巖溶注漿工程量計(jì)算

前言巖溶地質(zhì)現(xiàn)象一直是人們研究的對象，對其的發(fā)育過程及形態(tài)特征已經(jīng)有深刻的認(rèn)識，路基中的巖溶一直是路基長期穩(wěn)定的重大隱患，文章對路基巖溶病害的常見類型和注漿加固治理方法進(jìn)行了分析。1路基巖溶病害常見類型主要包括以下幾種情況[1]1.1由于地下洞穴頂板的坍塌，或因溶洞內(nèi)充填物被地下水的運(yùn)動所帶走，使位于其上的路基發(fā)生塌陷、下沉或開裂。1.2較大的石芽石形成的地基局部不均勻，易使路基產(chǎn)生差異變形，且石芽周圍充填軟塑紅粘土，影響路基的設(shè)計(jì)與施工。1.3雨季落水洞難以及時(shí)下排水石，易在洼地、槽谷等形成積水區(qū)，從而影響路基的穩(wěn)定性。由于地下巖溶水的活動或因地面水的排泄不暢，而導(dǎo)致路基基底冒水、水淹路基、水沖路基等病害。1.4漏斗使地面呈凹陷狀，其內(nèi)土質(zhì)疏松，填筑路基后，易引起進(jìn)一步塌陷。2注漿方法的分類目前土體注漿方法按常規(guī)可分為兩大類，即靜壓注漿法和高壓噴射注漿法[2-3]2.1靜壓注漿法靜壓注漿法是利用液壓、氣壓和電化學(xué)的原理，通過注漿管將能強(qiáng)力固化的漿液注入地層中，漿液以充填、滲透、擠密和劈裂等方式，擠走土顆?；驇r石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，漿液固結(jié)后將原來松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，從而改變巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)。靜壓注漿法適用土質(zhì)范圍：中粗砂及砂礫石，破碎巖石與卵礫石，軟粘土和濕陷性黃土。2.2高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法是利用高壓射流切割原理，通過帶有噴嘴的注漿管在土層的預(yù)定深度以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20Mpa左右或更高的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖擊切割土體，當(dāng)噴射流的動壓超過土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，土粒便從土體中剝離。一部分細(xì)小的顆粒隨漿液冒出地面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力的作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例和質(zhì)量大小有規(guī)律的重新排列，漿液凝固后，便在土中形成一個(gè)固結(jié)體。固結(jié)體是漿液與土以半置換或全置換的方式凝固而成的。高壓噴射注漿法適用土質(zhì)范圍為砂類土、粘性土、濕陷性黃土和淤泥。此外，注漿方法按注漿工藝分時(shí)，常用的注漿方法有：高壓噴射注漿方法(單管法、雙重管、三重管)、單層管注漿法(鉆桿注漿法、花管注漿法)、雙層管雙栓塞注漿法(套管護(hù)壁注漿法、袖閥管注漿法)、雙重鉆桿過濾管法(單液、雙液)。3注漿技術(shù)的工程應(yīng)用范圍注漿技術(shù)目前已成為我國巖土工程技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，它在土建、市政工程、水利電力、交通能源、隧道、地下鐵道、礦井、地下建筑等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其主要應(yīng)用的工程范圍如下所述[4-5]。3.1靜壓注漿法應(yīng)用的工程范圍3.1.1抗?jié)B止水工程：開挖豎井、隧道等地下工程，防止和控制涌水；地下工程開挖時(shí)防止基礎(chǔ)沉隱及掌子面崩塌；壩基防滲注漿，建筑物地基下部或周圍滲體的建立；基礎(chǔ)及城市地下工程防止流砂管涌及地面隆起。3.1.2地基加固工程：加固軟弱地基，提高地基土的承載力，擴(kuò)散上部荷載降低應(yīng)力水平；回升和加固建(構(gòu))筑物地基；地鐵的注漿加固，通過靜壓注漿用以減少施工時(shí)地面位移和控制施工現(xiàn)場土體的位移等；地下工程開挖時(shí)防止基礎(chǔ)沉陷及掌子面崩塌；減少擋土構(gòu)筑物的土壓力。隧洞大開挖注漿加固；豎井注漿，用以處理流砂和不穩(wěn)定地層。3.1.3防止變形工程：防止產(chǎn)生滑動，維持坡面穩(wěn)定；構(gòu)筑物本身的加強(qiáng)，開挖基坑時(shí)對附近已有構(gòu)筑物的防護(hù)。3.1.4對灌注樁的兩側(cè)和底部注漿，用以提高樁與土間的側(cè)摩阻力和樁端土體的力學(xué)強(qiáng)度。3.1.5后拉錨桿注漿。在錨桿和錨索施工過程中，用靜壓注漿做成錨固體。3.2高壓噴射注漿法應(yīng)用的工程范圍3.2.1地基加固工程：增強(qiáng)高層建筑物的地基強(qiáng)度；開挖基坑時(shí)，防護(hù)鄰近構(gòu)筑物；防護(hù)橋墩、橋臺基礎(chǔ)；加強(qiáng)盾構(gòu)法及頂管法的后座，形成反力基礎(chǔ)；穩(wěn)定礦山井巷、地鐵、隧道及管道溝潛工程的開挖面；防止小型塌方滑坡；防護(hù)碼頭及堤岸。3.2.2防滲止漏工程：建筑基坑防滲帷幕施工；礦井井筒表土滲帷幕施工；尾礦庫基礎(chǔ)壩、河堤、水池的防滲及土壩防滲；減少振動，防止砂土液化；降低土的含水量，整治路基翻漿冒泥；防止管道漏氣，地下防滲墻的補(bǔ)缺；防止基坑涌砂冒水。4路基巖溶塌陷注槳治理上文所提到的巖溶塌陷產(chǎn)生的第二種原因，這種情況下采取注漿處理是必然的。下面，以湖南常德至張家界高速公路為例。由于前期的勘察工作不盡詳細(xì)，在靠近張家界的幾個(gè)標(biāo)段，施工中揭露了大量的巖溶現(xiàn)象，路面下、路塹中揭露了大型的溶洞及地下暗河，給施工帶來P=V×β×α/m其中：V＝A×L×η式中：p—注漿折合水泥重量。V一巖溶注漿體積，m3；β—巖溶中水泥結(jié)石充填系數(shù)，按水平帷幕考慮，空洞β=1，充填溶洞β=0.7～0.2；α—漿液損失系數(shù)，1.1一1.2；m—水泥結(jié)石率，指h水泥制成水泥漿后結(jié)石的體積為0.6一0.9；A—注漿控制面積，L—注漿段長度，m，應(yīng)考慮土石界面處土層厚0.5m；η—巖溶率或土層裂隙率。（2）注漿計(jì)算參數(shù)的選擇與確定①注漿控制面積(A)的計(jì)算原則。注漿控制面積是注漿量計(jì)算的重要數(shù)據(jù)。A＝線路長度×注漿寬度B注漿寬度B的確定。路堤：與路堤填高關(guān)系密切，計(jì)算至坡腳外2m。路塹：一般可采用中線兩側(cè)各8m，或側(cè)溝外4m，或擋墻頂外2-3m。②注漿段長度L?；?guī)r段一般采用5-8m，另考慮土石交界面處土層加固厚度，平均按0.5m計(jì)。③巖溶率η。由于何種巖溶率難以準(zhǔn)確得出，目前一般采用線性巖溶率。④漿液損失系數(shù)α。當(dāng)注漿加固范圍(面積)較大時(shí)，特別是寬度較大，損失系數(shù)可取1.05，甚至1.10。當(dāng)注漿加固范圍(面積)較小時(shí)，寬度較窄或巖溶極發(fā)育時(shí)，損失系數(shù)取1.20。⑤漿液充填系數(shù)β。當(dāng)溶洞無充填物時(shí)，充填系數(shù)為1。當(dāng)巖溶充填率越高時(shí)，“水平帷幕”機(jī)理，充填系數(shù)隨之降低：該系數(shù)有待進(jìn)一步總結(jié)、調(diào)整和完善⑥水泥結(jié)石率。根據(jù)試驗(yàn)，1噸水泥制成水灰比1：1的水泥漿，其結(jié)石率近于1m3時(shí)，但由于巖溶中注漿充填物具有過濾作用，水分流失，因此漿液水灰比降低，結(jié)石率明顯降低，所以水泥結(jié)石率