灌漿技術(shù)在溶洞處理中的應(yīng)用

伍夢祥

（廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，廣東 廣州 510120）

近年來，為保障與改善民生，國家實(shí)施了一系列的惠民工程，比如水利水電工程、高速公路、鐵路工程，這些項(xiàng)目都屬于重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，其工程建設(shè)的難度相對較大，對于工程技術(shù)的要求較高。在很多工程項(xiàng)目中，溶洞的存在嚴(yán)重制約了工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行，在此情況下，必須克服溶洞對工程產(chǎn)生的不利影響，應(yīng)用灌漿技術(shù)有助于保障工程的抗?jié)B性與穩(wěn)定性，使得工程建設(shè)質(zhì)量能夠達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮工程的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值。

1 工程概況

廣州呼吸中心項(xiàng)目地處廣州市荔灣區(qū)大坦沙橋中路，整個(gè)建筑面積達(dá)217158m2。項(xiàng)目被規(guī)劃二路劃分為東、西兩個(gè)地塊，其中西地塊設(shè)置門診樓、醫(yī)技住院樓，東地塊為國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、學(xué)術(shù)科研樓、學(xué)術(shù)交流中心，東西兩地塊于3～5層設(shè)連廊跨越規(guī)劃二路相連。住院樓與門診樓下面為2層地下室，基坑深度在16m以上，為深基坑工程；國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與學(xué)術(shù)科研樓地下室基坑深度略深一些，達(dá)到了16.6m?；谠摴こ虆^(qū)域內(nèi)地形地勢的特殊性，灌注樁基礎(chǔ)更為適用，而基坑支護(hù)采用的是連續(xù)墻與內(nèi)支撐的支護(hù)體系。

該工程處于斷陷盆地與流溪河斷陷的交接區(qū)域內(nèi)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜與惡劣，裂隙發(fā)育，現(xiàn)場內(nèi)包含的巖石類型相對較多，石灰?guī)r巖溶發(fā)育，溶洞與土洞的分布相對分散，加大了整體的施工難度。

根據(jù)工程現(xiàn)場的勘察結(jié)果，其巖溶分布呈現(xiàn)出無序的狀態(tài)，各種溶洞在空間上分布不均勻，洞體有大有小。一些多層溶洞分布于不同平面，其高差相對較大，施工更為復(fù)雜。

2 灌漿工藝技術(shù)要點(diǎn)

從灌漿技術(shù)的應(yīng)用來看，其在水利水電工程項(xiàng)目中的應(yīng)用最為普遍。傳統(tǒng)的技術(shù)條件下，主要應(yīng)用的是地基裂縫填補(bǔ)技術(shù)，但該技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前項(xiàng)目的施工要求，目前，灌漿工藝逐步取代了這種技術(shù)，使得施工的便捷性與安全性得到極大程度的提高[1]。在灌漿技術(shù)的應(yīng)用中，只有做好各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，才能夠保障灌漿技術(shù)在溶洞處理方面的效果。具體而言，體現(xiàn)在：

（1）冒水點(diǎn)的分散上，縫隙冒水的存在嚴(yán)重影響了正常的施工進(jìn)度，施工人員需要結(jié)合工程的實(shí)際情況，進(jìn)行冒水點(diǎn)的科學(xué)設(shè)置。深孔設(shè)置時(shí)，往往將深孔布置于縫隙的交接位置；而在縫隙槽口的開鑿上，要保障其開鑿大小符合要求，并借助于專業(yè)的工具，及時(shí)填補(bǔ)縫隙，使得開鑿槽內(nèi)保持清潔。

（2）吸漿量的控制直接關(guān)系著灌漿技術(shù)的應(yīng)用效果，可以應(yīng)用限流、降壓的方式來加以處理。

3 灌漿技術(shù)在溶洞處理中的具體應(yīng)用

3.1 施工工藝流程

在灌漿工藝的應(yīng)用過程中，有關(guān)人員要首先根據(jù)溶洞的具體情況，確定最佳的布孔方案，保障孔位確定的科學(xué)性，遵循分序加密的原則，保障灌漿施工技術(shù)的應(yīng)用效果。單孔施工工藝主要包含了定位、鉆孔、孔口管埋設(shè)、清孔、下注漿管、制漿、灌漿與掃孔復(fù)灌、封孔環(huán)節(jié)。

3.2 灌漿設(shè)計(jì)

（1）孔位布置及孔深確定。在該工程中，溶洞的存在導(dǎo)致在施工過程中面臨著嚴(yán)重的局部塌陷、管涌或巖溶突水問題。經(jīng)分析，涌水源頭主要位于河床的上游，該水源穿越圍堰底基巖以后到達(dá)基坑。當(dāng)基坑開挖以后，隨著開挖深度的加大，涌水口逐步顯露，但具體的涌水路徑尚不清晰，根據(jù)工程地質(zhì)情況的分析，涌水路徑可能處于圍堰中部基巖內(nèi)。針對這種情況，在施工過程中，確定最佳的施工地點(diǎn)為上游圍堰，將鉆孔布置在該圍堰軸線上，在鉆孔的布置上，盡量遵循弧形布置的原則，保障孔距設(shè)置的科學(xué)性[2]。結(jié)合有關(guān)的地質(zhì)水文勘察資料，在該區(qū)域內(nèi)，孔深高程、孔深設(shè)計(jì)可以根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行些微的調(diào)整。

（2）施工順序確定。以該工程為例，其溶洞處理的最終目的是要做好溶洞的堵漏處理，通過注漿來填充溶洞空腔，最終的充填物可以與周邊環(huán)境形成整體結(jié)構(gòu)，保障連續(xù)墻與樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，在施工過程中，要盡量控制鉆孔數(shù)量，保障良好的溶洞處理效果。在該區(qū)域內(nèi)，左段屬于碳質(zhì)灰?guī)r，其基巖內(nèi)的含碳量相對較高，極易出現(xiàn)溶蝕現(xiàn)象，且?guī)r體裂隙發(fā)育，河床內(nèi)的水經(jīng)由裂隙涌出；中部為斷層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)處于白云巖與灰?guī)r的交接位置，地質(zhì)情況極為復(fù)雜，溶洞涌水現(xiàn)象發(fā)生的概率較大；右段為灰質(zhì)白云巖，鈣質(zhì)含量高，涌水的現(xiàn)象也較為常見[3]。在施工過程中，鉆機(jī)是不可或缺的施工設(shè)備，配備相應(yīng)數(shù)量的鉆機(jī)，遵循從右到左的施工順序，保障施工活動(dòng)的有序進(jìn)行。

（3）施工機(jī)械及材料選擇。該工程區(qū)域內(nèi)的圍堰中存在著一定的回填土石層，加大了施工的復(fù)雜性。因此，為保障良好的施工效果，嚴(yán)格按照施工的進(jìn)度要求來組織施工，必須根據(jù)工程要求，科學(xué)進(jìn)行施工機(jī)械的選擇，使得鉆機(jī)與灌漿設(shè)備能夠達(dá)到工程的施工要求?；靥罟酀{的方式，能夠保障工程處理效果。灌漿材料作為影響灌漿工藝應(yīng)用效果的直接因素，需保障灌漿材料的質(zhì)量，選用普通硅酸鹽水泥、過篩細(xì)砂、粉煤灰、膨潤土等作為其中的主要材料[4]。

（4）灌漿工藝。如果在鉆進(jìn)過程中，其鉆進(jìn)作業(yè)可以順利推進(jìn)，不存在溶洞，但存在裂隙與破碎帶，此時(shí)，鉆孔灌注采用純水泥漿孔內(nèi)循環(huán)的方式。在此過程中，最為關(guān)鍵的是要保障水灰比的科學(xué)性。如果在鉆進(jìn)過程中存在異常情況，比如掉鉆、溶蝕層，需采用水泥砂漿回填灌注的方式。由于在該工程的溶洞區(qū)域內(nèi)，河床水流經(jīng)溶洞，水灰比的確定上要充分考慮此種情況。如果采用的是回填灌漿工藝，普通硅酸鹽水泥與細(xì)砂是其中不可缺少的材料。在施工過程中，要實(shí)現(xiàn)工程成本的有效控制，可以在保障回填體強(qiáng)度的情況下，用粉煤灰來替代部分的水泥，減少水泥的使用。注漿過程中，要在漿體原料中添加一定量的膨潤土，在孔口添加水玻璃溶液，實(shí)現(xiàn)雙漿液灌注，這種灌注方式，能夠在一定程度上避免溶洞中水流的存在對漿液本身產(chǎn)生的不利影響[5]。水泥砂漿的制備上，按照特定的水灰比，先加入水后加入水泥、細(xì)砂，保障水泥砂漿的各項(xiàng)指標(biāo)能夠符合工程要求。

（5）灌漿壓力及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。溶洞回填施工的最終目的是為了堵漏，合理控制漿液的流動(dòng)范圍，實(shí)現(xiàn)漿液的有效利用，因此，灌漿工藝應(yīng)用中，要對灌漿壓力加以科學(xué)控制。一般情況下，灌漿壓力往往在0.2MPa以內(nèi)。如果是非溶洞的裂隙或者破裂帶，采用的是填充式灌漿工藝，這種灌漿方式不僅提高了施工區(qū)域內(nèi)的抗?jié)B性，也提高了基坑的穩(wěn)定性與安全性，這種情況下，灌漿壓力一般在0.5～1.0MPa。如果是大體積的溶洞處理，當(dāng)封孔結(jié)束以后，吸漿也就結(jié)束，判斷灌漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)就是灌注溶洞是否吸漿。

4 灌漿技術(shù)的質(zhì)量控制

4.1 鉆孔質(zhì)量控制

鉆孔是灌漿技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，在實(shí)際的施工過程中，施工人員必須保障鉆孔的垂直性，將鉆孔斜率控制在合理的范圍內(nèi)。如果溶洞處理上采用的是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式，施工人員要在鉆進(jìn)過程中實(shí)時(shí)記錄鉆孔的孔位、終孔深度與溶洞分布等情況，結(jié)合其鉆進(jìn)情況，做好相應(yīng)的鉆孔質(zhì)量控制。如果在鉆進(jìn)過程中遇到突發(fā)情況，必須在孔上實(shí)施加蓋保護(hù)，避免雜物進(jìn)入孔內(nèi)。

4.2 灌漿施工順序及安全措施

溶洞處理上的灌漿技術(shù)應(yīng)用中，灌漿順序極為重要，要遵循分序加密的原則，保障灌漿能夠按照先邊排后中排、先外圍后孔內(nèi)的順序進(jìn)行，提高灌漿施工的整體質(zhì)量。如果是同一排上的灌漿孔，一般要采用跳躍式灌漿的方式，中間間隔1或2個(gè)鉆孔。灌漿的配合比直接關(guān)系著灌漿施工的質(zhì)量，因此，在配制過程中，有關(guān)人員要佩戴手套，避免漿液內(nèi)雜物的存在。由于灌漿過程中，漿液會(huì)對人體產(chǎn)生一定的腐蝕性，需采取必要的安全防護(hù)措施。

4.3 水泥漿灌注質(zhì)量控制

水泥漿液是灌漿技術(shù)應(yīng)用中最為常見的一種漿液類型，其水泥漿漿液的質(zhì)量直接影響著溶洞處理效果。在水泥漿的運(yùn)輸過程中，要避免水泥漿漿液出現(xiàn)離析與分層現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)此類情況，要立即進(jìn)行攪拌。水泥漿漿液的運(yùn)輸上，要盡量減少其轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，這就要求有關(guān)人員在運(yùn)輸之前，要結(jié)合攪拌站與施工地點(diǎn)的距離，科學(xué)規(guī)劃運(yùn)輸路線。水泥漿的運(yùn)輸與灌注均需要遵循連續(xù)性的原則，輸送管線最好保持平直性，在有條件的情況下，盡量減少管線轉(zhuǎn)彎。泵送水泥漿時(shí)，要首先進(jìn)行管內(nèi)壁的潤滑，否則，在運(yùn)輸過程中，會(huì)出現(xiàn)較大的摩擦阻力，影響漿液的正常輸送。灌漿質(zhì)量的控制極為重要，當(dāng)灌漿結(jié)束以后，要進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果，來驗(yàn)證單孔開展不同壓力條件下的質(zhì)量，根據(jù)其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的對比結(jié)果，進(jìn)行灌漿質(zhì)量的綜合評估，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為灌漿質(zhì)量控制提供了重要的數(shù)據(jù)參考。當(dāng)前，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在溶洞處理灌漿技術(shù)的應(yīng)用上，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用于質(zhì)量檢測中，這些技術(shù)所獲得的檢測結(jié)果相對精確，工程人員可以直接利用這些結(jié)果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)灌漿施工中存在的質(zhì)量缺陷，保障灌漿施工質(zhì)量問題的快速處理。

5 結(jié)束語

溶洞是很多工程建設(shè)中最為常見的問題，溶洞的存在會(huì)誘發(fā)嚴(yán)重的工程質(zhì)量問題，影響工程的施工進(jìn)度。工程建設(shè)中，如果遇到溶洞問題，往往要應(yīng)用灌漿技術(shù)，及時(shí)進(jìn)行溶洞的回填處理，避免溶洞的存在對工程質(zhì)量等產(chǎn)生不利影響，保障工程建設(shè)的效率與質(zhì)量。