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地基下土洞注漿處理的應(yīng)用論文
摘要：南方地區(qū)地基暗伏土洞的處理，采用單液高壓注漿施工方案，質(zhì)量好。本文介紹其施工特點(diǎn)、工藝原理、工藝流程及操作要點(diǎn)、材料與設(shè)備、質(zhì)量安全和環(huán)�？刂拼胧⑿б娣治黾皯�(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞：土洞處理；高壓注漿；單液漿；操作要點(diǎn)
1 前言
南方地區(qū)多為丘陵地帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖溶發(fā)育，地基中常暗伏土洞，有些土洞底部與石灰?guī)r相連，一般情況下，石灰?guī)r巖溶裂縫較為發(fā)育，致使土洞與巖溶裂縫間接相通。土洞長(zhǎng)期在地下水的作用下，易發(fā)育，致使土洞不斷擴(kuò)大，若重要建(構(gòu))筑物建在有土洞的地基之上，則易使建(構(gòu))筑物下沉、開(kāi)裂，甚至引起破壞。因此應(yīng)對(duì)土洞進(jìn)行處理，對(duì)中小型土洞(單個(gè)土洞直徑≤5m，深度≤10m)，較好的處理方法是對(duì)土洞進(jìn)行單液高壓注漿，注漿灌滿(mǎn)土洞，并阻止土洞的發(fā)育。經(jīng)過(guò)對(duì)多個(gè)工程地基中土洞的處理，取得了較好的效果。
2 特點(diǎn)
2．1注漿材料采用水泥和水，取材容易，材料無(wú)污染、無(wú)毒，符合環(huán)保要求。
2．2單液高壓注漿，注漿壓力大，漿液在土層、砂礫石層、泥礫石層等滲透性能好，凝結(jié)速度快，且分層注漿時(shí)對(duì)土層、砂礫石層、泥礫石層等擾動(dòng)小，固結(jié)強(qiáng)度高，整體穩(wěn)定性好，并可形成較為均勻的復(fù)合地基。
2．3與傳統(tǒng)的大開(kāi)挖回填處理土洞施工方法比較，具有較為明顯的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和新穎性。兩種施工方法從工期、質(zhì)量、安全、造價(jià)等方面進(jìn)行比較詳見(jiàn)表1：
3 工藝原理及適用范圍
在土洞的中心位置及周?chē)匆欢ň嚯x進(jìn)行鉆孔，用純水泥漿通過(guò)壓力注漿設(shè)備在高壓力的作用下將水泥漿通過(guò)注漿孔滲透充填土洞，漿液凝固膠結(jié)后，充填密實(shí)土洞以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。適用于工業(yè)與民用建(構(gòu))筑物地基暗伏土洞(中小型土洞)的施工。
4 工藝流程及操作要點(diǎn)
4．1工藝流程
4．2操作要點(diǎn)
4．2．1準(zhǔn)備工作
4．2．1．1注漿孔布置原則
一般情況下，土洞有一定的分布范圍，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告及施工勘測(cè)資料，初步確定土洞的主要發(fā)育方向，以土洞的中心位置為灌漿主孔。主孔灌漿后，沿土洞的主要發(fā)育方向分別施工灌漿孔、孔間距為5m，直至追探到土洞消失為止，土洞消失后，再外延施工探孔以證實(shí)。
從上述主軸分別向另一個(gè)方向間距5m平行布置灌漿附軸，其灌漿孔與主軸灌漿孔呈梅花狀相錯(cuò)列。附軸灌漿孔，一是進(jìn)行灌漿，二是核實(shí)灌漿效果，如不足則補(bǔ)灌漿。灌漿孔平面布置詳見(jiàn)圖1。
4．2．1．2測(cè)量定鉆孔位
根據(jù)工程已有的坐標(biāo)控制點(diǎn)和地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告及施工勘測(cè)資料用經(jīng)緯儀定出土洞的中心位置點(diǎn)1#孔，土洞主要發(fā)育方向?yàn)楣酀{主軸，分別以1#孔為中心向南、北和東、西方向按灌漿孔平面布置要求定出各注漿孔和外延探孔的中心位置，并打入木樁。
4．2．2鉆孔
灌漿孔、探孔均采用沖擊鉆進(jìn)，全孔取“土心”，觸及堅(jiān)硬層(石灰?guī)r面或風(fēng)化巖面)后可停鉆。流塑充填物取不得“土心”，以“掉鉆”判認(rèn)。施工中應(yīng)注意可能遇到巖面陡然深降巖溶充填物。
灌漿孔、探孔施工應(yīng)作好編號(hào)和記錄。
4．2．2．1采用XJ100型液壓鉆孔機(jī)，配備相應(yīng)空口管、扶正穩(wěn)定器及可撈取松軟渣樣鉆具。
4．2．2．2鉆孔采用沖擊鉆進(jìn)，直徑不小于φ110、深度以鉆至石灰?guī)r面或風(fēng)化巖面為止為終孔依據(jù)。
4．2．2．3鉆機(jī)設(shè)備安裝周正、穩(wěn)固、底座水平。
4．2．2．4每回次進(jìn)尺控制在1.0m內(nèi)。
4．2．3清孔
成孔后，下鋼套管并進(jìn)行清孔，清除孔內(nèi)泥漿、沉渣。
4．2．4漿料配比及制漿
配合比：水泥漿由稀到濃分為三個(gè)層次，水灰比(重量比)分別為2:1:1:1:0.5:1。
配制：按配合比要求用0.25m3高速攪拌機(jī)攪拌水泥漿液，水泥漿液充分?jǐn)嚢杈鶆颉?/p>
4．2．5壓漿施工要點(diǎn)
4．2．5．1注漿裝置安設(shè)：成孔及清孔后，下置鋼套管，管頂與輸漿膠管密封連接，用GTZ60／210型高壓注漿機(jī)壓漿。
4．2．5．2壓漿：壓漿順序，先施工中軸線的孔，依次向外施工。
采用水灰比為2:1的水泥稀漿開(kāi)灌。隨著壓漿的進(jìn)行，漿液逐漸加濃。當(dāng)某一級(jí)水灰比漿液的壓漿量達(dá)500L以上而單位吸漿量不見(jiàn)減小，灌漿壓力無(wú)改變或改變小時(shí)，則改濃一級(jí)進(jìn)行后續(xù)壓漿。
根據(jù)吸漿量的大小，壓力由低至高逐漸增大，直至達(dá)到設(shè)計(jì)終灌壓力0.4～0.5MPa為止。最大壓力控制在1MPa以下。
當(dāng)水泥漿液濃度已達(dá)0.5:1，在壓漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，壓漿段吸漿量≤3Lmin-1，延續(xù)穩(wěn)定時(shí)間≥3min，即可結(jié)束。
4．2．6注漿施工遇特殊情況的處理措施
壓漿施工中出現(xiàn)周邊地表冒漿、孔內(nèi)漏漿及灌漿因故中斷等現(xiàn)象，根據(jù)具體情況采取如下技術(shù)措施。
4．2．6．1冒漿：采用表面封堵、低壓、限量、改壓濃一級(jí)漿液、間歇灌注等方法進(jìn)行處理。
4．2．6．2孔內(nèi)漏漿：少數(shù)鉆孔吸漿量特大，改壓0.5:1水泥濃漿長(zhǎng)時(shí)間灌注仍達(dá)不到終灌標(biāo)準(zhǔn)，采用間歇壓漿方法反復(fù)灌注，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。間歇時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，一般5～10min，避免濃漿在高壓下固化將壓漿管堵塞。
4．2．6．3壓漿因故中斷：若中斷時(shí)間較短，盡快恢復(fù)壓漿，恢復(fù)壓漿時(shí)，重新從稀漿開(kāi)始，如吸漿量與中斷前接近，則恢復(fù)到中斷前的濃度，否則逐漸變濃；若中斷時(shí)間較長(zhǎng)，一恢復(fù)壓漿后吸漿量減少很多，則重新鉆孔，按2:1水灰比的水泥漿液灌注。
4．2．6．4壓漿過(guò)程中，密切注意壓漿可能造成的孔內(nèi)外及周邊環(huán)境的變化，如吸漿量、壓力、地表冒漿等變化情況，按照設(shè)計(jì)要求及時(shí)調(diào)整漿液配比。如壓漿初始即出現(xiàn)泵壓大、吸漿量小或注漿過(guò)程中突然出現(xiàn)這種情況，即應(yīng)停止送漿，清孔后再進(jìn)行壓漿。
4．2．6．5注漿過(guò)程中發(fā)生相鄰鉆孔串漿時(shí)，如果串漿孔具備條件可采用同時(shí)進(jìn)行注漿，應(yīng)一泵一孔，否則應(yīng)將串漿孔堵塞住，待注漿孔注漿結(jié)束后，串漿孔再進(jìn)行掃孔沖洗，然后繼續(xù)注漿。
4．2．6．6對(duì)吸漿量大，注漿難以結(jié)束地段，應(yīng)采用低壓、濃漿、限流、間歇注漿或摻加速凝劑等方法進(jìn)行處理。
4．2．6．7如遇到塌陷、淘空部位注漿量過(guò)大時(shí)，應(yīng)在漿液中摻加粉細(xì)砂等摻和料。
5 材料與設(shè)備
5．1材料要求
5．1．1水泥：采用P.O32.5普通硅酸鹽袋裝水泥或散裝水泥，要求新鮮無(wú)結(jié)塊。水泥有出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告單，進(jìn)場(chǎng)使用前，見(jiàn)證取樣送當(dāng)?shù)赜匈Y質(zhì)的試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，由試驗(yàn)室提供水泥合格的試驗(yàn)報(bào)告。5．2機(jī)械設(shè)備
機(jī)械設(shè)備配備如表2(1個(gè)獨(dú)立操作點(diǎn)機(jī)械設(shè)備)
6 質(zhì)量控制
6．1嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)質(zhì)量施工及驗(yàn)收規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。
6．2原材料合格，配合比準(zhǔn)確，水泥漿液攪拌均勻。
6．3土洞注漿充填密實(shí)。
6．4嚴(yán)格按照工程坐標(biāo)控制點(diǎn)、地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告和施工勘測(cè)資料確定土洞的具體位置及分布范圍。
6．5嚴(yán)格控制材料質(zhì)量和配合比：水泥進(jìn)場(chǎng)后，檢查出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告單，并見(jiàn)證取樣復(fù)檢，水泥復(fù)檢合格后方可使用。水泥漿液攪拌嚴(yán)格按配合比計(jì)量，攪拌均勻。
6．6土洞注漿充填必須密實(shí)，每個(gè)灌漿孔注漿必須先稀漿后濃漿，且注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，延續(xù)穩(wěn)定時(shí)間≥3min，方可注漿結(jié)束。
6．7在灌漿孔外圍用探孔檢查是否還有土洞發(fā)育，在灌漿孔范圍之內(nèi)鉆孔抽芯抽查土洞充填密實(shí)情況。
7 安全措施
7．1嚴(yán)格遵照貫徹執(zhí)行國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。
7．2進(jìn)場(chǎng)施工前，作好安全技術(shù)交底和安全教育。
7．3安拆鉆孔機(jī)、注漿機(jī)，攪拌機(jī)等機(jī)具設(shè)備時(shí)，應(yīng)由專(zhuān)人指揮、專(zhuān)人安拆，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。
7．4施工用電設(shè)專(zhuān)用配電箱，并做好接零接地和設(shè)置觸電保護(hù)器，全部采用電纜，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)電工1人，非電工不得從事電工作業(yè)。
7．5施工人員必須配戴好防護(hù)用品，(如手套、口罩、工作服、安全帽等)。
8 環(huán)保措施
8．1環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)
8．1．1嚴(yán)格貫徹執(zhí)行國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。
8．1．2根據(jù)工程特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，布置好排水溝、集水井和泥漿廢漿池，及時(shí)清理，及時(shí)排除職水，污廢水經(jīng)沉淀后排入場(chǎng)區(qū)下水管網(wǎng)。
8．1．3如使用包裝水泥，當(dāng)天工作完后，清理水泥袋，打包運(yùn)到倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行回收。
8．1．4每日工作完后，及時(shí)清理現(xiàn)場(chǎng)，工程完后，應(yīng)清理干凈現(xiàn)場(chǎng)方可離場(chǎng)。
8．1．5居民區(qū)附近施工，每天22:00時(shí)至凌晨7:00不得作業(yè)。
9 效益分析
以湖南華潤(rùn)鯉魚(yú)江發(fā)電B廠翻車(chē)機(jī)區(qū)域汽車(chē)卸煤槽為例進(jìn)行效益分析如下：
9．1工期如采用大開(kāi)挖回填施工，工期需30d，采用單液高壓注漿施工，實(shí)際工期為15d，工期提前15d。
9．2設(shè)備配置：如采用大開(kāi)挖回填施工，需配置反鏟挖掘機(jī)、裝載機(jī)、運(yùn)土汽車(chē)、打夯機(jī)等；采用單液高壓注漿施工，配置鉆孔機(jī)、攪拌機(jī)、注漿機(jī)等。前者投入機(jī)械設(shè)備多，工期長(zhǎng)，后者投入機(jī)械設(shè)備少，工期短。
9．3環(huán)保：采用大開(kāi)挖回填施工，需開(kāi)挖大量土石方，施工場(chǎng)地作業(yè)面大，且易造成水土流失；回填土洞，需從場(chǎng)外挖運(yùn)土石方到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行回填，挖土易造成水土流失，運(yùn)土易污染道路及現(xiàn)場(chǎng)，影響環(huán)境。
9．4經(jīng)濟(jì)效益：采用大開(kāi)挖回填施工，需投入較多機(jī)械設(shè)備、挖填大量土石方、投入勞動(dòng)力多、工期長(zhǎng)；采用單液高壓注漿施工，實(shí)際投入機(jī)械設(shè)備少，注漿材料水泥用量不大、投入勞動(dòng)力較少、工期短。兩者比較，采用單液高壓注漿比采用大開(kāi)挖回填施工節(jié)約機(jī)械費(fèi)用約3萬(wàn)元，綜合降低工程成本約5萬(wàn)元。
9．5社會(huì)效益：采用單液高壓注漿與采用大開(kāi)挖回填進(jìn)行比較，少投入機(jī)械設(shè)備、少耗油耗電、節(jié)約設(shè)備和能源；投入勞動(dòng)力少，節(jié)約人力資源；不需挖填土石方，減少土地資源的浪費(fèi)、減少環(huán)境的污染、保護(hù)環(huán)境。
10 應(yīng)用實(shí)例
湖南華潤(rùn)鯉魚(yú)江發(fā)電B廠2×600MW機(jī)組主廠房區(qū)域集控樓、電除塵支架基礎(chǔ)和翻車(chē)機(jī)區(qū)域汽車(chē)卸煤槽等3個(gè)單位工程的土洞處理均采用單液高壓注漿施工。
10．1汽車(chē)卸煤槽，為鋼筋砼框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底標(biāo)高-10.987m，基礎(chǔ)平面長(zhǎng)×寬=92.85m×19.7m，KS196鉆孔揭露有土洞，土洞頂標(biāo)高距汽車(chē)卸煤槽基底下6m多，土洞垂直深度為9.3m(頂標(biāo)高為-17.20m)，土洞施工開(kāi)工日期為2005年8月10日，完工日期為8月25日。
10．2電除塵支架基礎(chǔ)，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)的底標(biāo)高為-2.00m，基礎(chǔ)平面尺寸長(zhǎng)×寬=61.85m×23.46m，KS110鉆孔揭露有土洞，土洞頂標(biāo)高距電除塵支架基礎(chǔ)基底下5m多，土洞垂直深度為4.1m。土洞施工開(kāi)工日期為2005年8月28日，完工日期為9月8日。
10．3集控樓，為鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)，C-D軸基礎(chǔ)為沖孔樁基，E-M軸基礎(chǔ)為柱下砼條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)平面尺寸長(zhǎng)×寬=74m×23.5m，地質(zhì)勘測(cè)揭露有土洞，土洞頂標(biāo)高距集控樓基底(條基)下4m多，土洞垂直深度為5.2m。土洞施工開(kāi)工日期為2005年9月15日，完工日期為9月30日。
以上三個(gè)單位工程地基下土洞處理均采用單液高壓注漿施工，施工完后，均各在土洞注漿孔范圍內(nèi)鉆孔抽芯各4個(gè)點(diǎn)檢驗(yàn)土洞灌漿質(zhì)量，抽芯結(jié)果顯示土洞灌漿飽滿(mǎn)，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求。
此后，在湖南和廣東等地區(qū)相應(yīng)工程中應(yīng)用，已得到進(jìn)一步推廣。
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