淺談某采石場止水施工技術(shù)方案

陳國幟

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊，廣東江門529040）

淺談某采石場止水施工技術(shù)方案

陳國幟*

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊，廣東江門529040）

負地形采石場的開采，在排干場內(nèi)地下水的同時必然會引起周圍地面的沉降。影響到附近周邊人民群眾的財產(chǎn)安全，也影響到石場的開采安全。所以采取有效的止水措施，是石場開采安全生產(chǎn)的重要保證。

地面塌陷；落水洞；溶洞；灌漿；灌漿壓力

1　工程概況

通過對本石場的現(xiàn)場勘察，及周邊地面塌陷地質(zhì)災害的基本情況做調(diào)查。區(qū)內(nèi)主要為泥盆系上統(tǒng)天子嶺組石灰?guī)r，上覆第四系松散沖洪積層，厚度約5m?；鶐r表面溶蝕：基巖表面經(jīng)長期溶蝕風化形成由溶槽、溶溝、石牙組成的起伏面。是在古地貌基礎(chǔ)上發(fā)育的結(jié)果。所以基巖面起伏變化較大。從采石坑壁調(diào)查發(fā)現(xiàn)，坑壁發(fā)育有多組較發(fā)育的裂隙帶（構(gòu)造帶，由其中主要一組產(chǎn)狀為115°∠80°），厚度約0.5～1.0m（傾角較陡，傾角75°～85°）；地面天溝發(fā)育，走向約285。，寬度約0.6～1.00m；中部落水洞發(fā)育，天溝與落水洞連通性好，為采石場的主要透水帶，與東側(cè)的水溝連通性好。經(jīng)調(diào)查，石場目前漏水嚴重有7處，東側(cè)有4處。場內(nèi)日排水量5000t，周圍農(nóng)田已出現(xiàn)數(shù)十處的落水洞；東邊離采石場500m外的民房有的墻體出現(xiàn)了裂縫。所以制定有效的止水方案及施工措施尤其重要。

2　止水方案

本次止水方案以堵裂隙帶的裂隙及溶洞為主要目的，具體如下：

（1）在水溝左岸、底部修筑防水墻。因天溝、溶洞發(fā)育，與地表水特別是水溝的水力聯(lián)系強，所以首先修筑防水墻以切斷與地表水補給。

（2）對采石場東邊80m范圍內(nèi)已產(chǎn)生的地面塌陷、落水洞進行灌漿處理，以水泥混合粘土灌漿為主，若溶洞較大時采用水泥砂漿灌注；需要反復多次灌注，灌注到不吃漿方可停止，灌漿壓力以自重壓力或加水泥砂能流動的壓力為宜，灌漿點宜根據(jù)落水洞的分布現(xiàn)場確定（見圖1）。

圖1　采石場平面圖

（3）在采石場東邊水溝外側(cè)布置鉆孔壓漿。鉆孔沿采石坑壁裂隙帶的走向布置，鉆孔深度以采場的規(guī)劃開采深度作控制，先施工水溝外側(cè)的鉆孔，并從鉆孔底部開始壓漿，緩慢提升鉆具，壓至孔口冒漿再施工下一個鉆孔。根據(jù)裂隙帶的出露，暫定壓漿孔20個，視裂隙發(fā)育情況，現(xiàn)場可局部加密。施工時要加速凝劑（水玻璃），確保壓漿質(zhì)量。水玻璃的模數(shù)為2.4～3.4、濃度30°～45°Be（波美度）為宜，濃度高時可稀釋。水玻璃量不宜超過水泥重量3%～4%。摻加水玻璃要求水泥漿的水灰比小于或等于l∶l，水泥漿與水玻璃的體積比為（1∶0.8）～（l∶0.6）。

（4）布孔宜以“品”字形，排數(shù)暫定2排，局部可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

（5）在開采過程中，如發(fā)現(xiàn)有透水現(xiàn)象，再在透水地段進行灌漿法止水，以求達到在開采過程中少抽取地下水，確保水土流失，減少地質(zhì)災害的發(fā)生。

3　灌漿壓力

灌漿壓力一般根據(jù)孔深、帷幕設(shè)計水頭和地質(zhì)條件，通過灌漿試驗確定。采用一般灌漿方法時，可按以下經(jīng)驗公式估算：

式中：P——灌漿壓力，kgf/cm2；

P0——巖基表層段的允許灌漿壓力，kgf/cm2，依據(jù)經(jīng)驗確定；

m——表層段以下每深入巖基1m可增加的壓力，kgf/（cm·m）；

D——灌漿段以上巖層的厚度，m。

第二排的壓漿孔比第一排孔遞增25%左右。帷幕表層孔段的灌漿壓力不宜小于1～1.5倍帷幕的工作水頭；帷幕底部的灌漿壓力以2～3倍的工作水頭為宜。

4　施工順序

灌漿時，應(yīng)采用自上而下的分段鉆孔灌漿方法進行施工。段與段之間，一般可不待凝，但孔口段、溶洞段、吃漿量特大和孔內(nèi)有涌水的孔段，則宜適當待凝，待凝時間視工程具體情況而定。灌漿段的長度，表層第一段（混凝土與基巖接觸段）不宜大于2m；以下各段一般宜采用5m；在特大吃漿和嚴重坍孔處應(yīng)適當縮短。在吃漿量很小的地段可適當加長，但不宜大于10m。

5　鉆孔施工與沖洗

鉆孔統(tǒng)一編號，由測量人員放樣定位。鉆孔結(jié)束后，應(yīng)對孔深和孔底殘留等進行檢查也不符合要求的，應(yīng)及時處理。鉆孔中，應(yīng)對孔內(nèi)各種情況做詳細記錄，如斷層、溶洞、破碎帶的位置以及涌水、漏水情況等。采用金鋼石鉆進時，一般孔徑為直徑為73mm的鉆頭。

灌漿孔在灌漿前應(yīng)進行沖洗，以提高灌漿效果。本止水工程宜使用壓水沖洗，使用灌漿泵將壓力水通過孔內(nèi)循環(huán)管路對灌漿孔進行沖冼，直至回清水后再延續(xù)10min為止。沖洗水壓力一般不大于該段灌漿壓力的80%。

6　灌漿

（1）結(jié)合本石場，灌漿施工中宜以吸漿率為主的控制辦法。在灌漿過程中按規(guī)定的吸漿率大小進行控制。若吸漿率大于規(guī)定值時就降低壓力。以控制住吸漿率不超過規(guī)定值，再逐漸升壓，直到結(jié)束。吸漿率大小的選擇，主要視地層結(jié)構(gòu)而定。

（2）漿液變換。灌漿液的變換，應(yīng)遵循由稀到濃的原則，逐級改變。漿液的水灰比可采用8∶1、5∶1、3∶1、2∶l、1.5∶1、1∶1、0.8∶l、0.5∶1八個比級。灌漿中，當灌漿壓力保持不變，吸漿率均勻減少時；或吸漿率不變，壓力均勻升高時，不得改變水灰比。一般，當某一級水灰比漿液的灌入量已超過規(guī)定值，而灌漿壓力及吸漿率均無改變或改變不明顯時，應(yīng)改濃一級水灰比。當吸漿率大于6L/（min·m）時，可根據(jù)具體情況適當越級變濃。

（3）灌漿孔的封填：全孔灌漿結(jié)束后，必須做好對鉆孔的封填工作，多采用灌漿法封填。方法為：①采用自下而上分段灌漿時，最后一段灌漿結(jié)束后，應(yīng)立即改用最稠一級漿進行復灌。②封孔灌漿時，采用該孔段的原灌漿壓力，按正常灌漿的結(jié)束標準進行。③待水泥漿硬干后，對未被填滿部分排除孔內(nèi)積水后，再直接用干硬性水泥砂漿封填。

7　灌漿效果的評定和檢查

（1）繪制各壓漿孔的單位吸水率和單位耗灰量曲線，根據(jù)其隨序遞減的程度來分析灌漿效果。

（2）打檢查孔進行壓水試驗和采取巖芯。以檢查孔的單位吸水率及對巖芯加以觀察，了解漿液結(jié)石及與巖石的結(jié)合情況。

（3）建議在東側(cè)水溝壓漿孔附近進行高壓注水試驗，以確定壓漿效果。

8　結(jié)束語

（1）注漿止水的基本作用機理為通過注漿設(shè)備將漿液注入至土層中的滲漏水通道，通過漿液的不斷凝固、堆積，將滲漏水通道堵塞，從而解決滲漏水問題。注漿止水是在動水的條件下施工，必須根據(jù)工程實際情況，合理選擇施工工藝和注漿漿液，才能取得良好的效果。注漿止水對施工工藝的要求就是設(shè)備和工藝簡單，施工速度快，以滿足搶險工程快速反應(yīng)的要求。

（2）該石場經(jīng)過合理的止水方案進行了注漿止水施工后，達到了預期效果。經(jīng)注漿止水后場內(nèi)日排水量由原來5000m3減小到現(xiàn)在的100m3，治理效果明顯。確保采石場的生產(chǎn)安全和周圍村莊的人民財產(chǎn)安全。

［1］巖土工程治理手冊［M］.遼寧科學技術(shù)出版社，1993.

［2］基坑工程手冊［M］.2版.中國建筑工業(yè)出版社，2009.

P641

B

1004-5716（2016）05-0018-02

2016-01-14

2016-01-19

陳國幟（1970-），男（漢族），廣東恩平人，工程師，現(xiàn)從事巖土工程及地質(zhì)找礦工作。