巖溶塌陷防治技術

巖溶塌陷防治技術一、概述巖溶（Karst）：可溶性巖石以被水溶解為主的化學溶蝕作用，并伴隨以機械作用而形成溝槽、裂隙、洞穴，以及由于洞頂塌落而使地表產生陷穴等一系列現象和作用的總稱。土洞：巖溶地層上覆蓋的土層被地表水沖蝕或地下水潛蝕所形成的洞穴。進一步發(fā)育形成地表塌陷。1、巖溶的形成發(fā)育條件巖溶：可溶性巖層（可溶性、透水性）、地下水活動（溶蝕性、流動性）、潮濕氣候、地質構造與地形1）巖體 巖體首先是可溶解的。巖體不僅是由可溶解巖石組成，而且?guī)r體必須具有透水性能，這才有發(fā)展巖溶的可能。巖體的透水性要注意兩個方面：一是可熔巖石本身的透水性，這就是說在巖石內要有暢通水流的孔隙，而另一方面是在巖體內要有裂隙，它們往往成為地下水流暢通的通道，是造成巖溶發(fā)育的主要原因。裂隙類型很多，而造成巖溶空隙以構造裂隙和層理裂隙影響最大。它是造成深成巖溶發(fā)育的必要條件之一。2）水質 水的溶蝕性主要取決于水中侵蝕性CO2的含量。當CO2的含量過多時，則會大大增強對石灰?guī)r的溶解速度。此外，有機酸和無機酸也可對碳酸鹽類的巖石產生溶蝕作用，而濕熱的氣候條件（主要是溫度）則有利于溶蝕作用的進行。3）水在巖體中活動水的流動性取決于巖體中水的循環(huán)條件，它與地下水的補給，滲流及排泄直接有關。 地下水的主要補給來源是大氣降水，故降雨量大的地區(qū)，由于水源補給充沛，巖溶就容易發(fā)育。巖體裂隙的規(guī)模、形態(tài)、數量以及連通情況，是決定地下水滲流條件的主要因素，它控制著地下水的比降、流速、流量、流向等一系列水文地質因素。此外，地形坡度，覆蓋層的性質和厚度等對水滲透情況也有一定的影響。地形平緩，地表徑流差，滲入地下的水量就多，因此巖溶就易于發(fā)育。覆蓋層為不透水粘土或亞粘土所組成，且厚度又大時，則會直接影響大氣降水下滲，所以在覆蓋層分布較厚的地帶，巖溶發(fā)育程度相對減弱。2、巖溶地區(qū)的特征(地貌)地表形態(tài)：溶溝、溶槽、石芽、石林、漏斗、落水洞、豎井地下形態(tài)：溶蝕裂隙、溶洞、暗河、石鐘乳、石筍、天生橋穿山公園石林石峰武隆芙蓉洞2、巖溶地區(qū)的特征(地貌)武隆芙蓉洞位于武隆縣江口鎮(zhèn)4千米處的芙蓉江畔。發(fā)現于1993年5月。經中國與澳大利亞有關溶洞科研機構兩次實地勘測，評價為:“世界奇觀，一級洞穴景點”，“一座地下藝術宮殿和洞穴科學博物館”。芙蓉洞主洞長2700米，總面積3.7萬平方米，其中“輝煌大廳”面積1.1萬平方米，最為壯觀。洞內鐘乳石類型幾乎包括世界各類洞穴近30余個種類的沉積特征。芙蓉洞石簾武隆天生三橋3、主要工程地質問題與防治兩類主要工程地質問題：地基穩(wěn)定性與塌陷滲漏和突水4、巖溶塌陷1）、概述

巖溶塌陷是巖溶地區(qū)因巖溶作用而發(fā)生的一種地面變形和破壞的災害，是我國主要的地質災害之一。它是指巖溶洞隙上方的巖、土體在自然或人為因素作用下引起變形破壞，并在地面形成塌陷坑（洞）的一種巖溶動力地質作用與現象，即巖溶的一種溶蝕或沉淀的動力地質作用和現象。2)、分類 巖溶塌陷可分為基巖塌陷和上覆土層塌陷兩種形式?；鶐r塌陷是由于下部巖體中的洞穴擴大而導致頂板巖體的塌落，上覆土層塌陷則由于上覆土層中的土洞頂板因自然或人為的因素失去平衡而產生下陷或塌落。由基巖洞穴發(fā)展成的塌陷常產生深達十幾米到數百米的井筒狀時塌陷漏斗；由土洞發(fā)展成的塌陷，也產生深幾米到幾十米的圓形陷坑。

3）、分布

巖溶塌陷的空間分布很廣泛。廣西的巖溶分布最多，也是我國巖溶塌陷的主要分布地區(qū)。據資料統(tǒng)計，作為重點開發(fā)新區(qū)的桂林市西城區(qū)，截至1999年1月，該區(qū)已發(fā)生的塌陷一共有319處，貴州是有名的巖溶區(qū)，全省已有塌陷近100處，塌陷坑點2200余個，另外，湖南、湖北、武漢、山東、遼寧、山西、河北、陜西等地都有巖溶塌陷現象，陷坑總數超過3萬多個。基巖塌陷巖溶滲漏武漢巖溶地面塌陷水口山礦區(qū)巖溶地面塌陷恩口巖溶地面塌陷地面塌陷破壞農田巖溶地面塌陷破壞農田巖溶地面塌陷損壞鐵路南嶺隧道巖溶地面塌陷泰安車站

巖溶地面塌陷5、巖溶地基穩(wěn)定性問題6、巖溶塌陷的防治1）勘測要點

（1）、對建筑場地和地基有影響的巖溶發(fā)育規(guī)律、埋藏現狀和各種巖溶形態(tài)的分布、形狀、大小、延伸方向及其與建筑物在空間位置的相對關系等。

（2）、巖溶巖層的完整性（如斷裂、節(jié)理切割），風化程度及由溶巖作用引起的巖石結構的破壞。

(3)、巖溶水情況和巖溶充填物的情況。

(4)、巖土層的工程性質等。2）選線原則 在巖溶地區(qū)選線，要想完全繞避是不大可能的，尤其是在我國中南和西南巖溶分布十分普遍的地區(qū)，更不可能。因此，宜按認真勘測、綜合分析、全面比較、避重就輕、興利防害的原則。根據巖溶發(fā)育和分布規(guī)律，注意以下幾點：

(1)在可溶性巖石分布區(qū)，路線應選擇在難溶巖分布區(qū)。

(2)路線方向不宜與巖層構造線方向平行，而應與之斜交或垂直，因暗河多平行于巖層構造線發(fā)育。

(3)路線應盡量避開河流附近或較大斷層破碎帶，不可能時，亦宜垂直或斜交通過，以免由于巖溶發(fā)育或巖溶水豐富而威脅路基的穩(wěn)定。

(4)路線盡可能避開可溶巖與非可溶巖或金屬礦床的接觸帶，因這些地帶往往巖溶發(fā)育強烈，甚至巖溶泉成群出露?！?/p>

(5)巖溶發(fā)育地區(qū)選線，應盡量在土層覆蓋較厚地段通過，因一般覆蓋層起到防止巖溶繼續(xù)發(fā)展，增加溶洞頂板厚度和使上部荷載擴散的作用。但應注意覆蓋土層內有無土洞的存在。

(6)橋位宜選在難溶巖分布區(qū)或無深、大、密的溶洞地段。

(7)隧道位置應避開漏斗、落水洞和大溶洞，且避免與暗河平行。

3）防治措施(1)清除填堵法：首先清除溶洞或土洞中的松土，然后填以碎石、塊石等，可以在土洞回填的碎石上設置反濾層，以防止?jié)撐g發(fā)生，后上覆粘土并分層夯實，以達到改善地基的效果。(2)跨越法：這是一種用于塌陷坑或隱伏土洞較深較大、開挖回填有困難的處理方法。該種方法是以結構跨越塌陷坑洞，兩端支撐在可靠的巖、土體上，并注意其承載能力和穩(wěn)定性。厚板跨越法

２００１年１１月１４日，青藏高原昆侖山口發(fā)生８．１級大地震，這次地震造成了一條寬３米至５米，長約４００公里的地震斷裂帶。為有效避免地震可能給青藏鐵路帶來的威脅，青藏鐵路路基采用垂直通過的方式跨越了這條全國最長的地震斷裂帶。青藏鐵路建設總指揮部總工程師趙世運說，為減少地震影響，設計青藏鐵路時盡量讓線路繞過地震斷層，如果線路必須進入地震帶活動范圍，則先調查清楚地震帶走向，然后讓鐵路與地震帶垂直相交以淺路基通過。(3)強夯法：強夯法是一種常用的地基處理方法，是把10—20t的夯錘起吊到一定高度（10—40m），讓其自由下落，通過重錘下落時的強烈沖擊波對土體進行夯實加固。(4)灌漿法：對于溶洞或土洞因埋藏較深，不可能采用挖填和跨蓋方法處理時，在溶洞中可采用水泥、粘土混合灌漿于巖溶裂隙中；對于土洞，可在洞體范圍內的頂板上打孔灌砂或砂礫，但應注意灌滿和達到一定密度。(5)排導法：由于洞中水的活動可使洞壁和洞頂溶蝕，沖刷或潛蝕，造成裂隙和洞體擴大或洞頂坍塌，因而應防止自然降雨和生產用水下滲，采用截排水措施，將水引導到其他地方排泄。(6)樁基礎法：當土洞埋深較大時，可用樁基處理，如采用混凝土樁、鋼樁、砂樁或爆破樁等，目的除提高支承能力外，還有靠樁來擠壓擠密土層和改變地下水滲流條件的功效。(7)高壓旋噴法：高壓旋噴法是用高壓脈沖泵通過鉆桿底部的噴嘴向周圍土體噴射化學漿液，高壓射流使土體結構破壞并與化學漿液混合、膠結硬化從而起到加固作用的一種地基處理方法。二、強夯加固(一)方法簡介

強夯法是1969年法國Menard技術公司首創(chuàng)的一種地基加固方法。它用巨錘、高落距，對地基施加強大的沖擊能，強制壓實地基。強夯法首次用于芒德利厄海（法國）圍海造地，建造２０幢８層住宅的地基加固。建筑場地為新近填筑的采石場棄土碎石層，厚約9m，其下為12m厚疏松的砂質粉土，底部為泥灰?guī)r。工程起初擬用樁基，因負摩擦力占樁基承載力的60%～70%，不經濟，后考慮預壓加固，堆土高5m，歷時3月,沉降僅20cm，無法采用，最后改為強夯：錘重100kN，落距13m，夯擊功能1200kNm/m2，沉降量達50cm，滿足工程要求。8層樓竣工后，基底壓力為300kPa，地基沉降量僅13mm。（二）、強夯法加固地基的機理 強夯法是用于大噸位起重機，將巨型錘提至空中，從h=8～25m(hmax=40m)高處自由下落，形成巨大的沖擊能與沖擊波。 強夯法施工通常強夯夯擊第一錘，可使錘陷入地面達１m左右。這1m范圍土的固體礦物的體積，大部分被強制性擠壓到夯坑以下土的孔隙中，呈超壓密狀態(tài)。由此可見，強夯法加固地基的機理與重錘夯實法表面形式相似但有本質的差別。強夯法加固地基有三種不同的加固機理。（１）動力密實機理強夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土為動力密實機制，即強大的沖擊能強制超壓密地基，使土中氣相體積大幅度減小。（2）動力固結機理強夯加固顆粒飽和土為動力固結機理，即強大的沖擊能與沖擊破壞土的結構，使土體局部液化并產生許多裂隙，作為孔隙水的排水通道，加速土體固結土體發(fā)生觸變，強度逐步恢復。（3）動力置換機理強夯加固淤泥為動力置換機理，即強夯將碎石整體擠入淤泥成整式置換或間隔夯入淤泥成樁式碎石墩。（三）強夯法設計 根據工程的規(guī)模與特點，結合地基土層情況，確定強夯處理有效加固深度，這與強夯的功能有關。據此選擇錘重與落距。1、有效加固深度（1）公式計算 根據我國各單位的實踐經驗，修正了法國梅納最初提出的公式，按下式計算：

式中H——強夯的有效加固深度，m；W——夯錘重，KN；h——落距，m；a——與土的性質和夯擊能有關的系數，一般變化范圍為0.5～0.9，細粒土、夯擊能較大時取大值。（２）經驗統(tǒng)計值（３）現場試夯 按公式，初步確定強夯的有效回固度與夯擊功能的關系，選用強夯的錘重與落距，以進行現場試夯為準。2、強夯的單位夯擊能 強夯的單位夯擊能應根據地基土的類別、結構類型、荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現場試夯確定。在一般情況下，粗顆粒土可取1000～3000kN·m/m2，細顆粒土可取1500～4000kN·m/m2；3、選用夯錘與落距 對當地強夯施工單位已有的夯錘與起重機型號作調查，根據所需有效加固深度與單擊夯擊能，最后選用夯錘與落距。在單擊夯擊能相同的情況下，實踐表明：增加落距h比增加錘重Ｗ更有效。4、確定每個夯點重復夯擊次數 通常每個夯點應多次重復夯擊，才能達到有效加固深度。若擊數太多，則費時費錢。由現場試夯所得夯擊次數與夯沉量關系曲線確定最佳夯擊次數，且應同時滿足下列條件：最后兩擊的平均夯沉量：當單擊夯擊能小于4000kN·m時為50mm；當單擊夯擊能力4000～6000kN·m時為100mm；當單擊夯擊能大于6000kN·m時為200mm；夯坑周圍地面不應發(fā)生起錘困難。不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

5、夯點平面布置1）按設計起重機開行路線，順序布置夯擊點；2）強夯夯擊時，應力向外擴散，因此，夯擊點必須間隔5～9m夯距，如圖4—1（a）所示的為正確布置。若夯點緊接，應力疊加，應力疊加，效果降低，如圖4—1(b)所示的為不正確的布置。

通常夯擊平面按行列式（正方形）布置施工方便，也可采用梅花形（等邊三角形）布置。3）確定夯擊遍。根據土的性質、夯擊功能與有效加固深度確定，一般情況為2～３遍，最后再以低能滿夯一遍。對于滲透性弱的細顆粒土，夯擊遍數可適當增加。每一遍夯擊，如圖4—2中１所示，兩個夯擊點相隔7m。按行、按列將整個場地夯擊完后，開始第二遍夯擊，如圖4—2中２所示。依此類推。圖4—2采用強夯4遍的平面布置，空白處為最后低能深度的1/2～2/3，但不宜小于3m。圖4—2夯擊平面布置圖６、兩遍夯擊之間的時間間隔 兩遍夯擊之間的時間間隔，取決于土中超孔隙水壓力的消耗時間。對碎石與砂土可連續(xù)夯擊；對滲透性差的粘性土，應不少于3～４周。

7、現場試驗測試調整 初定強夯參數，提出強夯試驗方案，進行現場試驗，經間隔時間后進行夯后測試并與夯前數據對比，檢驗強夯效果。確定正式強夯參數。（四）強夯法的施工１強夯法的機具設備 強夯法的機具設備很簡單，主要為夯錘、起重機和自動脫鉤裝置３種。（１）夯錘 我國常用錘重為80～250kN，世界最大錘重為2000kN，錘重大小根據加固要求由計算與現場試驗確定；夯錘的材料，理想材料為鑄鋼，也可用厚鋼板外殼，內澆筑混凝土制成；夯錘底面構造，錘底形狀宜采用圓形，錘底面積按土的性質確定，錘底靜壓力值可取25～40Kpa。錘的底面應對稱設置若干個與其頂面貫通的排氣孔，以消除高空下落時的氣墊，且便于從夯坑中起錘，孔徑可取250～300mm。（2）起重機 西歐國家起重機大多采用履帶式吊車，日本采用輪胎式吊車。履帶式起重機穩(wěn)定性好，可在臂桿端部設置輔助門架，防止夯錘在高空自動脫鉤時發(fā)生機架傾覆。吊車能力大于錘重。（３）自動脫鉤裝置 當起重機將夯錘吊至設計高度時，要求夯錘自動脫鉤，使夯錘自由下落，夯擊地基。自動脫鉤裝置有兩種：一種利用吊車副卷揚機的鋼絲繩，吊起特制的鎖卡焊合件，使錘脫鉤下落；另一種采用定高度自動脫錘索，效果良好。2、強夯法的施工工藝 為了保證強夯加固地基的預期效果，需要嚴格的、科學的施工技術與管理制度。1）夯前地基的詳細勘察。查明建筑場地的土層分布、厚度與工程性質指標。2）現場試夯與測試。在建筑場地內，選代表性小塊面積進行試夯或試驗性強夯施工。間隔一段時間后，測試加固效果，為強夯正式施工提供參數的依據。3）清理并平整場地。平整的范圍應大于建筑物外圍輪廓線，每邊外伸設計不小于3㎝。4）查明第一遍夯點位置。對每一夯實點，用石灰標出夯錘底面外圍輪廓線，并測量場地高程。5）起重機就位，夯錘對準夯點位置，位于石灰線內，測量夯前錘頂高程。6）將夯錘起吊到預定高度，自動脫鉤，使夯錘自由下落夯實地基，放下吊鉤，測量錘頂高程。若因坑底傾斜造成夯錘歪斜時，應及時整平坑底。7）重復步驟（6），按設計規(guī)定的夯擊次數及控制標準，完成一個夯點的夯擊。8）重復步驟（5）-（7），按設計強夯點的次序圖，完成第一遍全部夯點的夯擊。9）用推土機將夯坑填平，并測量場地高程。標出第二遍夯點位置。10）按規(guī)定的間隔時間，待前一遍強夯產生的土中孔隙水壓力消散后，再按上述步驟，逐次完成全部夯擊遍數，通常為3-5遍。最后采用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，并測量場地夯后高程。11）強夯效果質量檢測。全部夯擊結束后，按下述間隔：砂土1-2周，低飽和度粉土與粘性土2-4周，進行強夯效果質量檢測。采用兩種以上方法，檢測點不少于3處。對重要工程與復雜場地，應增加檢測方法與檢測點。檢測的深度應不小于設計地基處理的深度。（五）強夯加固地基的效果 強夯加固地基可產生以下幾種優(yōu)良效果。(1)提高地基承載力強夯加固處理后，地基承載力通常可提高1～5倍，fak=180～250kPa。(2)深層地基加固強夯法可使深層地基得到加固，國內有效加固深度一般為5～10m。高能量強夯法加固深度可超過10m。（3）消除液化飽和疏松細砂為可液化土，經強夯后可以消除液化。例如，北京剪板廠與北京面

粉廠位于北京市大興縣黃村，地基為飽和粉砂，強夯加固后已消除液化。（4）消除濕陷性

山西化肥廠地基為自重溫陷性黃土，采用錘重25t、落距25m、夯擊能6250kN·m夯擊加固后，消除黃土濕陷性深度達12m。（5）減少地基沉降量

強夯加固地基，使土的密度增大，孔隙比減小，壓縮系數降低，因此，地基沉降量有時可減小數倍，并可解除不均勻沉降的危害。（六）強夯法的適用范圍1.適用的地基土質 強夯法大多數工程應用動力密實機理，最適用于孔隙大而疏松的碎石土、砂土及建筑垃圾，也適用于低飽和度的粉土、粘性土、濕陷性黃土和素填土。對高飽和度的粉土與粘性土地基，尤其對軟粘土地基，采用動力固結機理強夯法時要慎重。2．強夯振動影響范圍

強夯施工夯錘沖擊地面，強大的沖擊能產生的強烈振動，是否對鄰近建筑物造成危害取決于地基土的性質，強夯的夯擊能大小，工程的堅固程度，尤其是夯點離建筑物的距離。結論為：一般距夯擊點30m以外，為相對安全區(qū)；15m以內，為明顯振動區(qū)，若必須在鄰近建筑物處進行強夯時，可以采取防振措施。例如，煙臺大學教職工食堂與已建成使用的二層學生食堂相鄰，凈距僅6～7m，采用了挖隔振溝的辦法，故在教工食堂地基強夯時，學生食堂安然無恙。（七）對強夯法的評價1.優(yōu)點(1)設備簡單、工藝方便、原理直觀。(2)應用范圍廣，加固效果好。(3)需要人員少，施工速度快。(4)不消耗水泥、鋼材，費用低，通?？杀葮痘?jié)省投資30%～70%。２．缺點(1)振動大，有噪音，在市區(qū)密集建筑區(qū)難以采用。(2)強夯理論不成熟，不得不采用現場試夯才能最后確定強夯參數。(3)強夯的振動對周圍建筑物的影響研究還不夠。

今后還應深入總結經驗，加強理論研究，不斷提高強夯法的水平。

三、灌注填充（一）方法簡介 巖溶注漿方案，是通過鉆孔灌注水泥漿液，堵塞基巖頂部的巖溶空間，截斷上部土層物質的潛蝕運移通道，消除產生巖溶的基本條件，達到防止塌陷的目的。主要應用于巖溶發(fā)育深度不大，形態(tài)以裂隙型為主，大型溶洞很少，填充率高，而且具有較厚的第四紀覆蓋層的巖溶地區(qū)。這些特點，使巖漿注漿方案的技術可靠性和經濟合理性明顯優(yōu)于其他整治方案。

另外，巖溶注漿方案還具有施工簡單，對行車無干擾、不污染地下水源、不增加維護工作等特點，在實際處理工作中可廣泛應用。（二）巖溶注漿工程設計與施工 由于覆蓋層巖溶的特殊性、復雜性及目前勘測手段的局限性，巖溶注漿工程的設計與施工采用了“探—注結合”的沿途工程體制，詳細勘察與注漿試驗工程結合進行，地質人員、設計人員參與施工全過程。并通過實地的注漿試驗，取得較為可靠的注漿設計與施工工藝參數。1、注漿設計主要技術參數1）注漿處理范圍至鐵路路基坡腳外5m；2）注漿孔按孔距小于等于8m，并結合場地條件布置，一般采用直孔，與鐵路行車發(fā)生干擾采用斜孔；3）注漿孔深至基巖頂面以下2~3m，注漿段孔徑110-130mm；4）漿液采用抗壓強度為41.7Mpa的普通硅酸鹽水泥，摻加速凝劑配制，水灰比一般選用（0.8：1）~（1：1）；5）巖溶注漿量的計算6）土層注漿量與疏松帶發(fā)育程度有關。2、注漿施工工藝1）按先外圍后中間的順序進行注漿。注漿孔采用取心鉆進方法，并進行簡易水文地質測量。第四系潛水層需用套管封閉，注漿管套下至基巖面上0.5m，并嵌固于含礫粘土層中。含礫粘土層松軟或很薄時，采用粘土球回填夯實的方法嵌固。2）清洗孔底基巖注漿段，清洗時間不應過長，一般以3~5mm為宜。對不漏水的孔，洗孔最大孔口壓力不超過500kPa。3）進行注水試驗，測得基巖注漿段單位吸水率，其計算公式為： 式中q為單位吸水率，r為套管內半徑，及為第一次及第二次測定的孔內水柱高度，為基巖注漿段高度，t為兩次水位測定間隔時間。4）根據鉆孔巖心及注水試驗資料選用適宜的漿液濃度、速凝劑配比、注漿壓力、注漿流量等參數，并視注漿過程中基巖吸漿量及注漿壓力的變化加以調整。在實際工作中，遇到多種情況與多種變化過程的多種組合，關系較為復雜，一般地，對于吸漿量較小的孔，采用先稀后濃的漿液進行連續(xù)的壓力注漿；對于吸漿量較大的孔，采用先濃后稀再濃的漿液進行多次定向間歇注漿；對于遇到較大巖溶通道、吸漿量又較大的孔，應在注漿的同時加注骨料，并選用適宜的透砂量。5）巖溶注漿結束的標準為：孔底壓力達到600~700MPa；吸漿量小于4L/min，并穩(wěn)定30min。由于巖溶發(fā)育的不均勻性，各注漿孔的實際耗漿量一般大于平均單孔耗漿量，后期注漿孔則較小，所以，切不可以單孔耗漿量作為注漿結束的標準。6）巖溶注漿結束后，提拔套管，進行土層注漿，注漿孔壓力一般小于100kPa。3、注漿效果檢查液漿的擴散是在地下隱蔽進行的，必須通過注漿效果檢查來確認其工程質量。1）檢查鉆孔的數量，為注漿孔數的10%~20%，采用有目的的布置，在注漿孔之間或隨機布置的方法布孔，部分（約20%~30%）檢查孔的位置，是由建設單位和接收單位的監(jiān)理人員與驗收人員于現場確定。檢查孔深度比臨近注漿孔深度深2~3m。2）對檢查孔巖心進行檢查，在基巖和土層部位都再未遇到洞隙空間，原有巖溶洞隙或土洞、土縫處可見到柱狀、片狀的膠結致密的水泥結塊。3）進行孔內注水（壓水）試驗，測定注漿后基巖（淺部）單位吸水率，與注漿前對比。注漿前的注漿孔內單位吸水率一般在10-30L/min.m.m；注漿后的檢查孔內單位吸水率多數小于0.05L/min.m.m.4）對于個別吸水率較大的檢查孔，進行壓力補注漿；單位吸水率小于4L/min.m.m，檢查孔實際補漿量一般都不大；對個別單位吸水率大于4L/min.m.m或補漿量較大的，則要結合有關注漿孔的地質資料和注漿施工資料進行綜合分析，適當增布檢查孔和補注漿孔。

三、實例 福建龍長高速公路A9標段線路位于連城縣境內,屬丘陵區(qū)。水文地質復雜,尤其是石灰?guī)r地區(qū)地質構造極為復雜,溶洞、溶槽、裂隙發(fā)育,場內不良地質構造包括石灰?guī)r中的巖溶給橋梁樁基施工帶來較多困難。1、樁基概況

該工程主線山窩崗大橋5-1#樁(設計樁徑150cm,采用C25混凝土,施工樁長35m)和9-2#樁(設計樁徑150cm,采用C25混凝土,施工樁長27.15m)施工完,鉆孔取芯抽樣檢查發(fā)現樁身混凝土芯樣連續(xù)完整、質量良好,但樁尖持力層內均存在溶洞。經福建省交通規(guī)劃設計院進一步勘探確認5-1#樁樁尖持力層1.8～2.60m內處存在一個高1.20～2.40m、長約3.00m、寬約2.00m的溶洞,洞內含有泥質及砂質充填物;9-2#樁樁尖持力層內存在1.1～1.3m的類似溶洞,洞內為粘土、粉細砂及角礫石等充填物。而設計要求樁底持力層完整基巖3D(D為樁徑)范圍內無溶洞、采空區(qū)及軟弱夾層,因此,兩樁均不滿足設計要求,必須采取補救措施。經討論研究,提出3種解決方案:①原樁報廢,在原樁位重新沖孔穿過溶洞區(qū)域,終孔于可靠持力層上②保留原樁,在原樁位兩側增加2根直徑80騎馬樁;③利用高壓旋噴漿加固原樁底持力層。 以上3種方案技術上均可行,但前兩種方案施工期長,也不經濟,因此,決定采用高壓旋噴法對樁基進行壓漿置換補強。2、高壓旋噴技術補強樁底持力層機理

利用旋噴機把安有水平噴嘴的旋噴管伸入孔底,以20～25MPa的高壓水流對缺陷部位自上而下、由下而上反復沖擊切割,使其充填物削落形成松散顆粒物,然后采用氣舉反 循環(huán)的方法清渣,將削落的松散沉淀物大部分或全部清出樁身外,形成空腔;采用高標號水泥配制水泥漿,將旋噴管伸到溶洞底部自下而上邊提升邊旋噴注漿,置換出樁底持力層空腔內的清水,再通過孔口壓力擠漿使其與持力層緊密連接,形成整體,從而使持力層連續(xù)、完整,達到補強的目的。3、高壓旋噴施工(1)施工工藝

高壓旋噴施工的基本工序:孔位布置→高壓旋噴切割→清渣→配制漿液→旋噴注漿→壓漿,其中高壓旋噴切割和清渣需反復進行。1)孔位布置 考慮到已有2個取芯抽樣鉆孔,若2孔連通,則可以利用該抽芯孔;如果不連通,再考慮鉆第3個孔。2)高壓旋噴切割 將旋噴管伸入抽芯孔底溶洞部位,通過鉆桿及高壓管與高壓泵連接,利用高壓泵產生的高壓水流對溶洞內壁緩慢進行定噴、旋噴,對溶洞填充物進行反復旋噴切割。施工參數如下:旋噴壓力為27～30MPa,轉動速度為10～20r/min。提升速度為5～10cm/min;清水排量為80～90L/min。3)氣舉反循環(huán)清渣 將樁頂表面雜物清除干凈,在原抽芯孔孔口埋置直徑≥102mm的孔口管,待試壓強度達到2MPa后方可進入下道工序。將清渣管下至孔底,并將風管置入其內,從相鄰的孔位注入清水,開動空氣壓縮機,同時不停地提動氣管管竄,采用氣舉反循環(huán)法使孔底缺陷部位被切碎的淤泥、粉細砂及角礫石等充填物隨水排出樁外。 施工參數如下:空氣壓力為0.6～0.7M,空氣排量為3m/min.反復進行高壓旋噴切割和清渣,直至返出較清水且無砂為止。4)配制漿液 按水灰比0.5～0.8配漿,采用42.5R普通硅酸鹽水或1%～2%FDN或2%減水劑,預計每樁使用水泥10t,加入200kg減水劑。5)注漿 下入管竄直至溶洞底0.5～1.00m,自下而上進行旋噴注漿,注漿速度為10cm/min轉速為18r/min,壓力15MPa,噴嘴直徑為3mm。如旋噴注漿量達到理論用2～3倍后孔內仍不返漿,則改用孔底間歇注漿,直至孔口返出濃漿(漿液稠度與注入漿液稠度一致)為止。安裝孔口壓漿裝置,開動壓漿泵壓漿,壓力為1～2MPa。壓力超過2MPa并穩(wěn)壓10min后關閉壓漿泵和井口,候凝。圖4-4缺陷樁示意圖圖4-4缺陷樁示意圖圖4-4缺陷樁示意圖圖4-4缺陷樁示意圖(2)質量控制 1)施工前應全面檢查設備是否完好,材料是否落實,人員是否到位。 2)密切注意孔口返漿是否正常,如返漿偏小或不返漿,說明有跑漿情況?？刹捎瞄g斷注漿法進行處理,間隔時間根據漿液的初凝情況控制在1～1.5h;或加速凝劑,使?jié){液速凝,同時放慢旋噴管提升速度。 3)在正常情況下,旋噴管的轉速維持在1～2r/min,提升管的速度控制在5～10cm/min,以保證旋噴樁的成樁樁徑和高度。 4)旋噴壓力必須大于20MPa,漿液壓力應為0.4～2.0MPa,要時刻關注壓力表,并作記錄。(3)效果檢測 施工完成后,沿壓漿孔側鉆孔取芯進行檢測,結果顯示芯樣連續(xù)完整,效果較好,兩樁芯樣強度均滿結果顯示芯樣連續(xù)完整,效果較好,兩樁芯樣強度均滿足設計要求。采用高壓旋噴法進行注漿置換補強施工成功。 高壓旋噴灌漿技術已由主要用于地基加固發(fā)展到用于樁基施工事故的處理,尤其是巖溶發(fā)育地區(qū)樁基施工事故處理中。本工程的實踐表明,高壓噴射注漿技術是能節(jié)省施工工期,并取得良好的一種非常有效的方法技術、經濟效益。四、樁基工程 對于一些深度較大，跨越結構無能為力的土洞、塌陷，通常采用樁基做法，用灌注樁、鋼樁或預應力鋼混樁等穿越塌陷坑和巖溶洞穴，將荷載傳遞到基巖上。1、選擇樁的類型（1）確定樁的承載性狀 根據建筑樁基的等級、規(guī)模、荷載大小，結合工程地質剖面圖、各土層的性質與層厚，確定樁的受力工作類型。例如，溫州市水心住宅區(qū)地表為粉質粘土，層厚為1.50m，第②層為淤泥，層厚達22m，第③層為堅實土層。如為低層房屋，可采用摩擦樁；如為大中型工程，可用端承磨擦樁，長樁穿透軟弱層，樁端進入堅實土層。2．選擇樁的材料與施工方法 根據當地材料供應、施工機具與技術水平、造價、工期及場地環(huán)境等具體情況，選擇樁的材料與施工方法。例如，中小型工程可用素混凝土灌注樁，以節(jié)省投資。如為大工程則應采用鋼筋混凝土樁，通常用錘擊法施工。2、確定樁的規(guī)格與單樁豎向承載力1）確定樁的規(guī)格（1）樁的長度 一般應選擇較豎實土層作為樁端持力層。樁端全斷面進入持力層的深度：粘性土、粉土≥2d；砂土≥1.5d；碎石類土≥1d。樁頂嵌入承臺，以此確定樁長。（2）樁的橫截面面積樁的橫截面面積根據樁頂荷載大小與當地施工機具及建筑經驗確定。如為鋼筋混凝土預制樁：中小工程常用250mm×250mm或300mm×300mm，大工程常用350mm×350mm或400mm ×400mm。若小工程用大截面樁，則浪費；大工程用小截面樁，因單樁承載力低，需要樁的數量增多，不僅樁的排列難、承臺尺寸大，而且打樁費工，不可取。2）確定單樁豎向承載力 根據建筑場地的地基土層性質和確定的樁型與規(guī)格，可按樁的承載力確定方法確定單樁豎向承載力。3、計算樁的數量進行平面布置1）樁的數量估算（1）按《建筑樁基技術規(guī)范》（JCJ94—94）進行設計。(２)在按《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007--2002）進行設計２）