论文部分内容阅读
曹兴周 马磊
山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队 山东泰安 271000
摘要：渗透灌浆能够形成隔水帷幕，将溶洞固体化、加固地基、减小沉降、达到下一步冲桩护壁成孔，防止塌孔，提高地基承载力满足建筑要求，目前在岩溶地基处理中得到应用。本文介绍了渗透灌浆技术，并探讨了其在岩溶地基处理中的应用。
关键词：渗透灌浆；岩溶；钻孔
一、渗透灌浆
渗透注浆是指在压力作用下，浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，而基本上不改变土和岩石的结构和体积，所用压力相对较小。渗透灌浆一般只使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石，这种渗透注浆是建筑上最常适用的一种注浆类型。
由于岩溶地区的地下水位随时间的变化会发生变化，而水位的改变会造成地层的强度下降，从而导致基底的承载力下降，从而危及基面建筑物的安全，通过岩溶注浆，可以将空洞的水置换成水泥凝固体，同时可以封闭土、石帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，保持地下水位的稳定。溶沟、溶隙、溶洞发育，在上部地层受到较大压力时可能造成工程所在地地层塌陷，从而严重危及建筑物的安全。施工时根据先导勘探孔揭示地层中的岩溶发育情况，加固深度由探灌结合孔确定，对溶岩进行注浆加固，从而确保页地层的稳定。
二、渗透灌浆在岩溶地基处理中的应用
（一）工程实例
某厂房位于山沟冲积地，地质构造复杂。根据地质调查数据表明，其下伏岩层属泥盆-石炭地层，上覆层为第四纪冲积和残积成因的粘土和亚粘土。岩性主要以石灰岩为主，岩溶、裂隙十分发育。为了确保工程质量，避免在建成后出现工厂的局部塌陷，保证车间建设的顺利完工，在对岩溶地段进行处理时，严格根据设计及工程施工的实际要求，采用灌浆技术进行施工。
（二）地基处理方案
根据该岩溶地基的发育特点及溶洞的分布情况，采用静压灌浆的方法处理岩溶地基。本工程位于岩溶发育区，由于岩溶发育较强烈，除较大溶洞外，还含有小的溶孔及溶隙。地质雷达的探测结果只是提供了较大溶洞的粗略位置，如果直接对其提供位置进行钻孔灌浆，有可能漏掉对一些小的溶孔及溶隙的处理，无法保证岩溶地基处理的质量。由于本工程采用钢筋混凝土筏板基础，板厚1.4m，对岩层的较小溶洞可跨越，因此采用均布钻孔灌浆方案：采用梅花形的钻孔布置，钻孔直径为110mm，钻孔间距为1.5m，这样就能对所有溶洞都进行灌浆处理。采用此种钻孔布置，较大溶洞各孔间可相互补充灌浆，有利于保证灌浆质量。本工程主要采用钻孔与灌浆流水作业的方式来实施灌浆处理，这不仅可以缩短工程的建设周期，还可以降低成本，带来更多的经济效益。
（三）注意事项
收集和调查地下设施、地下管线的具体位置；平整施工场地，开挖沟槽和集水坑；正式施工前，要掌握地下水位情况，要先进行超前地质勘探，探明并掌握岩溶发育情况，为正式施工收集数据资料，奠定基础；仔细核对地质勘察资料、注浆加固设计文件及图纸、施工现场平面图、控制桩点的测量资料；对水泥强度、安定性及其他必要的性能指标进行复试。
钻机就位，钻头对准放线灰点，认真检查、复核，确保钻孔对位误差小于3cm。终孔后，检查地质钻探记录，并与钻前勘探及先导孔等地质资料对比，确保孔深满足设计要求与实际误差小于0.1m。钻孔注浆应先外侧后内部的原则，即先边缘孔，后中心孔注浆，并同时隔排跳孔进行。注浆套管跟管钻进，保持土体原有结构，土层钻孔原则上采用无水反循环，钻孔干钻确实困难时，应经技术负责人同意，方能加少量水钻进。注浆套管拔起应和孔内微型桩灌注同步进行，且孔内水泥浆要高出套管底部以防止塌孔断桩。注浆时，起始浆液水灰比1：1.2，并根据进浆量的大小、快慢随时变换水泥浆液的水灰比。当单孔水泥注入量超过3t时，采用水泥浆加水玻璃注浆，浆液配比控制通过水表测出水的体积再加入按配比算出的水泥。注浆过程中孔口冒浆，应封堵后继续注浆，并减少压力或加浓浆液。但采取上述措施依然冒浆，可停止注浆。但邻孔注浆应加强。注浆串孔应用两台压浆泵对串浆孔分别注浆。若上述措施注浆泵周转不过来，应对串浆孔封堵。注浆完毕，再对封堵的串浆孔重新钻进，但该孔注浆应加强。
三、渗透灌浆应用的控制要点
1.2 进行岩溶区勘察所需注意的事项
（一）做好勘察工作
在进行岩溶区的勘察之前，首先要对勘察目的和要求，勘察方法及突发现象的应对措施等施工内容进行提前的确定。进行这些方案的确定是要以对实际岩溶区开展了实地调查，搜集到了真实的资料为前提的。在进行这些资料收集时要做到真正可靠地收集，勘察点的选定应该能够具有代表性。
选择合理的勘察方法：工程钻探法可以对一定深度内岩溶的发育状态进行较为明确的勘察。但是在勘察中，如果采取此种方法，需要花费较多的时间，效率不高。与此同时，要想顺利进行且得到较为准确的勘察数据，就需要添加一些水文地质工作来辅助进行，比如常用的抽水试验或者是钻孔压水试验等。地质测绘法的内容包括进行地表的测绘以及进行对洞穴的调查这两个方面。对地下水的分布和运动情况做到摸底了解。对洞穴进行调查主要侧重对洞穴的调查，包括洞穴表面形态状况、内部的地质情况。通过遥感技术可以快速对岩溶区的岩溶分布及其形态进行识别，对不同的岩溶区域进行清晰地划分等。
做好勘察资料的整理。对于岩溶区勘察报告的内容，要求对详细说明岩溶区岩溶的地质状况、发育环境以及溶洞的具体坐标为位置等。在最后应给出真实可靠性的分析和建议。
（二）钻孔设计与注浆量计算
岩溶发育的复杂性及不均匀性，使查明岩溶的实际分布、空间形态及发育特征难度很大。因此，一般情况下，注浆孔均采用均匀布置，除判明了准确的土洞和“天窗“位置可集中布孔应采取针对性注浆外，注浆布孔原则如下：注浆孔密度适当，围绕工程桩周边布孔，一般Φ1.0m桩采用等边三角形布置，Φ1.2m；Φ1.4m桩沿周边平均设4个孔，Φ1.6m桩沿周边平均设5个孔。注浆孔距、排距应小于浆液扩散半径，并应相互搭接。
钻孔必须钻入最深层溶洞底，以岩溶发育标高作为设计孔深的依据，原则上钻孔要遇到岩溶通道。
注浆量计算常采用经验数据法、工程地质比拟法、浆液均匀扩散的单孔注浆计算法等方法。
（三）施工要点
1）布孔的原则和方法。为满足地基强度的要求，布孔要结合灌浆的特点、地基形态等因素来考虑，既要充分发挥灌浆孔的效率，又要保证浆液留在地基有效范围之内，布孔时应视地基实际情况而定。若全幅灌浆，应采用等距离梅花方格网布孔，中间孔浅，边缘孔深，孔间距以2米左右为宜。2）钻孔。为确保原地基不受损坏，成孔的孔径应尽量小些，且必须采用干钻法，严禁加水。对于路基，钻孔深度视地基高度和地基填料的情况而定。3）下注浆管。选用适当的注浆管，以确保浆液的灌注流畅。一般说来，注浆结束后，注浆花管很难拔除，如果实行强行拔除，则会破坏地基。因此注浆结束后，应将注浆花管作为非预应力锚杆留置在地基内，这样不仅可免除拔管对地基的破坏作用，同时对提高地基强度有一定好处。4）灌浆。灌浆主要内容包括灌浆压力、灌浆浓度、灌浆顺序等。灌浆压力是保证质量的重要因素之一。在大范围注浆前，应先做试验，根据注浆段的地基类型，结合单孔注浆量选择合适的灌浆压力。注浆浓度通常以水灰比（质量比）1：1较为适宜。灌浆顺序是指灌浆孔的受注顺序，一般以三次灌注为最佳。灌注前先根据灌浆孔平面图，设计好灌浆顺序。第一、二灌次孔以单孔注浆量为控制标准，第三灌次为加压灌注。
参考文献：
[1]阳剑锋.岩溶灌浆技术在广西宜州佑岸拉稿电站工程施工中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2013.
[2]李泽.固结灌浆在岩溶地基处理中的应用及实践探讨[J].建筑工程技术与设计，2015.
山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队 山东泰安 271000
摘要：渗透灌浆能够形成隔水帷幕，将溶洞固体化、加固地基、减小沉降、达到下一步冲桩护壁成孔，防止塌孔，提高地基承载力满足建筑要求，目前在岩溶地基处理中得到应用。本文介绍了渗透灌浆技术，并探讨了其在岩溶地基处理中的应用。
关键词：渗透灌浆；岩溶；钻孔
一、渗透灌浆
渗透注浆是指在压力作用下，浆液填充土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙和裂隙中的水和气体，而基本上不改变土和岩石的结构和体积，所用压力相对较小。渗透灌浆一般只使用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石，这种渗透注浆是建筑上最常适用的一种注浆类型。
由于岩溶地区的地下水位随时间的变化会发生变化，而水位的改变会造成地层的强度下降，从而导致基底的承载力下降，从而危及基面建筑物的安全，通过岩溶注浆，可以将空洞的水置换成水泥凝固体，同时可以封闭土、石帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，保持地下水位的稳定。溶沟、溶隙、溶洞发育，在上部地层受到较大压力时可能造成工程所在地地层塌陷，从而严重危及建筑物的安全。施工时根据先导勘探孔揭示地层中的岩溶发育情况，加固深度由探灌结合孔确定，对溶岩进行注浆加固，从而确保页地层的稳定。
二、渗透灌浆在岩溶地基处理中的应用
（一）工程实例
某厂房位于山沟冲积地，地质构造复杂。根据地质调查数据表明，其下伏岩层属泥盆-石炭地层，上覆层为第四纪冲积和残积成因的粘土和亚粘土。岩性主要以石灰岩为主，岩溶、裂隙十分发育。为了确保工程质量，避免在建成后出现工厂的局部塌陷，保证车间建设的顺利完工，在对岩溶地段进行处理时，严格根据设计及工程施工的实际要求，采用灌浆技术进行施工。
（二）地基处理方案
根据该岩溶地基的发育特点及溶洞的分布情况，采用静压灌浆的方法处理岩溶地基。本工程位于岩溶发育区，由于岩溶发育较强烈，除较大溶洞外，还含有小的溶孔及溶隙。地质雷达的探测结果只是提供了较大溶洞的粗略位置，如果直接对其提供位置进行钻孔灌浆，有可能漏掉对一些小的溶孔及溶隙的处理，无法保证岩溶地基处理的质量。由于本工程采用钢筋混凝土筏板基础，板厚1.4m，对岩层的较小溶洞可跨越，因此采用均布钻孔灌浆方案：采用梅花形的钻孔布置，钻孔直径为110mm，钻孔间距为1.5m，这样就能对所有溶洞都进行灌浆处理。采用此种钻孔布置，较大溶洞各孔间可相互补充灌浆，有利于保证灌浆质量。本工程主要采用钻孔与灌浆流水作业的方式来实施灌浆处理，这不仅可以缩短工程的建设周期，还可以降低成本，带来更多的经济效益。
（三）注意事项
收集和调查地下设施、地下管线的具体位置；平整施工场地，开挖沟槽和集水坑；正式施工前，要掌握地下水位情况，要先进行超前地质勘探，探明并掌握岩溶发育情况，为正式施工收集数据资料，奠定基础；仔细核对地质勘察资料、注浆加固设计文件及图纸、施工现场平面图、控制桩点的测量资料；对水泥强度、安定性及其他必要的性能指标进行复试。
钻机就位，钻头对准放线灰点，认真检查、复核，确保钻孔对位误差小于3cm。终孔后，检查地质钻探记录，并与钻前勘探及先导孔等地质资料对比，确保孔深满足设计要求与实际误差小于0.1m。钻孔注浆应先外侧后内部的原则，即先边缘孔，后中心孔注浆，并同时隔排跳孔进行。注浆套管跟管钻进，保持土体原有结构，土层钻孔原则上采用无水反循环，钻孔干钻确实困难时，应经技术负责人同意，方能加少量水钻进。注浆套管拔起应和孔内微型桩灌注同步进行，且孔内水泥浆要高出套管底部以防止塌孔断桩。注浆时，起始浆液水灰比1：1.2，并根据进浆量的大小、快慢随时变换水泥浆液的水灰比。当单孔水泥注入量超过3t时，采用水泥浆加水玻璃注浆，浆液配比控制通过水表测出水的体积再加入按配比算出的水泥。注浆过程中孔口冒浆，应封堵后继续注浆，并减少压力或加浓浆液。但采取上述措施依然冒浆，可停止注浆。但邻孔注浆应加强。注浆串孔应用两台压浆泵对串浆孔分别注浆。若上述措施注浆泵周转不过来，应对串浆孔封堵。注浆完毕，再对封堵的串浆孔重新钻进，但该孔注浆应加强。
三、渗透灌浆应用的控制要点
1.2 进行岩溶区勘察所需注意的事项
（一）做好勘察工作
在进行岩溶区的勘察之前，首先要对勘察目的和要求，勘察方法及突发现象的应对措施等施工内容进行提前的确定。进行这些方案的确定是要以对实际岩溶区开展了实地调查，搜集到了真实的资料为前提的。在进行这些资料收集时要做到真正可靠地收集，勘察点的选定应该能够具有代表性。
选择合理的勘察方法：工程钻探法可以对一定深度内岩溶的发育状态进行较为明确的勘察。但是在勘察中，如果采取此种方法，需要花费较多的时间，效率不高。与此同时，要想顺利进行且得到较为准确的勘察数据，就需要添加一些水文地质工作来辅助进行，比如常用的抽水试验或者是钻孔压水试验等。地质测绘法的内容包括进行地表的测绘以及进行对洞穴的调查这两个方面。对地下水的分布和运动情况做到摸底了解。对洞穴进行调查主要侧重对洞穴的调查，包括洞穴表面形态状况、内部的地质情况。通过遥感技术可以快速对岩溶区的岩溶分布及其形态进行识别，对不同的岩溶区域进行清晰地划分等。
做好勘察资料的整理。对于岩溶区勘察报告的内容，要求对详细说明岩溶区岩溶的地质状况、发育环境以及溶洞的具体坐标为位置等。在最后应给出真实可靠性的分析和建议。
（二）钻孔设计与注浆量计算
岩溶发育的复杂性及不均匀性，使查明岩溶的实际分布、空间形态及发育特征难度很大。因此，一般情况下，注浆孔均采用均匀布置，除判明了准确的土洞和“天窗“位置可集中布孔应采取针对性注浆外，注浆布孔原则如下：注浆孔密度适当，围绕工程桩周边布孔，一般Φ1.0m桩采用等边三角形布置，Φ1.2m；Φ1.4m桩沿周边平均设4个孔，Φ1.6m桩沿周边平均设5个孔。注浆孔距、排距应小于浆液扩散半径，并应相互搭接。
钻孔必须钻入最深层溶洞底，以岩溶发育标高作为设计孔深的依据，原则上钻孔要遇到岩溶通道。
注浆量计算常采用经验数据法、工程地质比拟法、浆液均匀扩散的单孔注浆计算法等方法。
（三）施工要点
1）布孔的原则和方法。为满足地基强度的要求，布孔要结合灌浆的特点、地基形态等因素来考虑，既要充分发挥灌浆孔的效率，又要保证浆液留在地基有效范围之内，布孔时应视地基实际情况而定。若全幅灌浆，应采用等距离梅花方格网布孔，中间孔浅，边缘孔深，孔间距以2米左右为宜。2）钻孔。为确保原地基不受损坏，成孔的孔径应尽量小些，且必须采用干钻法，严禁加水。对于路基，钻孔深度视地基高度和地基填料的情况而定。3）下注浆管。选用适当的注浆管，以确保浆液的灌注流畅。一般说来，注浆结束后，注浆花管很难拔除，如果实行强行拔除，则会破坏地基。因此注浆结束后，应将注浆花管作为非预应力锚杆留置在地基内，这样不仅可免除拔管对地基的破坏作用，同时对提高地基强度有一定好处。4）灌浆。灌浆主要内容包括灌浆压力、灌浆浓度、灌浆顺序等。灌浆压力是保证质量的重要因素之一。在大范围注浆前，应先做试验，根据注浆段的地基类型，结合单孔注浆量选择合适的灌浆压力。注浆浓度通常以水灰比（质量比）1：1较为适宜。灌浆顺序是指灌浆孔的受注顺序，一般以三次灌注为最佳。灌注前先根据灌浆孔平面图，设计好灌浆顺序。第一、二灌次孔以单孔注浆量为控制标准，第三灌次为加压灌注。
参考文献：
[1]阳剑锋.岩溶灌浆技术在广西宜州佑岸拉稿电站工程施工中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2013.
[2]李泽.固结灌浆在岩溶地基处理中的应用及实践探讨[J].建筑工程技术与设计，2015.