地下溶洞验证及注浆处理施工

地下溶洞验证及注浆处理施工

万强

广东省长大公路工程有限公司广东番禺511400

摘要：本文武江大桥工程为例，对地下溶洞验证及注浆处理施工思路及方案，以及相应的质量安全措施进行简要的概述分析，以期为相同工程的勘查及施工提供有价值的理论根据。

关键词：地下溶洞验证；注浆处理；施工技术

1.工程案例

武江大桥横跨武江，桩基处于岩溶特别发育地区，钻孔过程中易出现塌孔，为确保桩基的正常施工并确保桩基施工质量，须对该桩基区域内溶洞进行注浆处理。主要采用钻孔注浆方式进行处理。

2.岩溶处理方法

2.1岩溶处理的目的

2.1.1可满足永久结构的承载力及变形的要求

溶洞填充物性质较为软弱，因而随着时间的推移，同时受到周边环境变化及地下水活动的影响，可能会导致洞体坍塌问题的出现。利用对洞体充填物的加固处理，可以使其自身的强度大幅度提升，保证洞体的稳定性，避免洞体坍塌而引起的地层塌陷问题的出现。

2.2岩溶处理的原则

（1）将桩基3m范围内确定为高风险区。对高风险区内的溶洞进行处理，溶洞处理必须充填密实。

（2）对高风险区内的物探推测岩溶异常区进行钻孔验证，若发现溶洞按照上述原则处理，若没有发现溶洞，从地面进行注浆加固。

（3）在桩基施工前，采取钻孔分段对地层进行详查，若发现桩基范围内有异常区，应采取钻孔验证后对其进行注浆处理。

（4）遇到溶洞埋深大，洞径大于6m的特大型溶洞时，需研究具体处理方案。

2.3溶洞、异常区处理的方法

（1）对于高度不大于1m的无填充和半填充溶洞，以及全填充溶洞均直接采用纯水泥浆进行静压式注浆。

（2）对于高度大于1m的无填充和半填充溶洞，注浆采用间歇式静压注浆。第一次注浆采用水泥砂浆，间歇6h后再注第二次，第二次注浆可采用水泥砂浆或浓浆，若在20min内仍不起压，停止注浆，间歇6h后再注第三次，依次类推，直到终孔为止。必要时，可在水泥砂浆或水泥浆中适当添加速凝剂。

（3）而对于特大型的无填充溶洞，可以考虑先投碎石（5mm～10mm）的方法，然而再利用注浆加固。

（4）物探（CT）异常区的加固处理措施

在异常区方面，应进行钻孔验证，如果发现溶洞则依据溶洞的大小采取有效的处理加固措施；如果在验证的过程中没有发现溶洞，应用压力注浆的办法填充加固和封孔钻孔。

3.施工准备

3.1测量准备

对已经确定的注浆以及验证孔进行放样，对处理范围以及孔位等情况一一确定。

3.2试验准备工作

做好相关的注浆液原材料及配合比的试验工作，以水泥粉煤灰浆作为注浆浆液，它的水灰比在1：1～0.6：1的范围之内，水泥约占固相的86％左右，粉煤灰约占固相的13%左右。水泥粉煤灰浆的试验内容主要有每立方米的浆液浓度、浆液干料含量以及结石率等。首先进行现场的试验工作，再依据试验结果进行水泥浆的配制，可以依据试验情况加入一定量的速凝剂，以确保50-60m深度内水泥浆的强度。

3.3材料的准备工作

3.3.1水泥材料

应用普通硅酸盐水泥作为注浆用水泥，水泥材料的强度等级为32.5级，水泥不超过出厂日期3个月，不可使用受潮、结块的水泥材料，与此同时，水泥的各项指标必须符合国家的相关标准与要求，同时要具备出厂检验合格报告。

3.3.2粉煤灰

尽量进行磨细，粉煤灰的细度不可大于同时使用的水泥材料，烧失量不可大于3%。

3.3.3速凝剂

在试验结束后，可以依据试验的情况加入一定量的速凝剂。

3.4施工现场准备工作

为了方便安置设备，施工场地必须平整，设备进场前，必须进行水电的安装，以方面施工过程中的用水用电。

4.施工组织方案

4.1布置注浆孔

依据建设方、设计方以及施工方等相关方的协商进行方案的确定，依据每一桩基一孔进行勘察以及注浆加固处理，总共为141只钻孔，与此同时为防止周边溶洞水流的干扰，在桩基外侧承台位置间应加密布置勘察注浆钻孔，计33只，一共174只。

4.2施工的次序

为适应桩基进度顺序，本工程的溶洞注浆孔施工顺序为由外向内进行一步步的推进，首先在原十二个水文地质试验孔中选取4个用作注浆试验孔，有利于获得注浆等相关技术参数。

4.3成孔以及注浆工艺

（1）以φ110～130mm作为钻孔的开孔直径，钻孔大于粉土层后下入110套管，当钻至溶洞层时，变径为φ91mm再进行钻进，应用优质的水泥浆或者泥浆材料作为护壁。如果发现溶洞空腔钻进到洞底面1.0m后停止钻孔；如果进入中风化灰岩5.0米以后仍未出现溶洞，也可终止钻孔。

（2）在钻孔的过程中，如果出现溶洞，注浆孔要求在孔内下入注浆管到溶洞底部上的约0.5米处，应用循环注浆的措施。

（3）应用跳孔施钻，在施工开始的时候，首先在四周进行注浆，然后再在中间进行；在四侧进行注浆的时候，可应用间隔注浆的办法，以使注浆的效果提高，不可在钻完后才注浆，应用似法兰盘简易止浆法或套管、止浆塞等方法进行止浆。

（4）为了使浆液的和易性以及水泥砂浆的早期强度有效地增加，可以在浆液中加入一定量的减水剂及早强剂，若遇空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，同时吃浆量相对较大，可以根据实际的情况进行间歇注浆。如果亚粘土作为溶洞内充填物，则应用劈裂注浆的注浆方式；如果砂砾、碎石为充填物，则以压密注浆作为注浆方式。

（5）在进行注浆的时候，应用的浆液浓度应采用先稀后稠的办法，在开始注浆的时候，必须对泵的吸浆量以及泵压进行定时的观测，并对注浆过程发生的现象一一记录，收集相关原始的数据，再依据具体的情况对注浆量及浆液浓度进行适当的调整，在注浆时，如果发现地表裂隙大量跑浆，可以应用间歇式的注浆方法，以防止浆液从地面大量流失。

（6）在注浆结束后，应对设备、管道进行及时的清理，拔出注浆管，用水泥纯浆全部堵塞好注浆孔。

结束语：

溶洞注浆能否起到预期的效果，和所处的周边环境、工程及水文地质条件而选取的浆液类型、注浆工艺及参数、施工中的检测等有着直接的联系，因此在施工过程中，必须根据实际工程状况选取适合的施工方案，并进行合理的调整。

参考文献：

[1]武卫星，欧阳院平武汉轨道交通2号线岩溶地段隧道工法研究[J]人民长江，2011，42（20）：79-81。

[2]徐成进，王木群隧道底部溶洞的处理及溶洞对隧道围岩稳定性影响的研究[J]公路工程，2011，36（1）：102-105。