袖閥管法溶洞注漿工程實踐

莫崇劍

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三二隊，廣東 韶關 512026）

1 工程概況

廣州市軌道交通十三號線凰崗停車場位于廣州市白云區(qū)慶槎路，凰崗停車場蓋體面積為115271.17㎡，蓋體長約628m，寬度約210m，呈長方形狀。停車場前期施工至9m蓋板，地上1層，層高9m。蓋板下包含運用庫、區(qū)域倉儲庫、工程車庫、焊軌基地、污水處理站、牽引變電所、材料堆場等建筑單體。用地范圍分布有灰?guī)r，發(fā)育有溶洞、土洞及溶溝等。工程樁基采用鉆孔灌注樁，樁基持力層基底主要位于粗砂巖、炭質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r的中、微風化帶。為了保證停車場蓋體的安全，防止地表塌陷和過大的沉降，需要對溶（土）洞進行處理。

2 場地地層情況

停車場蓋體工程地質(zhì)情況由上到下依次為：<1>人工填土、<2-1B>淤泥質(zhì)土、<3-1>粉細砂層、中粗砂層、<4N-1>軟塑狀粉質(zhì)粘土、<5N-2>硬塑狀碎屑巖殘積粉質(zhì)粘土層、<5C-1B>可塑狀灰?guī)r殘積層、<7-1>含礫砂巖、<8C-2>灰?guī)r、<9C-2>灰?guī)r。

3 水文地質(zhì)條件

（1）地表水。凰崗停車場蓋體工程位于?？谟亢蜕钣堪鼑膮^(qū)域，三面環(huán)水。

（2）地下水。線路沿線大部分地段地下水水位埋藏較淺，地下水位變化不大。穩(wěn)定水位埋深0.70～5.40m，穩(wěn)定水位標高5.31～12.65m。

區(qū)內(nèi)地下水位的變化與地下水的賦存、補給及排泄關系密切，每年4～6月份為前汛期，7～9月份為后汛期，雨季的降水豐沛，是地下水的補給期，地下水位上升明顯，10月～下年3月為地下水的消耗期，地下水位下降，年變化幅度0.50～1.50m，同時在地表水道附近地下水隨潮汐水位漲落而變化。

本場地地下水按賦存方式分為第四系松散層孔隙水（潛水或承壓水）、層狀基巖裂隙水及碳酸鹽巖類裂隙溶洞水。

（3）地下水的補給與排泄。場地內(nèi)第四系松散層孔隙水與地表水體有較密切的水力聯(lián)系，大氣降水及地表水是地下水的主要補給來源，地下水排泄主要為大氣蒸發(fā)及地層下滲、徑流等方式向江河排泄。砂層里的承壓水，主要通過側(cè)向徑流進行補給與排泄，也可在與砂層潛水含水層交匯處進行補給與排泄。

層狀基巖裂隙水主要為承壓水，通過基巖突出于地表的地下水補給區(qū)進行補給，排泄方式主要為側(cè)向徑流排泄。若過度抽取地下水導致地下水水力不平衡，則砂層水與基巖水會通過越流進行補給與排泄。

巖溶裂隙水受降水、地表水體灌入以及周邊巖體側(cè)向徑流補給，通過徑流向排泄區(qū)進行排泄，也可通過抽取地下水等人工方式進行排泄。

4 施工設計

根據(jù)勘察成果，屬巖溶強發(fā)育程度，鉆探顯示溶洞為全填充，鉆進漏水。填充物主要為粉細砂巖屑，呈松散狀，個別孔為粘性土。巖溶裂隙在鉆孔中主要表現(xiàn)為風化溶蝕較強，巖芯破碎且厚度薄，個別呈串珠狀溶洞。結(jié)合溶洞處理的目的，鉆孔灌注樁樁底以下、溶洞頂以上完整基巖厚度不足 5m 的，加長樁長，穿越該溶洞，始終保證樁底以下有 5m 厚且≥3 倍樁徑厚度的完整基巖，穿越的溶洞須采用袖閥管法注漿。

5 溶（土）洞處理措施

溶（土）洞采用充填注漿的方法進行處理

（1）充填壓力需根據(jù)溶（土）洞的充填情況進行調(diào)整；

（2）充填注漿需邊注漿邊摸查溶（土）洞的規(guī)模及處理后的效果；

摸查方法：根據(jù)注漿量及注漿孔所檢測到的溶土洞洞徑、初步估算溶（土）洞的規(guī)模后再向周邊布設檢查孔。檢查孔需注意檢查溶洞的延展狀況外、尚需檢查注漿充填狀況，發(fā)現(xiàn)注漿不飽滿的需利用檢查孔繼續(xù)注漿。

（3）規(guī)模較大的溶洞、其范圍已超出地鐵結(jié)構(gòu)設定的安全限界時，可先在安全限界鉆孔、采用速凝漿控制邊界、減少注漿的范圍及注漿量。

（4）注漿材料采用雙液漿和水泥漿，溶洞外圍可用雙液漿封閉，內(nèi)部采用水泥漿，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥。注漿管應進入溶（土）洞底部以下不小于0.5m。注漿管采用Φ48*4.5PVC袖閥管。

注漿參數(shù)：

1）周邊孔：以相對小壓力、多次數(shù)、較大量控制；壓力0.6～0.8MPa，3～4次；注漿漿液為雙液漿，配比建議為水泥：水：水玻璃＝1：1.38：0.3（質(zhì)量比），水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水玻璃模數(shù)m=2.4～3.4（濃度Be=30～40）。

2）中央孔：壓注水泥漿，壓漿三次，設計參數(shù)為：a、注漿壓力為0～1.0MPa；注漿壓力逐步提高，達到注漿終壓并繼續(xù)注漿10min以上；b、水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥；水灰比為1:1；c、注漿速度：30～70L/min；d、實際灌漿參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。

6 袖閥管注漿工藝流程

袖閥管注漿法使用的注漿管，注漿段為帶射漿孔的袖閥管，注漿段以上為實管。袖閥管每隔50cm鉆一組（4～8個孔）射漿孔，射漿孔呈梅花形布設，其外為長5～8cm的橡皮閥包裹。

袖閥管注漿是將注漿管通過鉆孔，在漿液壓力條件下，較為均勻地進入溶洞，以達到漿液在溶洞中均勻擴散，將溶洞的填充物膠結(jié)為一個整體的施工工藝。注漿時，將帶封堵裝置的注漿內(nèi)管置入注漿外管內(nèi)，對需要注漿部位進行注漿。

（1）注漿前1至2天必須在注漿管與土層交接部位用草帶或其它材料打底+水泥漿封堵形成一個外殼，深度不小于6米。防止水泥漿從注漿管外冒出，達不到注水泥漿填充作用。

（2）在正式注漿前，應進行注漿試驗。根據(jù)設計要求的水泥用量等指標，最終確定控制注漿壓力、水泥用量、配合比、注漿次數(shù)等施工參數(shù)。

（3）注漿漿液采用水泥漿，采用水泥為42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為1:1。用BW150型注漿泵注漿，漿液現(xiàn)場用LJ-300型攪漿桶攪拌；漿液須在攪拌均勻過篩后到入泥漿池再注漿，注單液漿采用分層注漿，先注下層溶洞，下層溶洞注滿并穩(wěn)壓后再提管至上一層溶洞，直至注滿。

（4）在注漿壓注過程中，漿液應連續(xù)攪拌，攪拌時間應大于2min。

（5）在注漿時泵壓力表上觀測注漿壓力，開環(huán)壓力0Mpa，終止注漿壓力1.0 Mpa，穩(wěn)壓10分鐘后清洗閥管并預開一次環(huán)，以待第二次再注。

注漿量：注漿時根據(jù)攪拌桶的容積和漿液流量確定注漿量，在攪拌桶中配好漿液、測定體積后再將漿液輸入注漿池中，注漿池直接與注漿泵相連。注漿時再通過壓力表和漿液流量來控制注漿量。另外，通過計量現(xiàn)場水泥用量，也是掌握注漿量的有效措施。一般先期注漿孔的注漿量大于后期孔，外圍注漿孔的注漿量大于內(nèi)部孔。

7 袖閥管注漿質(zhì)量保證措施

（1）要保證鉆孔的垂直度不大于1.5%，深度不小于注漿設計深度；

（2）在澆筑套殼料之前一定要把鉆孔沉渣清除干凈，保證沉渣厚度不大于1.0m才能澆筑套殼料;

（3）套殼料的配合比嚴格按已經(jīng)過試驗的配合比配制，不要隨意變更，灌注時一定要灌到孔口溢出為止；

（4）袖閥管的長度，袖閥的間距要與注漿孔段及地層相適應；

（5）在把袖閥管下入鉆孔時，在接口上涂上密封膠后，要等待約1分鐘，待其膠結(jié)好后再下入孔內(nèi)，防止膠結(jié)不緊密造成注漿加壓或注漿器在孔內(nèi)移動時接口松脫；

（6）制漿嚴格按配合比進行，根據(jù)設計規(guī)定的水灰比量測加水量，做好刻度，然后加入水泥用量進行攪拌；

（7）不同品種的水泥不能在同一次注漿中混合使用；

（8）注漿要在封孔達到一定齡期后才能進行，注漿開始時先壓送清水，壓力由小到大逐步提高，直到?jīng)_開袖閥，開環(huán)成功，壓力回落后再改泵送水泥漿液；

（9）注漿過程要密切注意壓力的變化，在注漿壓力達到設計終注壓力后維持十分鐘即應停泵，避免漿液擴散范圍太大造成浪費；

（10）注漿完畢要及時清洗管路殘漿，攪漿桶及注漿泵，避免殘余水泥漿硬化堵塞管道及漿泵。

8 注漿質(zhì)量控制

布置鉆孔及溶（土）洞探邊同步進行，以揭示到溶（土）洞的詳勘鉆孔為基準點，加密鉆孔，按照2m×2m梅花形布置鉆孔查找洞體邊界，基本找到溶洞邊界?？组g隔2.0m，鉆孔兼做注漿孔，并選擇多個洞頂處鉆孔兼做排氣孔，排氣孔每洞至少一個，間距超過4m加設排氣孔。

注漿由下向上逐步進行，根據(jù)設計上三下五的原則，袖閥管注漿從最下部的注漿段開始，逐段往上進行開環(huán)注漿。注漿時針對不同的溶洞充填物或軟弱土層，每個注漿段提升幅度不同。對于砂層或含砂土層，參照擴散半徑即2~2.5米提升一段；粘土或粉質(zhì)粘土層，按擴散半徑即1~1.5米提升一段。每次開環(huán)注漿達到設計壓力后，穩(wěn)定十分鐘以上，再進行另一注漿段的開環(huán)注漿。如果注漿過程中出現(xiàn)串漿、冒漿、地面隆起等異常情況，或注漿量過大，即每次注漿量達到20噸，而壓力未達到設計要求，則暫停注漿，并清洗注漿管路，先進行其他孔的注漿，待水泥初凝后再進行下一次注漿。

9 施工監(jiān)測

本次溶洞處理注漿工程的監(jiān)測采用儀器監(jiān)測與人工監(jiān)測相結(jié)合的方法，儀器監(jiān)測按有關規(guī)范的要求進行布點及觀測，具體見有關監(jiān)測報告。人工監(jiān)測則貫穿于整個注漿施工的全過程，即一邊注漿一邊派專人進行巡查，發(fā)現(xiàn)有冒漿、串孔、地面隆起等情況立即采取相應的措施進行處理，避免漿液的流失及重要建構(gòu)筑物的破壞。

10 特殊情況處理

在注漿工程中，發(fā)生冒漿、串孔、地面隆起等一種或幾種情況均為常見現(xiàn)象，通常情況下，注漿引起的地面隆起是無害的，絕對不容許地面隆起，注漿施工質(zhì)量很難達到預期的目的，尤其是對于溶洞注漿，由于溶洞本身的復雜性，不規(guī)則性，連通性，有無填充物等因素的影響，發(fā)生冒漿、串孔、地面隆起、開裂等現(xiàn)象更是無法避免。在本工程中發(fā)生上述現(xiàn)象一般采取如下措施。

冒漿：地面冒漿一般發(fā)生在松散的沖積土層中，或其下部有開放性溶洞，發(fā)現(xiàn)地面冒漿時如果壓力已達設計要求，則該孔注漿結(jié)束；如壓力未達設計要求，則暫停注漿，間隔6~10小時后再進行第二次或第三次注漿。

串孔：串孔一般發(fā)生在連通性的溶洞中，有二種情況，一種是漿液沿孔壁與套殼料之間的軟弱帶往上冒，另一種是漿液沿正在施工的鉆孔往上冒，前者發(fā)生時則暫停注漿，間隔6~10小時后再進行第二次或第三次注漿；后者則暫停注漿，等鉆孔施工完，下好管，封好孔后再進行注漿。

地面隆起：由于注漿加固區(qū)的位置比較特殊，加固區(qū)上部已挖除(卸載)，并做成整片的隔水水泥地面，在較小的注漿壓力作用下即產(chǎn)生隆起破壞，相當部分的隆起破壞并不在注漿加固區(qū)范圍內(nèi)，但均由于溶洞的連通性及注漿壓力所造成。發(fā)現(xiàn)地面隆起這種情況，如果注漿壓力已達設計要求的壓力，則注漿結(jié)束，如果壓力未達設計要求，則間隔8~10小時后再進行第二次或第三次注漿。

11 工程質(zhì)量評述

本次對B2區(qū)的充填處理后的溶洞共進行了22個檢測孔的鉆芯法、標貫試驗法驗證檢測。其中：

（1）22個檢測孔均揭露有溶洞，溶洞內(nèi)均由水泥漿及其混合物全充填, 填充物膠結(jié)狀態(tài)較好，裂隙填充效果較好，未發(fā)現(xiàn)泥漿漏失情況；

（2）在中粗砂層進行的標準貫入試驗結(jié)果顯示為稍密狀態(tài)。

（3）22個檢測孔在溶洞范圍內(nèi)均進行了標準貫入試驗，其錘擊數(shù)均大于10擊，滿足設計要求。

總體上看，經(jīng)過溶洞注漿處理后，處理區(qū)的空洞已得到充填，原來松散、軟塑及流塑的充填物已得到密實加固，處理后的溶洞充填物的承載力已滿足施工的要求。達到了預期的目的。