岩溶地基处理的灌浆技术

林伟

（十四冶建设云南勘察设计有限公司，云南 昆明 650031）

1 工程概述

该工程地处山沟冲积地。根据地质勘察资料，其下伏岩层属泥盘石炭时代，以石灰岩为主，岩溶发育充分，洞穴裂隙发达，属构造复杂地带，上覆层为第四纪冲积和残积成因的粘土和亚粘土。地基承载力(Fk)=250 kPa～300kPa，压缩模量ES=9MPa～11MPa，能满足设计要求的地基承载力，但在⑥轴/④轴，⑦轴处地质钻探资料表明在-12.5m，-7.9m处各有地下溶洞，并且设计资料说明要求打开溶洞进行回填处理。如果采用打开溶洞再回填的施工方法，将导致工期拖延较长，经济损失大。在经过认真考虑和参考有关资料之后，最后采用水泥浆材料进行灌浆处理。

2 主要技术参数

2.1 灌浆材料

425普通硅酸盐水泥、粘土、粉煤灰。

2.2 浆液配比

灌人材料及其配合比需要根据具体钻孔的可灌性，由现场决定和改变。通常要综合考虑几个方面的因素：岩、土体裂隙发育程度；钻孔时土层、基岩的漏水情况；岩、土层的钻进速度，是否有掉钻等现象；发现溶洞、土洞时，其尺寸的大小以及是否有充填物等情况。此次注浆材料采用水泥、粉煤灰，其配合比为3：7，水料比为0.5～0.55。

2.3 灌浆压力

当灌浆压力超过地层的压重和强度时，将有可能导致地基及其上部结构的破坏，因此，一般都应以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量破坏的原则选定灌浆压力；同时也应考虑到灌浆压力也受浆液浓度的影响。根据地质情况、灌浆方法和地基为回填土质的实际情况，该次实验采用 0.3MPa~2.0 MPa。

2.4 浆液扩散半径的估算

由于该工程的地质条件复杂，特别是基岩裂隙发育的无规律性，因此较难准确计算。影响扩散半径的因素有：岩溶洞隙的形状、大小以及它们的连通性；灌浆充填材料的性质(颗粒大小、浆液浓度、浆液的流变性等)、注浆压力、注浆流量以及注浆时间等。故按孔序注浆量的大小来控制扩散半径。

2.5 钻孔深度

由于该工程回填土基本在10m左右，将钻孔深度定为基岩以下4m～5m，如果钻进时遇到岩溶洞可适量加深。

3 灌浆施工工艺

固结灌浆是由不同材料和多道工序完成的。岩溶空隙和溶洞大小及充填物不同，吃浆量也各不相同。需要先进行试探性灌浆，然后进行间歇式和交替式灌浆，最后进行加压灌浆。

3.1 试探性灌浆

一般先配制两种浓度的浆液，一种是标准浆，一种是稠浆。当地基孔隙不大时，采用标准浆；当孔隙较大时，采用稠浆。当采用标准浆时，随灌人量的增加，若浆液同步上升，即用一般标准浆灌浆，若未同步上升，说明孔隙直径偏大，使用稠浆灌入。

3.2 间歇式灌浆

当空隙直径过大且采用稠浆时，若浆液未同步上升，此时可采用间歇式复灌，在灌入一定的浆液后，间歇一段时间待浆液初凝后，再灌入一定量的浆，直到托底为止。

3.3 交替式灌浆

间歇式灌浆用时较长时，可改用交替式灌浆，即先灌浆液，再灌砂砾，然后再灌浆液，如此反复，直到托底为止。

3.4 加压灌浆

最后用标准浆加压灌浆，灌浆时严格控制灌浆压力，直到压力稳定，托底固结灌浆终孔。

4 灌浆技术要求

4.1 在进行灌浆时，要及时测量孔深和浆液面高度。投入的砂料应为中粗砂，剔除砾石 ；下料要均匀，防止堵塞钻孔，用量要控制；及时测量孔深，切忌灌入的砂料超过托底深度。同时掌握浆液面上升速度，以此确认是否已经托底。

4.2 灌浆技术由托底灌浆和静压灌浆组成。钻孔若要进行托底时，不能先下注浆管封孔，待托底完成后，方可下注浆管封孔进行静压灌浆。当钻孔不需要托底时，可直接下注浆管封孔，进行间歇式静压灌浆。

4.3 间歇式静压灌浆。第一次灌浆采用稠浆，灌浆时间控制在20min，间歇12h后再灌第二次，第二次灌浆可采用标准浆。若20min内仍不起压，停止灌浆，间歇6h后再灌第三次，依此类推，直到终孔为止。为防止浆液向路基两侧流失，路基两侧边界孔注 浆压力适当降低，适当增加间歇灌浆次数。

4.4 稠浆和标准浆的标准。稠浆的水料比为0.5，标准浆为 0.55。为了便于检测，两种水料比可换成比重，进行量化控制。

4.5 灌浆的厚度。基岩钻孔灌浆段为5m，灌浆段控制在2m厚度，即从孔底算起上升至2m处，如遇特殊情况，2m内不能控制托底时，可适当增加，但不得超过3m。静压灌浆段应保证3m厚度，以保证灌浆质量。

4.6 灌浆时，灌浆孔都应分序进行，浆液压力采用 0.3MPa～2.0MPa，根据上覆土层厚度调整灌浆压力，上覆土层薄时浆液压力采用小值，上覆土层厚时浆液压力采用较大值。

4.7 进行沉降变形观测，掌握施工中沉降变化过程，及时监测灌浆对路面的影响。地面要埋设变形观测点，防止在灌浆过程中地面产生过量变形，对路面造成破坏，变形量不宜超过±5mm～10mm，不允许地表出现裂缝。

4.8 灌浆压力保持一定值，稳定30min，可以终孔。

5 灌浆效果分析

5.1 地质：通过对同一钻孔灌浆前后的声波测试，岩溶不发育、岩石完整的声波速度达到5000km/s，灌浆前后差别不明显。岩溶发育的钻孔，在灌浆前声波速度最低为3000 km/s，加固后达到4500km/s，加固效果十分显著。

5.2 测量：由于工程处理前在相关位置埋设了沉降点，定期观测地面的沉降情况。通过在试验和施工期间的观察，沉降量很小，正负不超过2mm，说明灌浆施工对整体地基未产生影响。

5.3 注浆：通过现场灌浆试验，一序孔吃浆量平均为 11.92rn3，最大为 28.0m3，最小 3.64m3；二序孔吃浆量平均为 5.65rn3，最大为 9.67m3，最小为2.6m3；三序孔即检查孔吃浆量平均为0.505m3最大为 1.3m3，最小为 0.16 m3。按平均吃浆量统计，二序孔吃浆量为一序孔的47.4%，而检查孔的吃浆量为一序孔的4.2%，为二序孔的8.9%。说明5m的孔距太大，不能使岩溶洞隙得到较好的充填，2.5m的孔距能得到较好的充填，从检查孔的吃浆量分析，均能满足设计标准要求，说明选用 2.5m的孔距和压力是适宜的。从灌浆孔吃浆量的不均匀性分析，最大为28.0m3，最小为 3.64m3，反映了岩溶洞隙发育的可灌性和不均匀性。

5.4 力学指标：根据质量验收标准，对检查孔进行取芯浆柱体强度和抗渗试验。浆柱体渗透系数均小于10cm/s，强度均大于4SPa，其力学性质指标均达到检验标准要求。

6 结语

本工程通过应用灌浆新技术，不但有效地防止了地表水渗入和岩溶土洞吸蚀塌落，保护了地基安全稳定，而且通过改善优化了工艺，缩短工期。大大提高了效率，降低了成本。另外，该技术施工设备简便，操作方便，质量可靠，投资省，施工速度快，不污染地下水，故值得在类似工程中推广应用。

[1]林培源.岩溶地基的病害与灌浆(旋喷)处理.岩石力学与工程学报.