注浆法在岩溶塌陷地质灾害治理中的应用.pdf

－37－ 科技论坛 岩溶的存在， 会导致地面塌陷、 地裂缝、 地面 沉降等引起地基失稳，属于有严重隐患的地质灾 害。它威胁人民生命和财产安全， 为了避免和减轻 此种地质灾害造成的损失， 促进社会和经济的可持 续发展， 我们必须重视其防治工作。 河北省唐山市区岩溶发育，是岩溶塌陷高易 发区。我们接手的一个项目， 位于唐山建华道与河 西路交叉口南侧， 正处岩溶塌陷高易发区。勘察查 明岩溶范围占拟建场区的60。 地质灾害危险性中 等。为消除此岩溶塌陷地质灾害隐患， 确保该场区 安全， 必须进行治理。 1 工程概况 该项目拟建 2 栋地上 17 层、地下 2 层住宅 楼， 1栋地上6层、 地下两层住宅楼， 停车场及其它 辅助设施。设计建筑结构采用框架剪力强结 构， 基础形式为嵌岩人工挖孔桩桩基础， 基础埋深 8.0m左右。 1.1 工程地质条件 工作区上部为第四系松散沉积物，厚度 10- 18 米， 岩性为粉土 （黄褐色， 中密， 稍湿 ） 、 粉砂 （浅黄色， 松散 - 稍密， 稍湿 ） 、 粉质粘土 （褐黄色 - 灰色， 软塑- 可塑 ） 、 残积土 （红色、 杂色， 组织结构 已完全破坏， 含碎石块 ） 。 工作区下部为奥陶系厚层状灰岩。顶部为中 等风化石灰岩， 节理构造比较发育段， 岩石极破碎， 岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩体表面发育有溶沟、 溶牙， 在深度15.018.0m范围内， 由于局部岩石破 碎，节理构造发育，有土洞、岩溶洞隙，高度在 0.10.5m范围内， 处于充填或半充填状态， 充填物 为灰岩风化残积的红粘土及碎石， 松散， 深部稍有 充填。 底部为微风化石灰岩， 节理裂隙不发育， 岩土 较完整， 岩体基本质量等级为III级， 局部节理构造 发育段发育有小的岩溶洞隙， 稍有充填， 充填物为 灰岩化学溶蚀的残积物。 1.2水文地质条件 场地地下水类型分为第四系孔隙水和基岩裂 隙水。 第四系孔隙水按赋存状态定为上层滞水。上 层滞水水位约2米， 分布极不连续， 主要受地下水 排水设施影响。 侧向径流排泄或通过第四系孔隙水 渗硫补给岩溶水。 基岩裂隙水水位在40.0m左右，以侧向径流 及第四系孔隙水渗流补给为主， 排泄以人工开采为 主。 由于地下水的补给减少和过量开采，地下水 位呈逐年下降趋势， 岩溶现象受地下水的影响发展 缓慢。地下水的补给主要靠雨雪水的垂直渗流， 水 流以垂直运动为主， 故主要在岩石上部及岩体结构 裂隙比较发育， 岩体破碎段发育有垂直形态的岩溶 洞隙， 当遇到局部岩体较完整， 相对隔水层时， 形成 局部上层滞水， 相应形成局部水平的岩溶通道。 2 治理方案 2.1 治理原则、 方法及范 围 治理原则必须对基础 底部的洞隙进行长期有效的 封堵、 填实， 且通过治理， 消除 岩溶塌陷地质灾害隐患， 确保 拟建场地地基稳定、 安全。 治理方法岩溶地基的 处理措施一般有 挖填、 跨盖、 灌注、 排导等方法， 本 场地溶洞埋藏较深， 治理采用注浆法。 2.2 注浆孔布置 为了进一步查明拟建工程范围及有影响地段 的各种岩溶洞隙的位置、 规模、 埋深， 岩溶堆填物性 状， 须采用探治结合的方法。对钻探揭露岩溶发育 的范围， 以及物探所圈定的范围进行重点布孔注浆 治理，其他基础范围内注浆孔结合探治一体施工， 深度应进入微风化岩石5.0米左右。注浆孔分为岩 溶注浆孔和加固注浆孔两类。 岩溶注浆孔为填堵岩 溶洞隙而设， 加固注浆孔为消除场区危险带而设。 17层的建筑物，注浆孔按照挖孔桩每个桩孔 位布置，在桩位间距较大部位布置补充加固孔。6 层的建筑物，设计了2个灌浆序次，孔间距为4.0 米， 呈等边三角形格局布孔， 下一序次的作业为上 一序次的检验和补充， 若第2序次灌浆仍然未达到 预期效果， 则继续加密灌浆孔， 以此类推。 钻孔深度 进入微风化基岩深度5.0m左右，若施工过程中发 现岩溶洞隙要适当加深。 2.3 注浆设计主要参数 2.3.1浆液扩散半径 浆液扩散半径一方面取决于岩层裂隙大小和 连通性， 另一方面与浆液的粘度、 颗粒度、 初凝时 间、 注浆压力及注浆时间有关。 一般裂隙岩层扩散半径经验值为46m， 由于 岩溶连通性较好， 分布不均匀， 扩散半径一般可达 10米以上。 本次注浆治理的浆液扩散半径， 土层控 制在70cm以内， 基岩控制在6m以内。 2.3.2注浆结束标准 土洞部分压力达到0.30.4MPa，注入率小于 5L/min,持续时间10～15min可结束注浆。 基岩注浆压力控制在 0.8- 1.0MPa, 注入率小 于3L/min， 稳定时间10～15min。 若孔口串浆、 跑浆也视为注浆结束。 2.3.3浆液的配比 浆液采用强度等级为P.O 32.5的普通硅酸盐 水泥拌制而成的水泥浆， 水灰比为0.5 1至1 1， 浆 液析水率 a10，如果注浆量较大时，则掺加 2- 3的水玻璃， 以增加其抗渗性和早期强度。 注浆 采用浆液浓度为先稀后稠。注浆开始后， 定时观测 泵的注浆量和泵压， 记录注浆过程中发生的各种现 象， 收集原始数据， 根据实际情况及时调整注浆量 和浆液浓度。 计算配制水 灰X1的浆液V升需加水泥量 Gckg， 按公式 GcV/ （ X0.33 ） 稠变稀加水公式 Gw V浓/ （ X浓0.33 ） X稀－X浓 稀变稠家水泥公式 Gc V稀/ （ X稀0.33 ） X稀－X稠/X稠 2.4 注浆材料 注浆材料主要为水泥和速凝剂。由于溶洞、 裂 隙规模不大，可不加骨料而直接注入浓水泥浆封 堵。如果遇大的溶洞则需增加细骨料 （ 砂 ） 。 2.5 注浆量的估算 洞隙及第四系注浆量估算需考虑如下几个参 数 扩散半径、 岩溶裂隙率、 土的孔隙比、 有效充填 系数、 损失系数。 根据确定的注浆加固治理范围， 主 要考虑岩溶土洞回填量，充填及损失方面考虑5 的量。 3 施工组织 3.1 注浆工艺 本工程采用全孔一次注浆法，即将灌浆塞卡 在孔口， 全孔作为一个灌浆段进行灌注。注浆工艺 流程见图1。 3.1.1定点 注浆孔应用经纬仪、 钢尺进行实地测量放样， 钻孔实际位置原则上不应超过实际位置 0.5m， 当 受地形、 地物影响， 钻孔不能布在设计位置时， 可视 实际情况调整。 3.1.2成孔工艺 开孔直径108mm， 下入φ110 （ 5～10 ） m 的 套管护壁， 固定套管后， 然后用 φ91mm 合金 （或 金刚石 ） 钻头钻进成孔， 钻进过程中， 根据基岩的软 硬程度、 裂隙发育情况， 随时调整钻机的钻压、 转速 及泵量， 钻至完整基岩面以下5m终孔。若钻进过 程中发现土洞、 溶洞要适当加深。 钻进中设专人编录， 详细记录见岩 （土 ） 洞、 见 软弱地层和见地下水的位置。 3.1.3浆液的配制 浆液严格按配合比配制， 并测定、 记录浆液的 结石率、 粘度、 比重； 搅拌时间不少于5min， 保证浆 液的均匀。 每100m3水泥浆制作试块一组，每组试块包 括6个试件。 3.1.4注浆 施工顺序 先施工岩溶注浆孔， 再施工边缘加 固注浆孔，最后施工中心加固注 注浆法在岩溶塌陷地质灾害治理中的应用 刘维真张 毅 （中冶地勘岩土工程有限责任公司,河北 唐山 063000 ） 摘要本文通过实例介绍了唐山地区岩溶塌陷利用注浆法进行地质灾害治理的设计、 施工及效果检测方法， 对同类岩溶塌陷地质灾害的防治 具有一定的借鉴作用。 关键词岩溶;灾害治理;注浆法 图 1 （下转 269 页 ） －269－ 工程科技 浆孔。 钻孔完成后， 先对注浆段用水冲洗10min， 然 后进行注浆。为防止浆液过度扩散， 注入水灰比为 1 1灰浆控制在10分以内， 然后改为浓浆。为确保 浆液的早强和初凝， 在浆液中加入水泥重量2的 水玻璃 （ 速凝剂 ） ；对吸浆量较小的孔， 采用先稀浆 后浓浆连续压力注浆； 对吸浆量较大的孔或基岩溶 洞， 注浆时加投砂或碎石， 边投边注浆， 同时提高浆 液的浓度， 加入速凝剂， 或采用间歇注浆的方法控 制浆液扩散范围。 达到设计的注浆结束标准后方可 停止。 3.1.5封孔 封孔采用导管注浆封孔法。全孔灌浆结束后 将导管下入孔底， 一般管口距孔底0.5m， 通过导管 将0.51的水泥浆自下而上送到孔内，将孔内原残 留的余浆和积水排除孔外。随着水泥浆的上升， 可 将导管慢慢上提， 但要求导管底口始终保持在浆面 以下。 3.1.6二次注浆 对注浆过大、串浆孔及其他灌浆异常孔需进 行二次成孔补充灌浆，并对钻孔情况认真编录， 灌 浆施工严格按照设计要求操作。 3.2注浆特殊情况的处理 3.2.1漏、 冒浆 表层土比较松散， 有裂隙， 造成浆液从孔附近 的裂缝或孔洞中流出， 针对漏、 冒浆的缝隙或孔洞 采用棉纱人工嵌缝、 表面封堵水玻璃的办法； 还可 采取低压、 浓浆、 限流量的措施。若仍无效， 采取间 歇注浆的办法。 3.2.2串浆 由于岩石内存在断层、 裂隙或溶洞贯通， 使灌 浆孔与其他待灌孔串浆。若串浆孔已具备灌浆条 件， 应一泵一孔同时灌注， 否则， 应将串浆孔暂时堵 塞， 待灌浆孔结束后， 串浆孔再扫孔、 冲洗或继续钻 进。若串浆孔较多， 应采取分序施工。 3.2.3注浆量过大或过小 注浆量过大， 注浆压力达不到设计压力， 应对 照钻探记录分析地质条件， 找出原因， 可采用掺入 23的水玻璃或粉煤灰， 加大水泥浆浓度， 若仍没 有效果， 可采用间歇灌浆， 间歇时间可为3050分 钟。注浆量过小， 钻心较完整， 没有钻洗液漏失现 象， 达到结束标准后， 可终止注浆。 3.3 变形监测 沉降观测点的设置应会建筑施工单位和监理 工程师共同进行。 监测频率按照相关规范执行。 4 岩溶治理水泥注浆效果检测 在治理过程中， 要跟踪， 指导注浆的施工， 保证 最终的治理效果。注浆效果的检测 4.1 从注浆参数分析， 注浆控制压力、 流量均 能满足设计要求， 特殊地质情况采取了及时有效的 处理措施。 4.2 从钻探取芯上验证， 钻探冲洗液没有漏失 或有轻微漏失现象， 较治理前对比效果明显， 结构 面、 裂隙、 空洞得到了较好的充填。 4.3 通过高密度地震映像物探检测， 并与治理 前对比， 岩溶注浆治理范围内原较发育的岩溶及裂 隙得到了有效的治理。 4.4 通过人工挖孔桩实际开挖，桩底岩石裂 隙、 岩溶空洞有较好的充填， 注浆体结石性较好。 4.5 经孔底岩石载荷试验检测， 满足桩基设计 要求。 4.6 注浆治理期间及建筑物施工工程中， 对注 浆治理区及建筑物进行的沉降观测无异常现象。 结束语 拟建场区岩溶塌陷区进行了水灰比 1 1 至 0.5 1的水泥浆注浆治理后， 岩溶洞隙等被充填、 有 效封堵， 地基被加固， 通过治理， 消除了建设场区岩 溶塌陷隐患， 达到了治理目的及预期效果， 有效的 保障了人民生命财产安全。 参考文献 [1]杨月林,朱均超.水工建筑物水泥灌浆施工技术 [M].长江出版社,2004. [2]林宗元.岩土工程治理手册[M].北京 中国建筑工 业出版社,2005. （上接 37 页 ） 黑龙江中游航标更新工程效益分析 王雪峰王仁利 佳木斯航道分局,黑龙江 佳木斯 154002 1工程概况 黑龙江是最长的国界河流， 位于我国东北部， 流域在北纬42至56，东经108至 141之 间， 地跨中国、 俄罗斯和蒙古三国， 从发源地到鄂霍 次克海， 全长4344公里 （ 包括额尔古纳河 ） 。 根据河 道特征， 一般将黑龙江分为三段 两河汇流处 （恩和 哈达 ） 至黑河， 称黑龙江上游； 黑河至哈巴罗夫斯 克， 称黑龙江中游； 哈巴罗夫斯克至入海口， 称黑龙 江下游 （ 俄罗斯境内 ） 。 1993年中俄两国航标进行分管， 两国各自负 责本国一侧的航标。 当时中方一侧布设的航标按内 河航标的标准设计的， 该河段标志与现行的 中俄 界河黑龙江、乌苏里江和额尔古纳河航标管理规 则 标准不符， 为此俄方在历次航标联合检查中多 次提出意见和建议， 故我方在2009年航期对黑龙 江中游中方一侧的航标进行更新， 共更新航标500 余座，彻底解决了黑龙江中游岸标不规范问题， 同 时， 提高了航标的助航导航功能， 对保证船舶安全 航行， 促进界河航运发展， 维护国家主权和声誉有 着重要的意义。 2航标更新工程效益分析 2.1航运效益 2.1.1黑龙江中游航道为国家二级航道，航标 更新后， 岸标的外形尺寸加大， 航标高差更加合理， 更准确地标示航道， 充分发挥视觉航标功能， 向船 舶驾驶员传递更有效信息以便助航。 2.1.2黑龙江中 游河段船舶通航能力大大提高，航行时间缩短， 加 快船舶周转。 航标更新后， 航标目标更明显， 夜间灯 光好， 便于船舶昼夜航行， 有效地提高航速， 充分发 挥效率,大大提高经济效益。 2.1.3保证了航行安全， 减少了经济损失。在航标更新前， 黑龙江中游因岸 标外形偏小， 航标导线长， 标志不够明显， 特别是夜 间， 时常会出现航行船舶偏离航道， 搁浅现象的发 生， 船舶安全无保障。 航行船舶一旦出现搁浅， 不但 威胁船舶安全， 而且会造成一定的经济损失。航标 更新后， 黑龙江中游航道航标正常发挥作用得到保 障， 该河段成为航运运输企业一条快速、 经济、 安全 的航行通道。2.1.4航道航标条件的改善， 航行船舶 密度增加， 提高了航运运输企业的经济效益。黑龙 江中游是中俄船舶航行密集区， 航行船舶可顺利通 过该河段， 到达沿江各开放港口， 促进了各港口的 日趋繁荣， 提高了经济效益。2.1.5黑龙江中游航标 更新后， 为黑龙江省江海联运， 特大型设备运输， 江 海船实现安全换装， 发挥重要作用。 2.2社会综合效益 黑龙江中游航标更新工程实施后, 对水运、 渔 业、 边防、 旅游等事业建设与管理， 对建立黑龙江水 上安全经济大通道， 有十分重要的作用。 2.2.1黑龙江中游航标更新后，达到了中俄两 国制定的 中俄界河黑龙江、 乌苏里江和额尔古纳 河航标管理规则 标准， 两岸航标外形基本一致， 中 方航标灯光好于俄方，维护了国家主权和声誉。 2.2.2黑龙江属中俄国境河流，中俄两国划界后， 通 过例会黑龙江航标也进行了向国境线靠拢， 根据边 境渔民的习惯， 以航道为国境线， 航标质量的改善， 有助于边境渔民更好地从事生产活动。 2.2.3黑龙江 中游特殊的地理位置， 航道通过能力的提升， 促进 了我国沿江周边城镇投资环境的改善， 为沿江工农 业发展创造了十分有利的条件。进行航标更新， 使 水运环境得到改善， 充分发挥水上运输优势， 更好 更快地吸引资金发展经济， 发挥重要作用。2.2.4能 够促进黑龙江旅游事业的发展。通过航标更新， 加 强管理， 改善航道条件， 为进一步开发中俄界河旅 游资源奠定了基础， 为开拓旅游业创造了极为有利 的条件，将会创造更大的经济效益和社会效益。 2.2.5黑龙江中游航标更新工程实施后， 有助于边防 艇昼夜巡逻和军队后勤保障， 加强边境管理， 对边 境国防建设具有积极作用。 结束语 黑龙江中游中方航标更新工程实施后, 促进 俄方航标质量的提高， 为中俄两国共同提高航道航 标维护管理质量， 将来发挥更大的潜在效益， 具有 积极的意义。 参考文献 [1]中俄界河黑龙江、 乌苏里江和额尔古纳河航标管 理规则. [2]中国航标史. 摘要对黑龙江中游航标更新后进行分析,航标功能提高， 船舶航行条件得到改善,取得较好的经济效益和社会效益。 关键词航标更新;效益;分析