新莊孜電廠深層采空區(qū)處理工程質(zhì)量檢驗

劉赟

【摘要】本文介紹新莊孜電廠深層采空區(qū)處理工程質(zhì)量驗證的工藝過程，并對檢驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并形成結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】電導率成像 鉆孔攝像及取樣分析 沉降觀測

一.工程背景

新莊孜電廠（2×135mw）技改工程位于新莊孜煤礦工業(yè)廣場東南部，該區(qū)域下方有多層煤炭采空區(qū)，地表因此產(chǎn)生過劇烈的沉陷，該區(qū)域地表以下120米范圍地基需要加固處理，方可保證擬建電廠的穩(wěn)定運行。為檢驗采空區(qū)注漿方案設(shè)計、施工質(zhì)量及工程效果是否符合火電廠建廠要求，需要對注漿的方案設(shè)計及施工質(zhì)量進行檢查驗證，保證地基注漿設(shè)計及施工結(jié)果達到火電廠建設(shè)地質(zhì)條件。

二.檢驗方法簡介

1. 電導率成像

采用大地電磁法，在注漿全范圍內(nèi)布設(shè)三條物探線，采用專業(yè)儀器采集測點間電阻，采用專業(yè)軟件系統(tǒng)對電阻數(shù)據(jù)處理形成電導率圖像，進而形成電阻率剖面圖，對電阻率圖像進行判讀分析，判定大范圍內(nèi)注漿質(zhì)量，進而判定地質(zhì)狀況。

2. 鉆孔攝像及取樣分析

對于電廠建設(shè)的關(guān)鍵部位，采用鉆孔攝像，并取樣分析，由工程地質(zhì)專業(yè)對攝像和樣品進行專業(yè)的判讀和分析，詳細確定關(guān)鍵部位的地質(zhì)條件，為電廠建設(shè)提供地質(zhì)依據(jù)。

3. 沉降觀測

在建筑物施工全過程中，在建筑物可靠位置設(shè)置觀測點，根據(jù)荷載對觀測點進行連續(xù)監(jiān)測，通過對檢測數(shù)據(jù)進行分析計算，進一步判斷地質(zhì)情況，為建筑物安全提供決策依據(jù)。

三.檢驗工藝過程

（一）電導率成像

1.探線布設(shè)

根據(jù)注漿孔布置方向、位置、巖層傾向，結(jié)合電廠總平面布設(shè)方案，分別在廠前區(qū)（1#）、汽機房（2#）及鍋爐房（3#）橫向布設(shè)3條勘探線，設(shè) 54個測點，采用大地電磁法勘探全廠范圍內(nèi)地質(zhì)狀況，為電廠建設(shè)提供決策依據(jù)。

勘探線布設(shè)表

方 法 編號 長度 測點數(shù)

大地電磁法 1# 300 21

2# 360 25

3# 255 18

2.數(shù)據(jù)采集及處理

數(shù)據(jù)采集采用EH-4連續(xù)電導率成像系統(tǒng)，全過程自動采集數(shù)據(jù)，并自動形成電子記錄文件。數(shù)據(jù)處理采用配套軟件系統(tǒng)，該軟件具有獨特的Born近似反演技術(shù)，即聯(lián)合共扼梯度最小二乘法CGLS和快速稀疏反演RRI，應用平滑約束優(yōu)化高斯-牛頓方法，以多次迭代逼近理想的解釋成像。經(jīng)過EMAGE-2D對各探測線數(shù)據(jù)的規(guī)范處理和二維反演，得到各探測線注漿前后電磁成像的視電阻率剖面圖。反演數(shù)據(jù)中含測點深度數(shù)據(jù)，反映了各測點地表沿探測線方向地下介質(zhì)電阻率分布狀態(tài)。通過專業(yè)工程師對電阻率剖面圖進行分析、解讀，形成測定區(qū)域內(nèi)地質(zhì)狀況報告。

3.勘探結(jié)論

通過成像及綜合分析：發(fā)現(xiàn)3個異常區(qū)， 1#測線方向195m～240m（測點14～測點17），深度90m～120m出現(xiàn)Ⅰ號異常區(qū)； 2#測線方向225m～255m（測點16～測點18），深度75m～110m出現(xiàn)Ⅱ號異常區(qū)； 3#測線方向140m～210m（測點11～測點14），深度75m～120m出現(xiàn)Ⅲ號異常區(qū)。其它區(qū)域電阻率值較均，電阻率等值線平緩，反映注漿后該區(qū)域巖體整體性較好。

據(jù)以上分析，結(jié)合地質(zhì)及其它資料，3個異常區(qū)均處于基本治理區(qū)外圍，距電廠主要建筑物較遠，另外異常區(qū)范圍較小，影響較小，無需處理。

（二）鉆探攝像及巖芯分析

為了保證新莊孜電廠建成后安全運行，對#1汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)、#2汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)、1～2#鍋爐中間布設(shè)三個鉆孔，進行鉆孔攝像，并取巖芯分析，詳細三個部位地質(zhì)狀況。

1.鉆孔攝像及觀測情況

1）1#孔深度63.00m，巖芯采取率為76.16%，全孔以砂巖為主，巖石完整致密，全孔沒有受采動影響的縱向裂隙發(fā)育，孔深40.90m、41.40m、44.5～45.0m、45.0～45.3、51.5～52.0m、52.5～53.0、57.5～58.0、61.5～62.0m等8處原生裂隙中均充滿了水泥粉煤灰漿液。

2）2#孔深度81.00m，巖芯采取率為79.17%，全孔以砂巖為主，巖石較完整，孔深48.5～49.0m、54.0～54.5m、63.5～64.0、68.0～68.5、69.0～69.5m等5處裂隙中均充滿了水泥粉煤灰漿液。

3）3#孔深度71.00m，巖芯采取率為74.44%，全孔以砂巖為主，巖石局部較破碎，孔深40.5～41.0m、52.0～52.5m、53.0～53.5、54.5～55.0、55.5～56.0m等5處裂隙中均充滿了水泥粉煤灰漿液?？咨?1.0～43.0m為中粗砂巖，極為破碎，在2m長的中粗砂巖段中有6條裂隙發(fā)育，裂隙最大寬度達80mm，該段巖層中有水泥粉煤灰漿液充填的痕跡，但漿液沒有完全充填裂隙。鉆孔中未發(fā)現(xiàn)巖層空洞現(xiàn)象。

2.巖芯分析

（1）據(jù)巖芯采取率、巖芯破碎度及注漿情況，檢驗巖芯質(zhì)量指標RQD和結(jié)石體強度。

據(jù)eere（1963）提出巖石質(zhì)量指標RQD計算公式，若RQD值大于50%，說明巖體工程地質(zhì)性質(zhì)的優(yōu)劣性達到中等以上，基本能夠保持巖體穩(wěn)定。

RQD=

RQD質(zhì)量分級表

RQD值 0～25 25～50 50～75 75～90 90～100

質(zhì)量 很差 差 較好 好 很好

質(zhì)量分級 V

IV

III

II

I

（2）抗壓強度及容重試驗

本次鉆孔共取18個試件。其中12個試件的抗壓強度大于5MPa，容重在2000 kg/m3左右，說明地層有較好的承載力。另外1#孔試件一為泥巖，遇水崩解， 3#孔試件三為砂巖，充填有漿液，遇水崩解。

3. 鉆探攝像及巖芯分析結(jié)論

（1）總體看，3個鉆孔部位巖層都較完整，裂隙發(fā)育較少，且在裂隙比較發(fā)育的砂巖中能清楚看到漿液充填情況。

（2）通過巖體質(zhì)量指標（RQD）分析， 1#孔和2#孔巖體質(zhì)量分別為II、III類巖，以II類巖為主，3號孔巖體質(zhì)量為III、IV類巖，以III類巖為主，總體說明1#、2#、3#部位巖體質(zhì)量較好。

（3）18個試件中有12個試件抗壓強度都大于5MPa，容重都2000 kg/m3左右，說明地層有較好的承載能力。

（三）沉降觀測

為進一步檢驗地基注漿質(zhì)量是否滿足電廠安全運行要求，對電廠關(guān)鍵建筑物主廠房、鍋爐房、煙囪等建筑物連續(xù)進行沉降觀測，計算沉降量、累計沉降量、不均勻沉降量，結(jié)合建筑物安全等級，判斷建筑物安全狀況。

建筑物沉降觀測結(jié)果一覽表

序號 項目名稱 觀測點個數(shù) 連續(xù)觀測次數(shù) 最大沉降量（mm） 最小沉降（mm） 最大累計沉降量（mm） 最小累計沉降量（mm） 備注

1 #1鍋爐房 20 13 1.69 0.36 11.66 10.42

2 #1汽輪發(fā)電機 8 12 3.76 0.15 16.12 15.14

3 #1主廠房 20 13 1.59 0.02 11.96 11.31

4 #2鍋爐房 20 11 1.47 0.72 10.62 10.12

5 #2汽輪發(fā)電機 8 11 1.96 0.53 11.39 10.97

6 #2主廠房 22 11 2.88 0.04 10.90 9.86

7 煙囪 4 24 3.8 0 16.4 15.2

從建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)看，沉降觀測數(shù)據(jù)基本均勻，相鄰兩個觀測點不均勻沉降的最大值沒有超過規(guī)定的限值，建筑物處于安全狀態(tài)。

四、檢驗結(jié)論

從電導率成像、鉆探攝像及巖芯分析、沉降觀測等三種驗證手段及驗證結(jié)果來看，新莊孜電廠地基注漿工程從設(shè)計方案和施工質(zhì)量滿足電廠建設(shè)的要求，能夠保證電廠安全運行，不會出現(xiàn)深層巖體結(jié)構(gòu)再次失穩(wěn)變形可怕后果。