注漿在巖溶地基處理施工中的應(yīng)用與效果

張勤武

(河南省第二建設(shè)集團(tuán)有限公司，河南新鄉(xiāng) 453002)

1 工程概況

1)登封2×600 MW電廠的地基為巖溶地質(zhì)，地下分布大小溶洞和裂隙帶，地基承載力很低，根據(jù)河南電力勘測設(shè)計院地質(zhì)勘探結(jié)果和設(shè)計圖紙要求，地質(zhì)報告中的①，②層土要完全清除，淺層(－5.0 m～－7.0 m范圍)的④5層土須挖除，溶洞須揭露，－12 m以上基底以下的④2，④3，④4層土及未揭露溶洞需注漿。

2)3號鍋爐東西方向軸線區(qū)域?yàn)锽0→B48，南北方向軸線區(qū)域?yàn)?→，軸線尺寸為:48.0 m(東西向)×63.5 m(南北向)，鍋爐基礎(chǔ)設(shè)計底標(biāo)高為－5.00 m(±0.00 m相當(dāng)于黃海高程326.3 m)。

3)根據(jù)地質(zhì)勘測報告:鍋爐基坑側(cè)壁土層從地表向下，一般依次為①雜填土、②粉質(zhì)粘土、④5含碎石粉質(zhì)粘土及④微風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r(局部地段為破碎帶層④2，④3，④)。

4)為加快施工進(jìn)度，－12.0 m以上基底以下無需揭露的溶洞、破碎帶注漿可與清除鍋爐基礎(chǔ)底標(biāo)高以下的④5層土和揭開溶洞等工作在不同的操作面同時開展，但對于上部為①，②層土及巖石破碎帶而下部需注漿的區(qū)域，需先開挖到位，然后進(jìn)行注漿，注漿完畢后方可換填毛石混凝土。

2 主要施工方法和工藝要求

2.1 測量定位

1)根據(jù)圖紙設(shè)計要求，由技術(shù)人員用AutoCAD畫出需進(jìn)行地基處理部位的平面布置圖，測量人員根據(jù)廠區(qū)坐標(biāo)控制方格網(wǎng)投測出3號鍋爐區(qū)域的控制軸線。

2)根據(jù)3號鍋爐控制軸線和地基處理平面布置圖在基底標(biāo)示出(用石灰粉)需進(jìn)行開挖及注漿區(qū)域邊線。

2.2 注漿處理破碎帶及有填充物溶洞

2.2.1 注漿孔布置

1)注漿作為本工程地基處理的輔助方式，分為重點(diǎn)注漿區(qū)域與非重點(diǎn)區(qū)域，對于重點(diǎn)注漿區(qū)采用梅花形(即正三角形)全區(qū)域布置注漿孔;對于非重點(diǎn)注漿區(qū)域，僅在圖紙標(biāo)識需要注漿處理的部位梅花形布置注漿孔，所有鉆孔排距均為1.5 m。

2)注漿處理溶洞及巖層破碎帶的最深處標(biāo)高為－12.0 m，對于圖紙設(shè)計中埋藏較淺的溶洞及破碎帶，根據(jù)圖示標(biāo)高，鉆孔穿透該層即可。

2.2.2 平面施工

平面施工分兩序進(jìn)行:Ⅰ序孔(帷幕孔)布置在外圍一圈，首先施工，Ⅱ序孔均在帷幕內(nèi)部，為固結(jié)灌漿孔，按序號順序依次施工，而每一序施工按照由外向內(nèi)的施工順序進(jìn)行。注漿孔鉆孔孔徑設(shè)計為90 mm，局部觀測孔徑設(shè)計為110 mm，下入注漿φ50 mm外套管。

2.3 注漿材料及配合比設(shè)計

1)按施工序次采用不同注漿材料，主要原材料有P.O32.5級水泥和水。

2)Ⅰ序孔(帷幕鉆孔)配合比:純水泥漿液，水灰比主要為1∶1，根據(jù)現(xiàn)場施工情況可適當(dāng)調(diào)整。

3)Ⅱ序孔(固結(jié)灌漿鉆孔)配合比:純水泥漿液，水灰比主要為0.8∶1，根據(jù)現(xiàn)場施工情況可適當(dāng)調(diào)整。

2.4 注漿段劃分

1)注漿處理段一般為鉆孔底至建筑物基礎(chǔ)底，如果基礎(chǔ)下為溶洞或需清除換填的點(diǎn)位，注漿段長度為基巖頂板至孔底。

2)根據(jù)場地巖土工程勘探資料和施工鉆孔反映的實(shí)際情況，按照處理段高度劃分注漿段，一般段長不超過6.0 m;如果實(shí)際處理高度超過6.0 m，則以6.0 m為一段進(jìn)行分段注漿。

3)對于溶洞巖層，注漿段長度取值由溶洞尺寸大小決定。一般一個溶洞劃分一段，沖洗后用導(dǎo)管從底部向上灌注。

4)由于勘察深度內(nèi)無地下水，溶蝕程度不高，可采用全孔段注漿法。

2.5 注漿壓力

Ⅰ序孔主要以帷幕填充為目的，注漿壓力為0.2 MPa～0.4 MPa，Ⅱ序孔注漿壓力控制在0.4 MPa～0.8 MPa。

2.6 注漿結(jié)束條件

在注漿段最大設(shè)計壓力下，注入率小于1 L/min，各工序之間的施工時間間隔不小于24 h。

2.7 注漿關(guān)鍵技術(shù)要求

1)本工程選用150型地質(zhì)鉆機(jī)金剛石回轉(zhuǎn)鉆，開孔孔徑為110 mm～130 mm，終孔孔徑為90 mm，該設(shè)備能在鉆孔過程中和成孔后自動徹底把孔內(nèi)的沉渣清除干凈。清孔完畢，預(yù)埋φ50 mm PVC管至孔底，由于該地質(zhì)無地下水，則直接用稠水泥漿封至孔口。

2)壓水試驗(yàn)。

在注漿施工前，每一個施工段和地質(zhì)變化較大的地段，都要做壓水試驗(yàn)，其目的是了解巖層滲透性，確定滲透系數(shù)K或滲透率Lu，從而判斷該段巖溶的發(fā)育狀況來指導(dǎo)施工?？筛鶕?jù)巖層滲透率Lu值的變化判斷注漿效果。

試驗(yàn)成果計算公式:Lu=Q/PL。

其中，Q為單位時間流量，L/min;P為壓力值，MPa;L為過濾段長度，m。

3)注漿原理和注意事項(xiàng)。

本工程采用滲透法注漿，滲透法是漿液在一定壓力作用下，深入土的空隙和巖石裂隙中，將空隙中的自由水和氣體排擠出來，不改變土體結(jié)構(gòu)原狀和體積，漿液凝固后把土顆粒粘結(jié)在一起，有效地增加了土層的抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性能。

在正式注漿施工前要注漿試驗(yàn)，其目的是要檢驗(yàn)封孔是否滿足壓力要求;確定漿液的配合比;測定同一配合比漿液在不同壓力下的流量;檢驗(yàn)注漿的可靠性和經(jīng)濟(jì)的合理性。

a.注漿分段:風(fēng)化帶及巖溶發(fā)育帶，注漿段長度控制在4.0 m～5.0 m;溶洞注漿段長度控制在2.0 m～4.0 m，遇較大溶洞時可單獨(dú)進(jìn)行注漿而不考慮段長。特殊情況下可適當(dāng)縮減或加長，但不得大于6.0 m。

b.較大溶洞注漿，在查明溶洞的充填類型和規(guī)模的情況下，采取如下的措施處理:溶洞內(nèi)無充填物時，根據(jù)溶洞的大小，可采用泵入高流態(tài)混凝土、投入碎石再灌注水泥砂漿、灌注混合漿液等措施。溶洞內(nèi)有充填物時，根據(jù)充填物類型、性能以及充填程序，可采用高壓灌漿、高壓噴射灌漿等措施。

c.選用自下而上分段注漿法，注漿按分序加密的原則進(jìn)行。

d.射漿管距孔底不得大于50 cm。

e.注漿漿液有效擴(kuò)散半徑按表1選用。

表1 漿液有效擴(kuò)散半徑

注漿量可按下列公式計算:

其中，A為漿液損耗量，取1.2～1.5;R為漿液有效擴(kuò)散半徑，m;H為注漿段長，m;p為漿液充填系數(shù)，取0.8～0.9;n為巖體或土體孔隙率，取1%～5%。

f.注意事項(xiàng):注漿過程中，如出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止注漿，待查明原因進(jìn)行處理并確認(rèn)沒有問題后再繼續(xù)注漿。對注漿串孔、冒漿、漏漿等問題應(yīng)采取下列措施處理:停止注漿進(jìn)行封堵;減小壓力，加濃漿液或采取間歇注漿;采用速凝漿。按照有關(guān)要求進(jìn)行處理，并將處理方案報送監(jiān)理工程師審批，注漿過程中應(yīng)定時測記漿液密度。

4)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

注漿段的進(jìn)漿量小于1 L/min，由于現(xiàn)場施工條件及設(shè)備的局限性，無法準(zhǔn)確測量灌漿流量，我們采取當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定要求時(如0.5 MPa)，立即關(guān)閉注漿機(jī)閥門，穩(wěn)壓10 min，如果在這10 min內(nèi)壓力不回落，或回落后壓力滿足控制要求而得到穩(wěn)定狀態(tài)，即可結(jié)束注漿。

3 注漿效果檢驗(yàn)

1)施工中應(yīng)經(jīng)常抽檢漿液的配比及主要性能指標(biāo)，注漿過程中的壓力控制、注漿的順序等。

2)注漿施工結(jié)束后，應(yīng)鉆孔檢查溶洞是否填滿，破碎帶是否填充密實(shí)，檢查孔數(shù)為總量的2%～5%，不合格率不小于20%時應(yīng)進(jìn)行二次注漿，檢驗(yàn)應(yīng)在注漿結(jié)束后7 d進(jìn)行(具體抽檢數(shù)量及時間間隔根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況結(jié)合監(jiān)理工程師的指示確定)。

3)本工程地基注漿處理的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2規(guī)定。

表2 注漿地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

3號機(jī)組于2010年3月28日正式安裝，2011年10月底投產(chǎn)運(yùn)行，在鍋爐本體安裝過程中，每次加荷載后的沉降觀測比對及投產(chǎn)運(yùn)行3個月后的沉降累計數(shù)值，各基礎(chǔ)沉降量均勻，沉降數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求。該地基處理非常成功，該注漿技術(shù)適用于巖溶地質(zhì)，施工方法簡單，減少投入大量人工，且能夠晝夜連續(xù)施工，有效地縮短了施工工期。

［1］河南省電力勘測設(shè)計院華潤登封電廠二期工程《鍋爐區(qū)域地基處理》藍(lán)圖(圖冊編號：F1592S-T0252)［Z］.

［2］河南省電力勘測設(shè)計院《巖土工程勘測報告(鍋爐地段)》(圖冊編號：F1592S-G0101-01)［Z］.

［3］YSJ 211-92，注漿技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］施工圖會審紀(jì)要(《鍋爐區(qū)域地基處理圖》)及設(shè)計交底［Z］.