水泥注漿在治理溶洞塌陷止水防滲工程中的應(yīng)用

王志勇

摘? 要：為防治巖溶區(qū)道路塌陷，圍護(hù)防滲堵漏止水效果，采用水泥注漿工法止水堵漏，封閉巖溶裂隙通道，在咸安區(qū)垃圾處理廠巖溶區(qū)道路防護(hù)工程中效果顯著。

關(guān)鍵詞：水泥注漿;治理;溶洞塌陷;止水防滲;應(yīng)用

咸寧市垃圾處理廠巖溶區(qū)道路防護(hù)工程位于長江中下游平原的鄂南地區(qū)治理區(qū)石龍水庫內(nèi)形成1個明顯巖溶塌陷坑，塌陷坑平面形態(tài)呈近“圓形”，順擋土墻方向長度約為8m、垂直擋土墻方向長度約為12m，塌陷坑深度約為2m;巖溶塌陷區(qū)內(nèi)除該段擋土墻開裂損毀外，其它建筑物未見明顯變形，目前該巖溶塌陷影響范圍有限，巖溶塌陷的規(guī)模為小型。

一、采取工程治理措施及工程量

治理工程措施為：塌陷坑回填+擋土墻工程+溶洞注漿工程等。塌陷坑回填填筑300m3;擋土墻砌筑548m3;鉆土層灌漿孔800m，鉆巖層灌漿孔625m，M30砂漿灌注430m3;水泥用量338m3。

二、溶洞帷幕注漿工程施工工藝和施工方法

溶洞注漿目的是對塌陷區(qū)底部巖溶灌注水泥漿充填固結(jié)，對巖溶裂隙、溶洞充填注漿形成結(jié)石強(qiáng)度大于MU15MPa的固結(jié)體，確保公路路基安全穩(wěn)定。

（一）施工組織

（1）土石方回填完工后進(jìn)行，隔排跳成孔，跳孔注漿，待前批次水泥漿液凝固3天后方可施工臨近鉆孔和注漿。

（2）溶洞注漿工程施工由鉆孔施工隊(duì)3個班組12人、壓水試驗(yàn)1個班組3人、漿液調(diào)配1個班組6人和漿液注射班組4人負(fù)責(zé)完成，計(jì)劃安排6個班組勞動力共25人;現(xiàn)場配XY-150鉆機(jī)3臺，注漿泵3臺，空壓機(jī)2臺，攪拌機(jī)1臺，裝載機(jī)1臺，自卸載重汽車2輛，注漿泵3臺，其它設(shè)備工具若干，計(jì)劃工期60天。

（二）施工準(zhǔn)備

1、按照設(shè)計(jì)圖紙要求，對場地平整碾壓，布置場地，布設(shè)電力、供排水、道路設(shè)施，搭設(shè)施工防護(hù)，開挖泥漿循環(huán)池、循環(huán)槽等。

2、施工測量放線，施放注漿孔位，現(xiàn)場由專職測量工程師根據(jù)圖紙采用經(jīng)緯儀進(jìn)行測量放線和孔口定位，孔位允許偏差±50cm。

3、施工設(shè)備調(diào)試，鉆機(jī)安放就位，泥漿泵、注漿泵安放檢查、調(diào)試、維修，使其保持良好的狀態(tài)，并報(bào)送監(jiān)理驗(yàn)收后掛牌進(jìn)行施工。

4、根據(jù)設(shè)計(jì)要求標(biāo)出注漿孔位置，并進(jìn)行復(fù)測。注漿孔采用矩形放個網(wǎng)狀布置，注漿孔位標(biāo)定后，移動鉆機(jī)至鉆孔位置，完成鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位后，用傾斜尺、水平尺等工具調(diào)整鉆機(jī)角度，安裝牢固，定位穩(wěn)妥。各類設(shè)備就近安裝，注漿管線固定，不宜過長，一般為30～50m，以防壓力損失。

5、計(jì)量設(shè)施調(diào)試，為了有效控制注漿量，防止浪費(fèi)成本，我司采用現(xiàn)代化計(jì)量設(shè)施對成本進(jìn)行監(jiān)控。水泥漿計(jì)量：水泥漿計(jì)量采用拌和站標(biāo)準(zhǔn)電子計(jì)量設(shè)備，對每一盤水泥漿材料用量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，并記錄出場水泥漿量。注漿量計(jì)量：注漿設(shè)備上配備電磁流量計(jì)及臺式定值控制儀，通過雙儀表進(jìn)行注漿計(jì)量。

（三）施工方法

3.1測量放線

由專職測量工程師根據(jù)圖紙采用全站儀進(jìn)行測量放線和孔口定位，孔位允許偏差±50cm。

3.2? 鉆機(jī)就位：

鉆機(jī)安裝必須水平、周正、穩(wěn)固;立軸、天車、鉆具中心在同一鉛垂線上;用水平尺和角度尺校正鉆孔傾角、垂直度，保證天車中心與鉆孔的偏差不大于2cm;鉆機(jī)平臺底座必須座落在較堅(jiān)實(shí)的位置，否則用地板墊平，防止施工中傾斜;對各連接部位進(jìn)行檢查，確保機(jī)臺穩(wěn)實(shí)牢固。

3.3覆蓋層成孔，套管埋設(shè)：采用108mm的鋼套管進(jìn)行孔口保護(hù)，直徑比設(shè)計(jì)孔徑大10mm;套管埋設(shè)中心偏差不大于2cm，傾斜度不大于1%，套管孔口比地面略低于20cm為宜，與循環(huán)槽溝底齊平。校正后用將護(hù)筒周圍埋實(shí)，確保護(hù)筒在鉆進(jìn)中不發(fā)生位移。

3.4鉆進(jìn)成孔：

根據(jù)地層和設(shè)計(jì)要求及前述確定的施工工藝，選用XY-150型地質(zhì)鉆機(jī)。鉆孔中心間距3000mm，為保證鉆進(jìn)中部影響注漿的鉆孔，采用隔2-3排孔跳孔成孔，為防止坍孔，采用優(yōu)質(zhì)低固相泥漿護(hù)壁;對卵礫石層采用下套管隔離。

鉆孔過程中，隨時保證孔內(nèi)排渣暢通，及時排出孔內(nèi)巖渣。為防止鉆進(jìn)中排渣道堵塞及卡鉆，適當(dāng)控制進(jìn)尺速度。如遇排渣不暢時，停止給進(jìn)，采用來回活動的辦法疏通排渣通道，確保鉆進(jìn)的順利進(jìn)行，鉆井成孔及時作好成孔記錄（口徑、鉆進(jìn)時間、地層變化情況、鉆進(jìn)參數(shù)等），每回次進(jìn)尺進(jìn)行鉆孔記錄和地質(zhì)素描編錄。

3.5? 安裝注漿泵

在現(xiàn)場指定位置固定注漿機(jī)、攪拌機(jī)等設(shè)備，電源由指定配電箱接入，采用三相五線制電纜，按照一機(jī)一閘一漏的要求與機(jī)械設(shè)備連接。

3.6漿液配制

水泥砂漿制備：宜采用P.O 42.5普通水泥，水泥漿采用專業(yè)機(jī)械進(jìn)行拌制，且水泥漿應(yīng)加入10%的膨脹濟(jì)，水灰比控制在0.6，水泥砂漿分二級攪拌，一級攪拌完成后放入二級攪拌池繼續(xù)攪拌，在二級攪拌池內(nèi)邊攪拌邊灌注，保證水泥砂漿攪拌均勻。水泥漿的強(qiáng)度根據(jù)《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》JGJ 70-2009進(jìn)行試塊的制作、試壓，必須滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。注漿孔內(nèi)灌注0.6：1的純水泥漿，采用P.O.32.5普通硅酸鹽水泥，注漿壓力為0.2MPa-0.5MPa，根據(jù)以上配合比拌制的水泥漿通過現(xiàn)場先導(dǎo)孔施工，從水泥漿的凝結(jié)時間、結(jié)石率、流動性、漿液擴(kuò)展性及經(jīng)濟(jì)性等方面確定出合理摻砂量、粉煤灰摻量及水玻璃摻量，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求，確定出合理的配合比，指導(dǎo)以后的全面施工。

3.7? 水泥漿液灌注

1、注漿管路系統(tǒng)的試運(yùn)轉(zhuǎn)，接好水、電，施工前1.5～2倍于注漿終壓對系統(tǒng)進(jìn)行吸水試驗(yàn)檢驗(yàn)，檢查管路系統(tǒng)能否耐壓，有無漏水;檢查管路連接是否正常;檢查設(shè)備機(jī)況是否正常;使設(shè)備充分熱身。試運(yùn)轉(zhuǎn)時間為20min。

2、注漿順序

按自路基坡腳到向線路中心的順序進(jìn)行，先兩側(cè)后中間，以保證注漿質(zhì)量。注漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿暫停注漿，孔口封堵后繼續(xù)進(jìn)行注漿，但應(yīng)減少壓力或加濃漿液。注漿壓力：巖溶地表注漿一般在溶洞或土層中進(jìn)行，一般工作壓力為0.1～0.5Mpa。終孔注漿壓力下的流量要求：注漿段的進(jìn)漿量小于35L/min。實(shí)施大孔徑注漿，注漿壓力一般基巖中不小于0.1～0.3MPa，巖土界面逐步加大到0.3～0.5MPa，最大1.5 MPa。施工過程中根據(jù)注漿情況調(diào)整注漿壓力，注漿泵流量采用35～90L/min。

3、本工程采用二次注漿方式。注漿管用φ30PVC塑料管。二次注漿管距孔口3m以下開泄?jié){孔（10mm間距50cm）用透明膠封泄?jié){孔。

（1）一次灌漿：注漿泵需安裝壓力表，一次注漿壓力為0.5MPa，水泥砂漿水灰比控制在0.5，在拔管時管底控制在泥漿面一米以下保持壓力注漿以保證泥漿從下往上灌注，從而確保整條微型樁的水泥漿的飽滿性。

（2）二次加壓灌漿：因一次常壓注漿難以達(dá)到充盈系數(shù)要求，另外水泥漿收縮等因素需進(jìn)行二次注漿來確保微型樁的成樁質(zhì)量。二次灌漿在水泥漿初凝以后進(jìn)行，二次注漿間隔時間不小于2.5-4小時之間，二次劈裂灌漿壓力為2-3MPa，保證填滿樁孔內(nèi)空隙及收縮部分即孔口有濃水泥漿反出為止。當(dāng)全部注漿孔施工完畢，將孔口用M10砂漿封閉，鋪設(shè)砂漿地坪澆注成一個整體。

4、填充較少的溶洞注漿

注漿開始時，根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭示的溶洞大小，先向溶洞中快速壓一定數(shù)量的純水泥漿，然后用砂漿泵直接將稀水泥砂漿通過壓漿管輸送至孔底，當(dāng)砂漿無壓下落已經(jīng)困難時，加壓灌注水泥漿。灌漿壓力采用0.3～0.5MPa，最大壓力達(dá)到3.0 MPa左右即可停止注漿。

5、填充量較多的巖溶注漿

向溶洞中注純水泥漿，注漿壓力0.3～0.5MPa，最大壓力達(dá)到2.0 MPa。

6、當(dāng)遇有較大溶洞或注漿出現(xiàn)異常情況時，采取適量摻入細(xì)砂、粉煤灰、碎石等充填物，或采用加入適量水玻璃、細(xì)砂、粉煤灰等混合漿液，加快凝結(jié)速率，不斷總結(jié)施工工藝，減少水泥用量，控制注漿范圍，提高工效和保證注漿效果。

3.8注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)注漿達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一時，可結(jié)束該孔注漿：

1、注漿孔口由小到大，逐漸上升到2.0MPa左右，吸漿量不大于35L/min，維持30min。

2、壓力控制標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)壓力超過1.5～2.0Mpa，漿液難以注入時。注漿鉆孔基巖完整，或多次注漿，孔口壓力超過2.0MPa。

3、注漿范圍控制：冒漿點(diǎn)已出有效范圍或整治范圍外3～5m時。

4、單孔注漿量達(dá)到平均注漿量的2.5～3.0倍，且吸漿量明顯減少時，當(dāng)達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)清孔再次注漿。

5、地質(zhì)條件控制：漿液已至溶洞下限，注漿受阻進(jìn)漿困難時。

6、特殊條件控制：當(dāng)單液注漿壓力不大（0.2～0.5Mpa）或降低注漿量，地表仍出現(xiàn)異常上鼓，影響建筑物穩(wěn)定或公路運(yùn)行安全時，應(yīng)立即終止注漿，同時采用附近注漿孔“補(bǔ)償”的措施。

3.9拔管、回填、封孔

注漿完成后應(yīng)拔管，若拔管不及時，漿液會把注漿管凝固造成拔管困難。拔出管后，及時刷洗注漿管，以便保持清潔、通暢。拔出管后留下的孔洞，及時用水泥砂漿封孔。

3.10 注漿質(zhì)量保證措施

1、工程定位測量實(shí)行測量員測量、技術(shù)負(fù)責(zé)人審核、監(jiān)理工程師批準(zhǔn)程序，并以書面形式記載，不履行上述程序，不準(zhǔn)開工。測量儀器選用高精確度全站儀和水準(zhǔn)儀，每次測量后應(yīng)作固定標(biāo)記。

2、工程開工前，對工程量施工用的壓力表、計(jì)量秤、測量儀器等進(jìn)行計(jì)量檢定。使用前檢查驗(yàn)定證件或報(bào)告，無證件或檢定不合格的不許使用。

3、開孔前要對鉆機(jī)安裝質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，確保鉆孔位置、角度、孔徑符合設(shè)計(jì)要求，而且確認(rèn)鉆機(jī)已經(jīng)安裝牢固后方可開鉆。為穩(wěn)定鉆孔孔壁，采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)成孔，在鉆進(jìn)過程中有必要時采用CXD對心護(hù)孔套管跟進(jìn)措施，實(shí)行一邊鉆進(jìn)同步跟進(jìn)套管，保護(hù)好開孔段孔壁。鉆孔、注漿必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)施工方案，未經(jīng)允許，不得更改。

4、使用的所有成品、半成品、配件材料等必須要有出廠合格證和檢驗(yàn)報(bào)告。施工前必須按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求對所使用的成品、半成品、配件、材料等抽樣送檢，對檢驗(yàn)不合格或規(guī)格、型號不符合設(shè)計(jì)要求者禁止使用。進(jìn)場注漿材料的種類、規(guī)格及質(zhì)量必須檢查產(chǎn)品質(zhì)量證明文件，并現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)。水泥按同一產(chǎn)地、品種、規(guī)格且連續(xù)進(jìn)場的不大于200t為一批，每批抽樣檢驗(yàn)1組強(qiáng)度、安定性、凝結(jié)時間等。嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的加固料。

5、鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后要清洗孔底和孔壁的鉆屑，鉆孔偏差控制如下表：

6、嚴(yán)格按照配合比報(bào)告配制漿液，所用材料必須計(jì)量稱重?fù)饺搿?/p>

按配合比充分?jǐn)嚢韬?，用注漿泵通過注漿管均勻送入孔內(nèi)，必須時刻注意注漿泵流量、注漿壓力的變化情況。注漿用的漿液應(yīng)經(jīng)過攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟛拍荛_始注漿，并應(yīng)在注漿過程中不停地緩慢攪拌，攪拌時間應(yīng)小于漿液初凝時間。漿液在泵送前應(yīng)經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。注漿施工時，采用自動流量和壓力記錄表，并及時對資料進(jìn)行整理分析。開啟或關(guān)閉注漿泵時必須先開啟或關(guān)閉化學(xué)注漿泵，以免堵塞管路。

7、施工過程中經(jīng)常檢查并記錄注漿壓力、漿液流量、注漿量，記錄每孔注漿時間、漿液配合比及外加劑用量等施工參數(shù)。檢查并記錄每個注漿孔垂直偏斜率、孔位偏差、鉆孔傾角。

8、注漿孔數(shù)5%鉆孔取芯檢查漿液充填情況，直觀判斷注漿效果。裂隙巖溶、洞穴等必須干鉆取芯，巖心采取率大于90%。布孔的重點(diǎn)是地質(zhì)條件不好的地段以及注漿質(zhì)量較差或有疑問的部位。檢查孔同時作為補(bǔ)漿孔。每工點(diǎn)注漿后進(jìn)行物探檢驗(yàn)，通過對注漿前后的物探成果資料進(jìn)行對比，結(jié)合鉆孔取芯情況，判斷注漿效果。

三、施工過程控制

1、每個先導(dǎo)孔鉆探取芯施工單位必須按要求擺放整齊、標(biāo)明孔號，提鉆及取芯樣品監(jiān)理單位必須留存。鉆孔記錄必須詳細(xì)描述地質(zhì)情況，尤其是發(fā)現(xiàn)溶洞地段更應(yīng)描述清楚。

2、注漿出現(xiàn)異常情況必須及時通知設(shè)計(jì)及建設(shè)單位，以便制定下步施工措施。

3、施工過程必須嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)理現(xiàn)場旁站制度以及設(shè)計(jì)、建設(shè)單位人員常駐現(xiàn)場場制度，建設(shè)四方做到每日一小結(jié)，每周一分板，每月一總結(jié)，確保注漿質(zhì)量和效果，保證工程投資愛控。

4、對于注漿量的確認(rèn)，執(zhí)行建設(shè)四方每日簽認(rèn)制度，當(dāng)天注漿量必須經(jīng)建設(shè)四方簽認(rèn)后，同時每孔注漿記錄必須經(jīng)建設(shè)四方簽認(rèn)。

5、各類設(shè)備應(yīng)就近安裝固定管線，不宜過長，以防壓力和流量消耗。鉆機(jī)成孔插入注漿管后及時封堵孔口及附近的地面裂縫以防冒漿。

6、注漿過程加強(qiáng)地面觀測記錄。

在注漿區(qū)域埋設(shè)觀測樁，在注漿前后觀測其地表沉降。一般應(yīng)在線路中心、路基兩側(cè)路堤以及坡腳外（或塹頂外）10m各設(shè)一排觀測樁，縱向間距一般不大于50m，過渡段范圍及非均質(zhì)地區(qū)應(yīng)加密觀測剖面。施工期間必須每天進(jìn)行地表變形監(jiān)測，實(shí)測地表變形量，測量精度不大于1mm，并做好詳細(xì)記錄，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)控制注漿壓力，以免塹坡的穩(wěn)定性或附近構(gòu)筑物受影響，同時監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)提交相關(guān)部門，以備路基沉降分析用。

四、施工安全技術(shù)措施

1、鉆機(jī)應(yīng)由熟練技工操作，鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常檢查防止鉆機(jī)松動。

2、注漿時施工人員應(yīng)戴上手套、戴上防護(hù)眼鏡、穿保護(hù)衣。

3、鉆進(jìn)機(jī)臺施工必須做好地表排水和泥漿循環(huán)工作，保護(hù)環(huán)境，避免污染。

4、機(jī)械鉆進(jìn)作業(yè)，非施工人員不得進(jìn)入鉆機(jī)回轉(zhuǎn)作業(yè)半徑內(nèi)，注意安全，閑人不得圍觀;漿液灌注中防治爆管和管路堵塞。

5、工區(qū)用電設(shè)二級漏點(diǎn)保護(hù)，所有電氣設(shè)備均采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)。

6、加強(qiáng)機(jī)械保養(yǎng)維護(hù)，安全檢驗(yàn)不合格的機(jī)械設(shè)備不得進(jìn)場施工作業(yè)生產(chǎn)，嚴(yán)格遵守機(jī)械操作規(guī)程，遵章守紀(jì)，穿戴好防護(hù)用品。

7、施工時應(yīng)與邊坡的監(jiān)測同步進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)險情、并危及施工人員安全時，應(yīng)及時通知人員撤離。

8、科學(xué)合理地安排各分部、分項(xiàng)工程的作業(yè)順序。安全管理工作尤顯重要，除施工必須按操作規(guī)程執(zhí)行外，應(yīng)盡可能利用施工場區(qū)分區(qū)段、分層次進(jìn)行施工，原則上采取分區(qū)段、分塊的施工順序，嚴(yán)格控制和禁止在漿液未到凝固期就緊臨施工鉆孔作業(yè)。

五、結(jié)論

1、鉆孔施工中分批次，分部位施工;先周邊，后局部;后序次鉆孔檢查前序次鉆孔注漿效果和充盈度;

2、水泥注漿施工中分批次，分部位施工;先周邊形成帷幕，后中間突出補(bǔ)強(qiáng)，互相檢查驗(yàn)證，后續(xù)施工檢查確認(rèn)前序次施工質(zhì)量評價良好;

3、水泥注漿漿液配比由稀漸濃，水灰比0.8：1——0.6：1;滲流路徑由遠(yuǎn)及近，注漿壓力逐漸升高，到達(dá)設(shè)計(jì)值穩(wěn)定15min時即可，注漿量和注漿壓力雙指標(biāo)控制注漿飽滿度;

4、水泥注漿在巖溶區(qū)塌陷防護(hù)、帷幕止水堵漏防滲工程中運(yùn)用廣泛，效果明顯，工程實(shí)施后，防護(hù)區(qū)道路穩(wěn)固，未見明顯下沉開裂跡象，道路監(jiān)測記錄顯示良好，石龍水庫蓄水良好，止水防滲效果顯著。