89～110 mm。针对较软土层采用三叶钻头钻进成孔，针对硬土层和破碎岩层采用金刚钻头钻进。（2）钻孔顺序：2 台钻机由外向内并排钻进，采用皮尺等工具按间距 2 m×2 m 定出注浆孔孔位；对发现有土洞处以每孔间隔 2 m 向外施作一排注浆钻孔，至基本找到洞体边界为止，钻孔深度为洞底以下 0.5 m。（3）钻孔过程中采用泥浆循环护壁成孔。在钻到土洞后采用取芯钻进，取至土洞底板以下0.5 m。通过取出的芯样可判断出土洞的位置、高度和填充物特征。施工过程中，如发现钻杆拔出后坍孔，孔内泥浆水头下降，钻孔不能顺利成孔时，可以考虑重新采用跟管钻进，袖阀管安放完成后再将套管取出，施工时，保证钻杆的垂直度。
3.3.4 浇注套壳料
（1）套壳料采用 P.O 32.5R 水泥和黏土拌制，施工配合比为水泥∶黏土∶水 =1∶1.5∶1.88，漿液比重约为 1.5，黏度为24～26 Pa·s。（2）套壳料采用水泥浆搅拌筒拌制。（3）套壳料浇注：钻孔结束后进行清孔，接着将拌制好的套壳料采用 GY-1A型钻机钻杆从孔底压入，利用套壳料比重比泥浆大的特点，将孔内泥浆全部置换到孔外，使套壳料充满整个孔内。
3.3.5安放袖阀管
袖阀管采用准48 mm 的管径，地面下 2 m 段采用实管，其他使用花管，袖阀管底部加下闷盖，顶部加上闷盖。（2）止浆系统由皮碗式止浆塞、花管、宝塔头和管堵组成，止浆塞采用双塞系统，且一套塞子只包含一环灌浆孔。（3）套壳料浇注完成后在孔内下袖阀管，袖阀管接长采用套管用胶粘连。在下管过程中为减小袖阀管的浮力，可在管内注入清水。（4）袖阀管沿钻孔下到孔底，并露出地表 0.3～0.5 m。（5）袖阀管安放完成后，孔内地表以下 1 m 范围内采用M7.5 砂浆作为止浆料进行封堵，袖阀管的连接一定要保证质量，连接紧密、不得有断开现象。
下管完即可清空，用高压水对孔内进行清洗，减少孔内沉渣和泥浆比重，并且需要封口，在孔口周围的地面到地面一下1m的距离范围内采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。
220 kV 浔峰输变电工程架空线路工程塔基位于广州市白云区金沙洲，该地区溶洞地质较为普遍，在塔基地质钻探时，多个钻点出现地下溶洞或土洞。为了避免塔基多次移位重复征地赔偿及保证工程按期安全施工，所以对溶洞地质的铁塔地基采用袖阀管注浆加固处理，然后再进行铁塔基础施工。经袖阀管注浆加固处理的桩位，在基础灌注桩孔及浇注过程中均无塌孔、漏浆等情况发生，工程按时完成。袖阀管注浆工法是由法国Soletanche基础工程公司于上个世纪50年代首创的一种注浆工法，又称Soletanche3-法。袖阀管注浆工法由于能较好地控制注浆范围和注浆压力，可进行重复注浆，且发生冒浆与串浆的可能性很小等特点，被国内外公认为最可靠的注浆工法之一，通过较高压力将液状的浆液注（压）入岩土层内部，以达到密实岩土层，止水和防塌。用于公路、地铁、堤坝、水库、地基加固、溶洞等。
2 现场情况介绍
地质钻探资料表明：220 kV 浔峰架空线路工程 A2塔基础发现土层软化带，该地层中钻进尺较快，初步分析该处溶洞已穿。勘探结果表明：溶洞充填有流塑状黏性土、石灰岩碎屑，且漏水现象严重；A2塔基础后钻孔在 13.4～14.5 m 发现土洞，洞中有稀泥，且漏水现象严重，发现溶洞；A7塔基础为钻孔未发现土洞和土层软化带，但在13.6～14.8 mm 风化石灰岩局部裂隙面上有明显溶蚀现象。
3 施工方法及施工程序
3.1 施工方法的选择
由于该区域溶洞埋深较浅，且前期地质勘察时已钻了10多个孔，为防止施工再次扰动溶洞引起上层土体流失造成地面下陷，先进行溶洞填充处理，然后再进行地面 12 m 以下的地层加固处理。溶洞填充施工采用砼输送泵直接泵送 C15 商品砼，通过钻机打穿溶洞下钢管接输送泵泵管，钢管下至距溶洞底 50 cm，同时利用钻机打 2～3 个排气孔，以防泵送砼时溶洞内气体无法排出引起地表隆起。钻孔施工采用 2 台 GY-1A 型钻机，施工时应尽可能利用原有地质钻孔进行扩孔，无法扩孔的则重新钻孔，暂时考虑在新建铁塔 4 个基础位置钻 4 个砼泵送口，并分别在各个泵送砼口外侧设 2 个排气口。砼泵送结束 1 天后从地面打检查孔进行抽芯检查，若发现溶洞填充不密实存在空洞，再打孔填充砼面下 50 cm，下袖阀管进行注浆回填，溶洞回填采用纯水泥浆。地面 12 m 以下地层加固袖阀管注双液浆和单液浆，注浆孔按照 2 m×2 m 梅花型布置，外圈采用双液浆加固，内圈采用纯水泥单液浆加固，由外向内跳孔施工，注浆与钻孔同时进行，随钻随注，先完成外圈双液浆的施工，形成止浆帷幕后再进行内圈单液浆的施工。
3.2 注混凝土钢管安设施工
注 C15 混凝土采用内径为准120 mm 的钢管，在此过程中一定要严格按照施工规范进行施工。为了避免钻孔堵塞影响下管质量，可采用边钻孔边下管的方法。下管到达指定位置后与混凝土搅拌车进行焊接连接，而后注 C15 混凝土，其中所产生的泥浆引流到泥浆池后用泵车运出。
3.3袖阀管注浆加固施工
3.3.1施工步骤
（1）根据地质勘探首先进行溶洞处理；（2）泥浆收集和外运处理；（3）钻孔取样检查溶洞处理效果，决定是否进行注浆填充；（4）溶洞处理达到要求后再进行地层加固处理；（5）钻孔抽芯取样检查地层处理效果是否达到要求。如此循环，直至达到要求。
3.3.2工艺流程
（1）溶洞处理施工工艺流程如图 1 所示。（2）袖阀管注浆施工工艺流程如图 2 所示。
图1 溶洞处理工艺流程 图2 袖阀管注浆施工工艺流程
3.3.3钻孔
（1）钻孔采用 GY-1A 型钻机，钻孔直径 89～110 mm。针对较软土层采用三叶钻头钻进成孔，针对硬土层和破碎岩层采用金刚钻头钻进。（2）钻孔顺序：2 台钻机由外向内并排钻进，采用皮尺等工具按间距 2 m×2 m 定出注浆孔孔位；对发现有土洞处以每孔间隔 2 m 向外施作一排注浆钻孔，至基本找到洞体边界为止，钻孔深度为洞底以下 0.5 m。（3）钻孔过程中采用泥浆循环护壁成孔。在钻到土洞后采用取芯钻进，取至土洞底板以下0.5 m。通过取出的芯样可判断出土洞的位置、高度和填充物特征。施工过程中，如发现钻杆拔出后坍孔，孔内泥浆水头下降，钻孔不能顺利成孔时，可以考虑重新采用跟管钻进，袖阀管安放完成后再将套管取出，施工时，保证钻杆的垂直度。
3.3.4 浇注套壳料
（1）套壳料采用 P.O 32.5R 水泥和黏土拌制，施工配合比为水泥∶黏土∶水 =1∶1.5∶1.88，漿液比重约为 1.5，黏度为24～26 Pa·s。（2）套壳料采用水泥浆搅拌筒拌制。（3）套壳料浇注：钻孔结束后进行清孔，接着将拌制好的套壳料采用 GY-1A型钻机钻杆从孔底压入，利用套壳料比重比泥浆大的特点，将孔内泥浆全部置换到孔外，使套壳料充满整个孔内。
3.3.5安放袖阀管
袖阀管采用准48 mm 的管径，地面下 2 m 段采用实管，其他使用花管，袖阀管底部加下闷盖，顶部加上闷盖。（2）止浆系统由皮碗式止浆塞、花管、宝塔头和管堵组成，止浆塞采用双塞系统，且一套塞子只包含一环灌浆孔。（3）套壳料浇注完成后在孔内下袖阀管，袖阀管接长采用套管用胶粘连。在下管过程中为减小袖阀管的浮力，可在管内注入清水。（4）袖阀管沿钻孔下到孔底，并露出地表 0.3～0.5 m。（5）袖阀管安放完成后，孔内地表以下 1 m 范围内采用M7.5 砂浆作为止浆料进行封堵，袖阀管的连接一定要保证质量，连接紧密、不得有断开现象。
下管完即可清空，用高压水对孔内进行清洗，减少孔内沉渣和泥浆比重，并且需要封口，在孔口周围的地面到地面一下1m的距离范围内采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。