CN107938649A - 一种溶洞地基加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种溶洞地基加固方法，涉及建筑施工技术领域。针对现有灌注法需拆除地面已有道路，而且注浆范围较大，不但增大了施工难度，还提高了施工成本的问题。步骤如下：基坑开挖、支护、降水完成后，现场采用物探方法并配合地勘推断溶洞分布特征，根据物探资料确定已探明溶洞边界线和未探明溶洞边界线；沿已探明溶洞边界线外缘钻若干双液注浆孔，使双液注浆孔的中心连线围合成溶洞待加固区域，在溶洞待加固区域内钻单液注浆孔，安装注浆管，并对注浆管实施压力注浆，先在双液注浆孔内注入由水泥、水和水玻璃制成的双液浆以形成溶洞待加固区域的止浆墙，然后，在单液注浆孔内注入单液浆实施加固，当单液注浆孔内注浆压力达到设计值时结束注浆。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种溶洞地基加固方法。
背景技术
岩溶区存在溶洞或岩溶塌陷，在这种地基上建造多层或高层建筑物时，由于地基覆盖层厚度不足，桩基或复合地基的处理深度往往受到限制，而且严重影响建筑地基的稳定性，降低地基的承载能力，因此，在桩基或复合地基施工前必须对溶洞或岩溶塌陷区域进行必要的加固填充处理。
对于埋深较大的溶洞，采用灌注法进行加固是一种较为常见的处理方法，通过钻孔注入灌注材料并充满溶洞，灌注材料如水泥砂浆、水泥浆、水泥混凝土、砂等，水泥砂浆、水泥浆和水泥混凝土可在钻孔下方形成锥形支撑点，对溶洞起到支撑加固作用，但灌注法需拆除地面已有道路，而且注浆范围较大，不但增大了施工难度，还提高了施工成本。
发明内容
针对现有灌注法需拆除地面已有道路，而且注浆范围较大，不但增大了施工难度，还提高了施工成本的问题。本发明的目的是提供一种溶洞地基加固方法，通过双液注浆在溶洞待加固区域外围形成止浆墙，再将溶洞待加固区域的空腔填充密实,切断溶洞洞体与地下水、溶隙水的联系,以保证地基的稳定性和建筑物的安全，地基加固效果好，后期病害少，而且，不需要拆除已有道路，可多钻机同时作业，缩短了工期，节约了施工成本，降低了施工难度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种溶洞地基加固方法，步骤如下：
S1：基坑开挖、支护、降水完成之后，现场采用物探方法并配合地勘推断溶洞分布特征，并根据物探资料确定已探明溶洞边界线和未探明溶洞边界线；
S2：沿所述已探明溶洞边界线外缘钻若干双液注浆孔，使双液注浆孔的中心连线围合成溶洞待加固区域，在所述溶洞待加固区域内钻单液注浆孔，在所述双液注浆孔和所述单液注浆孔内分别安装注浆管，并在所述双液注浆孔、单液注浆孔与所述注浆管之间的间隙顶部设置止浆塞；
S3：对所述注浆管实施压力注浆，先在所述双液注浆孔内注入由水泥、水和水玻璃制成的双液浆以形成所述溶洞待加固区域的止浆墙，然后，在所述单液注浆孔内注入单液浆实施加固，当所述单液注浆孔内注浆压力达到设计值时结束注浆。
优选的，所述步骤S2还包括，根据首个溶洞试验确定注浆参数。
优选的，所述步骤S3中，当所述单液注浆孔内注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，注浆量已达到设计注浆量，吸浆量在20L/min～30L/min以下时结束注浆。
优选的，所述步骤S2中，相邻的所述双液注浆孔和所述单液注浆孔的中心连线呈等边三角形。
优选的，所述步骤S2中，所述溶洞钻孔至其底部，所述注浆管底部进入所述溶洞底板以下至少0.5m，所述注浆管顶端高于地面。
优选的，还包括步骤S4，在所述溶洞待加固区域注浆加固至少28天之后，采用钻孔抽芯法检验加固处理效果，抽检数量不少于处理点位的2％～5％。
优选的，所述步骤S3中，双液浆质量比为水泥：水：水玻璃＝1：1～1.38：0.29～0.5，水玻璃模数m＝2.4～3.4。
本发明的效果在于：本发明的溶洞地基加固方法，遵循“先外围后内部、先下部后上部”的施工顺序，首先，根据物探方法并配合地勘确定溶洞分布特征，确定已探明溶洞边界线和未探明溶洞边界线，沿已探明溶洞边界线外缘钻双液注浆孔，使双液注浆孔的中心连线围合成溶洞待加固区域，在溶洞待加固区域内钻单液注浆孔，将双浆液一次性填充到双液注浆孔，由水泥和水玻璃制成的双液浆具有迅速凝固以及胶结性强的特点，双浆液与溶洞内的充填物和砂浆连结成整体形成溶洞待加固区域的止浆墙，从而阻断岩溶的连通通道，达到分隔溶洞待加固区域的目的；接着，在溶洞待加固区域的单液注浆孔内注入水泥浆，将溶洞待加固区域的空腔填充密实并与止浆墙等固结为一个整体,切断溶洞洞体与地下水、溶隙水的联系,以保证地基的稳定性和建筑物的安全，解决了施工阶段富含溶洞地质条件下地下综合管廊沉降要求高的难题，本发明的溶洞地基加固方法简单易行，地基加固效果好，后期病害少，而且，不需要拆除已有道路，可多钻机同时作业，缩短了工期，节约了施工成本，降低了施工难度。
附图说明
图1为本发明一实施例中溶洞的待加固区域内双液注浆孔和单液注浆孔的分布图；
图2为本发明一实施例的双液注浆孔的剖面图。
图中标号如下：
已探明溶洞边界线a；未探明溶洞边界线b；溶洞待加固区域A；双液注浆孔1；单液注浆孔2；溶洞10；注浆管12；止浆塞14。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种溶洞地基加固方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例1：本实施例以位于岩溶地区的某建筑工程为例，地下综合管廊施工区域下方分布有影响施工安全的不规则溶洞10，因此，需对位于基坑下方的地下溶洞10实施加固处理，下面结合图1和图2说明本发明的一种溶洞地基加固方法，具体步骤如下：
S1：基坑开挖、支护、降水完成之后，地下综合管廊主体结构开始施工之前，现场采用地勘方法并配合物探推断溶洞10分布特征，包括溶洞10大小、范围、位置及数量等，采用顶板坍塌自行填充厚度法评价溶洞10稳定性，并根据物探资料确定已探明溶洞边界线a和未探明溶洞边界线b，此处已探明溶洞边界线a指的是处于基坑下方的溶洞边界线，未探明溶洞边界线b指的是不在基坑下方内的溶洞边界线；
S2：沿已探明溶洞边界线a外缘钻若干双液注浆孔1，使双液注浆孔1的中心连线围合成溶洞待加固区域A，在溶洞待加固区域A内钻单液注浆孔2，在双液注浆孔1和单液注浆孔2内分别安装注浆管12，并在双液注浆孔1、单液注浆孔2与注浆管12之间的间隙顶部设置止浆塞14，止浆塞14由止浆料填充制成，它能够将浆液限定在注浆区域的一定范围内进行注浆，止浆料待凝时间控制在2-5天以内；
S3：待止浆料凝固后向注浆管12实施压力注浆，先在双液注浆孔1内注入由水泥、水和水玻璃制成的双液浆以形成溶洞待加固区域A的止浆墙，然后，在单液注浆孔2内注入单液浆(即水泥浆)实施加固，压力注浆时需同时进行监测控制，密切监测道路、基坑底及临时支护桩是否发生沉降、变形、开裂等危害现象，及时进行数据分析，将信息反馈给设计、施工单位，优化设计参数及施工方法，以确保地下综合管廊主体结构的施工安全，当单液注浆孔2内注浆压力达到设计值时结束注浆。通过该方法加固后的溶洞强度达到20MPa以上，能够满足正常运营条件下地下综合管廊沉降的要求。本实施例中物探方法采用地震映像法设备(如WZG-48A工程地震仪)和地质雷达法设备(如美国GSSI公司SIR-20型地质雷达)。
对于处于岩溶地区的基坑工程，影响施工安全及对后期运营有影响的溶洞10必须进行加固处理，本发明的溶洞地基加固方法，遵循“先外围后内部、先下部后上部”的施工顺序，首先，根据物探方法并配合地勘确定溶洞10分布特征，确定已探明溶洞边界线a和未探明溶洞边界线b，沿已探明溶洞边界线a外缘钻双液注浆孔1，使双液注浆孔1的中心连线围合成溶洞待加固区域A，在溶洞待加固区域A内钻单液注浆孔2，将双浆液一次性填充到双液注浆孔1，由水泥和水玻璃制成的双液浆具有迅速凝固以及胶结性强的特点，双液浆与溶洞10内的充填物和砂浆连结成整体形成溶洞待加固区域A的止浆墙，从而阻断岩溶的连通通道，达到分隔溶洞待加固区域A的目的；接着，在溶洞待加固区域A的单液注浆孔2内注入水泥浆，将溶洞待加固区域A的空腔填充密实并与止浆墙等固结为一个整体,切断溶洞10洞体与地下水、溶隙水的联系,以保证地基的稳定性和建筑物的安全，解决了施工阶段富含溶洞10地质条件下地下综合管廊沉降要求高的难题，本发明的溶洞10地基加固方法简单易行，地基加固效果好，后期病害少，而且，不需要拆除已有道路，可多钻机同时作业，缩短了工期，节约了施工成本，降低了施工难度。
由于溶洞10地基加固的要求比较高，上述步骤S2还包括，根据首个溶洞10试验确定注浆参数，注浆参数包括注浆压力、注浆量参数选择，双液注浆泵及灌浆记录仪设备的选择，主要施工工艺的选择，压力注浆的监控措施等，本实施例的注浆泵注浆压力控制在0.6～1.0MPa范围内，其中，双液注浆孔1注浆压力为0.6～0.8Mp，单液注浆孔2注浆压力为0.8～1Mpa，注浆速度控制在20～70L/min，注浆时间按分段(0.5m)5～10分钟左右控制；本实施例采用JT-E6灌浆记录仪，记录流量精度1％、压力精度0.5％、密度精度0.5％，也可根据灌浆工艺选择参数，可做压水试验，防水等级IPX4，适应温度为零下40度至零上60度。
步骤S3中，结束注浆的标准是当单液注浆孔2内注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，注浆量已达到设计注浆量，吸浆量在20L/min～30L/min以下时，即可结束该孔注浆。
步骤S2中，相邻的双液注浆孔1和单液注浆孔2的中心连线呈等边三角形，注浆孔的平面分布呈等边三角形矩阵排列，使得溶洞待加固区域A内的浆液分布更加均匀，保证溶洞10地基加固结构的稳定性，由于溶洞10平面位置呈不规则形态，溶洞10面积的大小，布孔间距和数量可作适当调整，此处不作限定，本实施例中双液注浆孔1和单液注浆孔2的孔距均为2.0m。
步骤S2中，根据地质钻孔资料确定溶洞10的处理深度范围，溶洞10钻孔要钻到溶洞10底部，由底部向上进行溶洞10加固，注浆管12底部进入溶洞10底板以下至少0.5m，注浆管12顶端高于地面350mm，本实施例中双液注浆孔1和单液注浆孔2的孔径为φ150mm，孔深≥10m，注浆管12为φ75mm钢管，本实施例采用地质200型钻机成孔。
由于物探推断解释精度有限，溶洞10很可能是由若干个小溶洞10彼此连通形成，因此物探解释的溶洞10范围可能过大，故须对物探解释结果进行钻探验证。上述溶洞地基加固方法还包括步骤S4：在溶洞待加固区域A注浆加固至少28天之后，采用钻孔抽芯法检验加固处理效果，抽检数量不少于处理点位的2％～5％。
步骤S3还包括，对体积大的溶洞10采取分层分次注浆，使得溶洞待加固区域A内浆液分布均匀，保证加固结构的稳定性。
作为最佳实施例，上述步骤S3中，水泥：水：水玻璃配合比(质量比)＝1：1.38：0.29，水玻璃模数m＝3.4，现场试验得出双液浆初凝时间(min)＝20，流动度(mm)＝300，流动度以双液浆在流动面上扩展的平均直径(mm)表示，可见，通过调整双液浆的配比可以人为控制其固结时间及流动距离，保证灌注材料完全注入溶洞待加固区域A内且不流失，提高了灌注材料的有效利用率高，降低了工程成本。
实施例2：与实施例1不同的是，水泥：水：水玻璃配合比(质量比)＝1：1：0.5，水玻璃模数m＝2.4，现场试验得出双液浆初凝时间(min)＝30，流动度(mm)＝400。
实施例3：与实施例1或2不同的是，水泥：水：水玻璃配合比(质量比)＝1：1.2：0.4，水玻璃模数m＝3,现场试验得出初凝时间(min)＝12，流动度(mm)＝360。
上述溶洞10地基加固处理达到设计要求后，进行边坡支护并安装钢筋网片，同时保证施工时基坑处于稳定状态，在基坑地基处理完成后，在地基上铺设防水卷材，绑扎底板钢筋并浇筑混凝土，再安装侧墙及顶板钢筋并浇筑混凝土完成地下综合管廊的施工。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。
Claims (7)
1.一种溶洞地基加固方法，其特征在于，步骤如下：
S1：基坑开挖、支护、降水完成之后，现场采用物探方法并配合地勘推断溶洞分布特征，并根据物探资料确定已探明溶洞边界线和未探明溶洞边界线；
S2：沿所述已探明溶洞边界线外缘钻若干双液注浆孔，使双液注浆孔的中心连线围合成溶洞待加固区域，在所述溶洞待加固区域内钻单液注浆孔，在所述双液注浆孔和所述单液注浆孔内分别安装注浆管，并在所述双液注浆孔、单液注浆孔与所述注浆管之间的间隙顶部设置止浆塞；
S3：对所述注浆管实施压力注浆，先在所述双液注浆孔内注入由水泥、水和水玻璃制成的双液浆以形成所述溶洞待加固区域的止浆墙，然后，在所述单液注浆孔内注入单液浆实施加固，当所述单液注浆孔内注浆压力达到设计值时结束注浆。
2.根据权利要求1所述的溶洞地基加固方法，其特征在于：所述步骤S2还包括，根据首个溶洞试验确定注浆参数。
3.根据权利要求1所述的溶洞地基加固方法，其特征在于：所述步骤S3中，当所述单液注浆孔内注浆压力达到设计终压并继续注浆10mi n以上，注浆量已达到设计注浆量，吸浆量在20L/mi n～30L/mi n以下时结束注浆。
4.根据权利要求1所述的溶洞地基加固方法，其特征在于：所述步骤S2中，相邻的所述双液注浆孔和所述单液注浆孔的中心连线呈等边三角形。
5.根据权利要求1所述的溶洞地基加固方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述溶洞钻孔至其底部，所述注浆管底部进入所述溶洞底板以下至少0.5m，所述注浆管顶端高于地面。
6.根据权利要求1所述的溶洞地基加固方法，其特征在于：还包括步骤S4，在所述溶洞待加固区域注浆加固至少28天之后，采用钻孔抽芯法检验加固处理效果，抽检数量不少于处理点位的2％～5％。
7.根据权利要求1至6任一项所述的溶洞地基加固方法，其特征在于：所述步骤S3中，双液浆质量比为水泥：水：水玻璃＝1：1～1.38：0.29～0.5，水玻璃模数m＝2.4～3.4。
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