地基下土洞注漿處理的應用論文

　　摘要：南方地區(qū)地基暗伏土洞的處理，采用單液高壓注漿施工方案，質量好。本文介紹其施工特點、工藝原理、工藝流程及操作要點、材料與設備、質量安全和環(huán)保控制措施、效益分析及應用實例。

　　關鍵詞：土洞處理；高壓注漿；單液漿；操作要點

　　1 前言

　　南方地區(qū)多為丘陵地帶，地質構造復雜，巖溶發(fā)育，地基中常暗伏土洞，有些土洞底部與石灰?guī)r相連，一般情況下，石灰?guī)r巖溶裂縫較為發(fā)育，致使土洞與巖溶裂縫間接相通。土洞長期在地下水的作用下，易發(fā)育，致使土洞不斷擴大，若重要建(構)筑物建在有土洞的地基之上，則易使建(構)筑物下沉、開裂，甚至引起破壞。因此應對土洞進行處理，對中小型土洞(單個土洞直徑≤5m，深度≤10m)，較好的處理方法是對土洞進行單液高壓注漿，注漿灌滿土洞，并阻止土洞的發(fā)育。經過對多個工程地基中土洞的處理，取得了較好的效果。

　　2 特點

　　2．1注漿材料采用水泥和水，取材容易，材料無污染、無毒，符合環(huán)保要求。

　　2．2單液高壓注漿，注漿壓力大，漿液在土層、砂礫石層、泥礫石層等滲透性能好，凝結速度快，且分層注漿時對土層、砂礫石層、泥礫石層等擾動小，固結強度高，整體穩(wěn)定性好，并可形成較為均勻的復合地基。

　　2．3與傳統(tǒng)的大開挖回填處理土洞施工方法比較，具有較為明顯的先進性、經濟性和新穎性。兩種施工方法從工期、質量、安全、造價等方面進行比較詳見表1：

　　3 工藝原理及適用范圍

　　在土洞的中心位置及周圍按一定距離進行鉆孔，用純水泥漿通過壓力注漿設備在高壓力的作用下將水泥漿通過注漿孔滲透充填土洞，漿液凝固膠結后，充填密實土洞以達到設計要求。適用于工業(yè)與民用建(構)筑物地基暗伏土洞(中小型土洞)的施工。

　　4 工藝流程及操作要點

　　4．1工藝流程

　　4．2操作要點

　　4．2．1準備工作

　　4．2．1．1注漿孔布置原則

　　一般情況下，土洞有一定的分布范圍，應根據地質勘測報告及施工勘測資料，初步確定土洞的主要發(fā)育方向，以土洞的中心位置為灌漿主孔。主孔灌漿后，沿土洞的主要發(fā)育方向分別施工灌漿孔、孔間距為5m，直至追探到土洞消失為止，土洞消失后，再外延施工探孔以證實。

　　從上述主軸分別向另一個方向間距5m平行布置灌漿附軸，其灌漿孔與主軸灌漿孔呈梅花狀相錯列。附軸灌漿孔，一是進行灌漿，二是核實灌漿效果，如不足則補灌漿。灌漿孔平面布置詳見圖1。

　　4．2．1．2測量定鉆孔位

　　根據工程已有的坐標控制點和地質勘測報告及施工勘測資料用經緯儀定出土洞的中心位置點1#孔，土洞主要發(fā)育方向為灌漿主軸，分別以1#孔為中心向南、北和東、西方向按灌漿孔平面布置要求定出各注漿孔和外延探孔的中心位置，并打入木樁。

　　4．2．2鉆孔

　　灌漿孔、探孔均采用沖擊鉆進，全孔取“土心”，觸及堅硬層(石灰?guī)r面或風化巖面)后可停鉆。流塑充填物取不得“土心”，以“掉鉆”判認。施工中應注意可能遇到巖面陡然深降巖溶充填物。

　　灌漿孔、探孔施工應作好編號和記錄。

　　4．2．2．1采用XJ100型液壓鉆孔機，配備相應空口管、扶正穩(wěn)定器及可撈取松軟渣樣鉆具。

　　4．2．2．2鉆孔采用沖擊鉆進，直徑不小于φ110、深度以鉆至石灰?guī)r面或風化巖面為止為終孔依據。

　　4．2．2．3鉆機設備安裝周正、穩(wěn)固、底座水平。

　　4．2．2．4每回次進尺控制在1.0m內。

　　4．2．3清孔

　　成孔后，下鋼套管并進行清孔，清除孔內泥漿、沉渣。

　　4．2．4漿料配比及制漿

　　配合比：水泥漿由稀到濃分為三個層次，水灰比(重量比)分別為2:1:1:1:0.5:1。

　　配制：按配合比要求用0.25m3高速攪拌機攪拌水泥漿液，水泥漿液充分攪拌均勻。

　　4．2．5壓漿施工要點

　　4．2．5．1注漿裝置安設：成孔及清孔后，下置鋼套管，管頂與輸漿膠管密封連接，用GTZ60／210型高壓注漿機壓漿。

　　4．2．5．2壓漿：壓漿順序，先施工中軸線的孔，依次向外施工。

　　采用水灰比為2:1的水泥稀漿開灌。隨著壓漿的進行，漿液逐漸加濃。當某一級水灰比漿液的壓漿量達500L以上而單位吸漿量不見減小，灌漿壓力無改變或改變小時，則改濃一級進行后續(xù)壓漿。

　　根據吸漿量的大小，壓力由低至高逐漸增大，直至達到設計終灌壓力0.4～0.5MPa為止。最大壓力控制在1MPa以下。

　　當水泥漿液濃度已達0.5:1，在壓漿壓力達到設計壓力后，壓漿段吸漿量≤3Lmin-1，延續(xù)穩(wěn)定時間≥3min，即可結束。

　　4．2．6注漿施工遇特殊情況的處理措施

　　壓漿施工中出現周邊地表冒漿、孔內漏漿及灌漿因故中斷等現象，根據具體情況采取如下技術措施。

　　4．2．6．1冒漿：采用表面封堵、低壓、限量、改壓濃一級漿液、間歇灌注等方法進行處理。

　　4．2．6．2孔內漏漿：少數鉆孔吸漿量特大，改壓0.5:1水泥濃漿長時間灌注仍達不到終灌標準，采用間歇壓漿方法反復灌注，直至達到設計要求。間歇時間不宜過長，一般5～10min，避免濃漿在高壓下固化將壓漿管堵塞。

　　4．2．6．3壓漿因故中斷：若中斷時間較短，盡快恢復壓漿，恢復壓漿時，重新從稀漿開始，如吸漿量與中斷前接近，則恢復到中斷前的濃度，否則逐漸變濃；若中斷時間較長，一恢復壓漿后吸漿量減少很多，則重新鉆孔，按2:1水灰比的水泥漿液灌注。

　　4．2．6．4壓漿過程中，密切注意壓漿可能造成的孔內外及周邊環(huán)境的變化，如吸漿量、壓力、地表冒漿等變化情況，按照設計要求及時調整漿液配比。如壓漿初始即出現泵壓大、吸漿量小或注漿過程中突然出現這種情況，即應停止送漿，清孔后再進行壓漿。

　　4．2．6．5注漿過程中發(fā)生相鄰鉆孔串漿時，如果串漿孔具備條件可采用同時進行注漿，應一泵一孔，否則應將串漿孔堵塞住，待注漿孔注漿結束后，串漿孔再進行掃孔沖洗，然后繼續(xù)注漿。

　　4．2．6．6對吸漿量大，注漿難以結束地段，應采用低壓、濃漿、限流、間歇注漿或摻加速凝劑等方法進行處理。

　　4．2．6．7如遇到塌陷、淘空部位注漿量過大時，應在漿液中摻加粉細砂等摻和料。

　　5 材料與設備

　　5．1材料要求

　　5．1．1水泥：采用P.O32.5普通硅酸鹽袋裝水泥或散裝水泥，要求新鮮無結塊。水泥有出廠合格證及檢驗報告單，進場使用前，見證取樣送當地有資質的試驗室進行試驗，由試驗室提供水泥合格的試驗報告。5．2機械設備

　　機械設備配備如表2(1個獨立操作點機械設備)

　　6 質量控制

　　6．1嚴格遵照執(zhí)行國家和行業(yè)現行有關質量施工及驗收規(guī)范、規(guī)程和標準。

　　6．2原材料合格，配合比準確，水泥漿液攪拌均勻。

　　6．3土洞注漿充填密實。

　　6．4嚴格按照工程坐標控制點、地質勘測報告和施工勘測資料確定土洞的具體位置及分布范圍。

　　6．5嚴格控制材料質量和配合比：水泥進場后，檢查出廠合格證及檢驗報告單，并見證取樣復檢，水泥復檢合格后方可使用。水泥漿液攪拌嚴格按配合比計量，攪拌均勻。

　　6．6土洞注漿充填必須密實，每個灌漿孔注漿必須先稀漿后濃漿，且注漿壓力達到設計要求，延續(xù)穩(wěn)定時間≥3min，方可注漿結束。

　　6．7在灌漿孔外圍用探孔檢查是否還有土洞發(fā)育，在灌漿孔范圍之內鉆孔抽芯抽查土洞充填密實情況。

　　7 安全措施

　　7．1嚴格遵照貫徹執(zhí)行國家和行業(yè)現行有關安全技術規(guī)范、規(guī)程和標準。

　　7．2進場施工前，作好安全技術交底和安全教育。

　　7．3安拆鉆孔機、注漿機，攪拌機等機具設備時，應由專人指揮、專人安拆，并嚴格遵守操作規(guī)程。

　　7．4施工用電設專用配電箱，并做好接零接地和設置觸電保護器，全部采用電纜，現場設電工1人，非電工不得從事電工作業(yè)。

　　7．5施工人員必須配戴好防護用品，(如手套、口罩、工作服、安全帽等)。

　　8 環(huán)保措施

　　8．1環(huán)保標準

　　8．1．1嚴格貫徹執(zhí)行國家和行業(yè)現行有關環(huán)境保護規(guī)范、規(guī)程和標準。

　　8．1．2根據工程特點和現場實際情況，布置好排水溝、集水井和泥漿廢漿池，及時清理，及時排除職水，污廢水經沉淀后排入場區(qū)下水管網。

　　8．1．3如使用包裝水泥，當天工作完后，清理水泥袋，打包運到倉庫進行回收。

　　8．1．4每日工作完后，及時清理現場，工程完后，應清理干凈現場方可離場。

　　8．1．5居民區(qū)附近施工，每天22:00時至凌晨7:00不得作業(yè)。

　　9 效益分析

　　以湖南華潤鯉魚江發(fā)電B廠翻車機區(qū)域汽車卸煤槽為例進行效益分析如下：

　　9．1工期如采用大開挖回填施工，工期需30d，采用單液高壓注漿施工，實際工期為15d，工期提前15d。

　　9．2設備配置：如采用大開挖回填施工，需配置反鏟挖掘機、裝載機、運土汽車、打夯機等；采用單液高壓注漿施工，配置鉆孔機、攪拌機、注漿機等。前者投入機械設備多，工期長，后者投入機械設備少，工期短。

　　9．3環(huán)保：采用大開挖回填施工，需開挖大量土石方，施工場地作業(yè)面大，且易造成水土流失；回填土洞，需從場外挖運土石方到現場進行回填，挖土易造成水土流失，運土易污染道路及現場，影響環(huán)境。

　　9．4經濟效益：采用大開挖回填施工，需投入較多機械設備、挖填大量土石方、投入勞動力多、工期長；采用單液高壓注漿施工，實際投入機械設備少，注漿材料水泥用量不大、投入勞動力較少、工期短。兩者比較，采用單液高壓注漿比采用大開挖回填施工節(jié)約機械費用約3萬元，綜合降低工程成本約5萬元。

　　9．5社會效益：采用單液高壓注漿與采用大開挖回填進行比較，少投入機械設備、少耗油耗電、節(jié)約設備和能源；投入勞動力少，節(jié)約人力資源；不需挖填土石方，減少土地資源的浪費、減少環(huán)境的污染、保護環(huán)境。

　　10 應用實例

　　湖南華潤鯉魚江發(fā)電B廠2×600MW機組主廠房區(qū)域集控樓、電除塵支架基礎和翻車機區(qū)域汽車卸煤槽等3個單位工程的土洞處理均采用單液高壓注漿施工。

　　10．1汽車卸煤槽，為鋼筋砼框剪結構，基礎底標高-10.987m，基礎平面長×寬=92.85m×19.7m，KS196鉆孔揭露有土洞，土洞頂標高距汽車卸煤槽基底下6m多，土洞垂直深度為9.3m(頂標高為-17.20m)，土洞施工開工日期為2005年8月10日，完工日期為8月25日。

　　10．2電除塵支架基礎，為鋼筋混凝土結構，基礎的底標高為-2.00m，基礎平面尺寸長×寬=61.85m×23.46m，KS110鉆孔揭露有土洞，土洞頂標高距電除塵支架基礎基底下5m多，土洞垂直深度為4.1m。土洞施工開工日期為2005年8月28日，完工日期為9月8日。

　　10．3集控樓，為鋼筋砼框架結構，C-D軸基礎為沖孔樁基，E-M軸基礎為柱下砼條形基礎，基礎平面尺寸長×寬=74m×23.5m，地質勘測揭露有土洞，土洞頂標高距集控樓基底(條基)下4m多，土洞垂直深度為5.2m。土洞施工開工日期為2005年9月15日，完工日期為9月30日。

　　以上三個單位工程地基下土洞處理均采用單液高壓注漿施工，施工完后，均各在土洞注漿孔范圍內鉆孔抽芯各4個點檢驗土洞灌漿質量，抽芯結果顯示土洞灌漿飽滿，滿足了設計要求。

　　此后，在湖南和廣東等地區(qū)相應工程中應用，已得到進一步推廣。

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