CN109440757A - 一种用于岩溶区的地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于岩溶区的地基加固方法，该方法包括步骤一，在桩基位置的外侧标定多个周向间隔的注浆孔位置；步骤二，对注浆孔位置进行分组；步骤三，依次在各组的注浆孔位置处进行加固操作，所述加固操作具有钻孔以形成注浆孔和向注浆孔内注浆，通过向区域地层内注浆使得注浆液对对土体进行渗透、劈裂、挤密，从而固化地基，为后期桩基施工提供条件。

Description

一种用于岩溶区的地基加固方法

技术领域

本发明涉及岩土施工技术领域，特别是涉及一种用于岩溶区的地基加固方法。

背景技术

在岩溶区，溶沟、溶槽、基岩裂隙与溶洞、土洞相互连通，水文地质条件非常复杂。在岩溶地区进行灌注桩施工过程中，如施工不当，极易造成漏浆、掉钻、卡钻、石块崩落、塌孔等事故。尤其是，在地下水较丰富的岩溶区进行桩基施工时，不可避免地要进行施工排水。而抽、排地下水将改变地下水动力条件，使地下水流速增大、动能增加，加大了地下水对泥沙的搬运能力，潜蚀作用增强。随着潜蚀作用的发展，将形成新的土洞，或与岩溶管道连通的覆盖层稳定性受到破坏引起塌孔或地面塌陷。

现有技术中，采用冲击成孔灌注桩、钻孔灌注桩、高压施喷、CFG桩等复合地基处理方案。但岩溶区软土层多分布在岩溶面，采用上述复合地基方案也不理想。而浅层土洞处理一般采用开挖至土洞顶板灌入砾石、碎石混凝土等方法处理，若土洞埋深较大时，分层压实灌入砾石、碎石施工难度大。

由此，需要提供一种用于岩溶区的地基加固方法以为后期桩基施工提供条件。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种用于岩溶区的地基加固方法。该方法能对地基进行加固处理，注浆液在地层中通过对土体进行渗透、劈裂、挤密，从而固化地基，为后期桩基施工提供条件。

根据本发明的一方面，提出了一种用于岩溶区的地基加固方法，包括：

步骤一，在桩基位置的外侧标定多个周向间隔的注浆孔位置，

步骤二，对注浆孔位置进行分组，

步骤三，依次在各组的注浆孔位置处进行加固操作，所述加固操作具有钻孔以形成注浆孔和向注浆孔内注浆。

在一个实施例中，在步骤一中，6个周向均布的注浆孔的中心位置设置在距离桩径壁0.4-0.6米的外圆周上，并且在步骤二中，将互相对称的两个注浆孔位置设置为一组。

在一个实施例中，在步骤三中，在所述注浆孔位置处采用潜孔钻机一次钻至孔底以形成注浆孔，优选地，注浆孔延伸到软弱夹层之下至少1米。

在一个实施例中，在第一组注浆孔位置处进行钻进的过程中，需要带用于防止垮塌的套管。

在一个实施例中，在步骤三中，在由下到上的方向上，分段式向所述注浆孔内注浆。

在一个实施例中，在从下到上的方向上，相对应每段注浆的注浆压力依次减小。

在一个实施例中，在步骤三中，在注浆过程中，当注浆压力到达预设压力，并且注浆量已经达到预设注浆量的百分之八十或之上停止注浆。

在一个实施例中，在步骤三中，在注浆过程中，当注浆量超过预设注浆量的百分之十后注浆压力未达到预设压力，要采取间歇式注浆方式。

在一个实施例中，在步骤三中，采用水泥-水玻璃双液注浆。

在一个实施例中，注浆液中水泥浆的水灰比0.6：1～1：1，

或/和水玻璃浓度为20～35°Bé，水泥浆与水玻璃体积比为1:1～5:1。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过向区域地层内注浆使得注浆液对对土体进行渗透、劈裂、挤密，从而固化地基，为后期桩基施工提供条件。另外，该方法采用分组方式进行注浆，能边施工边探查，以机动灵活地调整施工方案，同时，这种方式能降低冒浆、串浆等事故的发生。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的施工步骤示意图；

图2显示了根据本发明的一个实施例注浆管布设的主视图；

图3显示了根据本发明的一个实施例注浆管布设的俯视图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的施工步骤。

在施工区域标定注浆孔位置，以为后续钻孔提供定位，如步骤S01。注浆孔位置位于桩基位置的外侧，多个注浆孔位置处于同一个圆周上。也就是，在桩基位置的外侧设置多个周向间隔的注浆孔位置。

在一个实施例中，如图3所示，在相对应的桩基的位置(标号1处)外侧的一个圆周上，设置六个注浆孔位置(标号2处)。设置的注浆孔的圆心位置距离相对的桩基径壁0.4-0.6米，也就是，注浆孔的圆心位置到桩基的外壁的位置为0.4-0.6米，例如，0.5米。当然，本申请并不限于设置六个注浆孔位置，还可以设置4个、8个、9个或者更多个注浆孔位置。

之后，对注浆孔的位置进行分组，如步骤S02。在分组过程中，按照均匀且分散的原则进行。应当理解的是，在分组过程中，处于同一组的不同注浆孔位置之间尽量分散，而不同的组之间在周向上尽量均分。在具有六个注浆孔位置的前提下，可以将注浆孔位置分为三组，同一组的注浆孔位置相对于桩基的直径对称。具体地，A和D为第一组，B和E为第二组，而C和F为为第三组。这种施工方式可以通过后一组注浆来检测前一组注浆效果，边注边探，探注结合，保证注浆效果。另外，这种分组方式使注浆液分时进入较分散的注浆孔，保证浆液在土体中渗透均匀，从而减低或者避免冒浆、串液等事故。当然，本申请也不限于上述分组方式，例如，还可以将6个注浆孔位置分为两组，具体地，A、C、E一组，而B、D、F一组。由此，在施工过程中，注浆孔位置和分组数量可以根据实际工况进行调节。

接着，依次在各组的注浆孔位置处进行加固操作，步骤S03。以上述具体的分组方式为例进行论述：先在A和D处进行钻孔，以形成注浆孔，然后在向A和D处的注浆孔内注浆；再在B和F处进行钻孔，以形成注浆孔，然后在向B和F处的注浆孔内注浆；最后，在C和F处进行钻孔，以形成注浆孔，然后在向C和F处的注浆孔内注浆。

在钻孔过程中，采用潜孔钻机成孔，并且一次性钻至孔底。在充分考虑地质基础上，例如，岩溶类型为隐伏型岩溶，场地岩溶发育程度等级为岩溶中等发育，基础落于土洞或溶洞顶板之上，稳定性差，则使用一次性钻至孔底。上述钻进方式可以有效避免前进式成孔注浆容易造成塌孔卡钻以及浆液达不到预期扩散加固范围的问题，能有效提高工程安全性，同时，可以避免单孔为达到注浆效果多次重复成孔的现象，从而节省工程造价及工期。并且，如图2所示，注浆孔(标号3)延伸到软弱夹层(标号4处)之下至少1米。在施工过程中，将夹在坚硬岩层中，力学强度低、泥质或炭质含量高、遇水易软化、延伸较长和厚度较薄岩层称为软弱岩层。例如，在具体的工程施工中，粒径约2～15mm，含量约15～20％，土中裂隙较发育，天然含水率63％，液性指数0.98，遇水易软化，为残积成因，属软弱土。这种设置能保证注浆液能深入薄弱部位，保证良好的加固效果。

在第一组注浆孔位置处进行钻进过程中，钻杆应该携带套管，以防止岩土坍塌，从而保证施工安全以及后期注浆操作的顺利进行。而在进行后期(例如，第二组和第三组的钻进过程中)钻进操作，需要参考前组施工过程中所获取的注浆地区的加固情况，决定是否利用套管。如果在后组注浆孔钻进过程中，孔内返水返渣连续(即注浆孔内水和泥渣持续不间断从孔内排出)，钻进时钻杆平稳进尺(即钻进过程中不出现卡钻，钻杆平稳不出现较大幅度的甩动，钻杆不出现突然掉钻或在短时间进尺幅度大)，可认为前组的注浆效果好，则可在后组注浆孔钻进过程不携带套管。反之，继续携带套管钻孔。

在第一组钻孔形成注浆孔后，向注浆孔内注浆。在施工过程中，采用分段注浆的方式进行。根据不同的施工对象，可以按照长度尺寸进行分段，也可以按照数量进行分段，或者将两者结合起来进行分段。实施例中，根据钻注浆孔过程中探查的地质情况，将注浆孔深度范围内，按从下到上每3～6米进行分段。并且，地质薄弱点集中，则分段长度要小，例如，为3米，地质薄弱点分散，则分段长度要相对大，例如为6米。根据分段长度下入注浆管至每段底端。在另一个实施例中，在具体工程中，在从下到上的方向上，将注浆孔3分为三段。需要说明的是，在分段过程中，既要考虑工作效率，也要考虑地质条件，例如，根据地质水文情况，当遇到动水、节理面等情况时，则可以增加段的数量。特例地，当钻孔过程中孔内有水涌出，应停止钻进，并立即注浆。先向位于最下端的第一段内注浆。第一段注浆结束后大约30到45分钟使得注浆液初凝，则向第二段内注浆。依据上述操作规律依次为其它段注浆。当然，在具体施工中，可以兼顾效率和质量将注浆孔分为其它段，例如，2段、4段、5段或更多段进行注浆。

在第一段注浆过程中，可以采用0.5-0.8MPa的压力向注浆孔内注浆。当注浆压力达到预设压力(例如，1.0-2.0MPa)后，再持续注浆一段时间(例如半个小时)，待注浆量已经超过预设注浆量的80％之上，则可以停止注浆。第一段内的注浆液凝固后，进行第二段注浆。在从下到上的方向上，相对应每段注浆的注浆压力依次减小，则第二段的注浆压力比第一段的注浆压力小0.1-0.2MPa。比如，采用0.4-0.7MPa的压力向注浆孔内注浆，当压力达到0.85-1.5MPa的时候，再持续注浆半个小时后停止注浆。而进行第三段注浆时，注浆压力可以为0.3-0.6MPa，而预设压力为0.75-1MPa。当然，注浆压力、注浆时间等施工参数可以根据不同施工对象进行调整。

在注浆过程中，通过压力和量相结合的方式控制结束。在一个实施例中，注浆压力达到预设终压，且注浆量达到设计注浆量的80％以上，即可结束注浆。但是，为了保证施工质量，并根据实际施工境况可以优化和调整注浆。例如，注浆前期在注浆压力变化较小(例如，增加不超过0.2MPa)的前提下，主要以增大浆液扩散范围为主，可适量增加注浆量(例如，比预设注浆量多百分之十到百分之三十)。当浆液加固范围接近终压百分之八十五到百分之九十时，以注浆压力为控制注浆结束的控制指标。为减少注浆成本，当经过分析浆液扩散距离远远超出设计范围(例如1.5倍)时，或注浆量已超过预设注浆量(比如，超过百分之十)但注浆压力不上升时，则需要调整注浆液配比(例如将水玻璃的掺量增加百分之二十)使其凝胶时间缩短，并采取间歇注浆措施，以控制浆液扩散范围。

本申请中，前注浆孔可作为探查孔使用，掌握注浆区域地层及孔隙大小等，为后续注浆孔施工提供依据和参考。同时，后续注浆钻孔还兼作前序注浆孔注浆效果的检查孔使用，以及时了解前期注浆浆液的扩散情况(扩散方向、范围、充填程度和结石体的固结强度等)。对于前期注浆加固好的区域，后期可以适当减少注浆量(相较于预设注浆量)。相反，对于前期注浆加固薄弱的区域，可以适当增加注浆量(相较于预设注浆量)。这种施工方法保证注浆后不留盲区，不留薄弱点，减少了补充注浆的工程量，能缩短注浆工期。

本申请中，普通硅酸盐水泥(P.O.42.5)和40°Bé水玻璃为主要制浆材料。水玻璃作为添加剂调节浆液的初凝时间。其中，水泥浆水灰比0.6：1～1：1。而水玻璃宜在使用前加水稀释到20～35°Bé备用。针对岩溶区工程的地质特点，为保证注浆的有效性，减短凝胶时间，水泥浆与稀释后的水玻璃体积比为1:1～5:1。

由于岩土施工的特殊性，在注浆过程中，可能出现冒浆等特殊情况，对这些情况的处理往往需采用一些特殊的方法。

对孔口冒浆可采用重新回填黏土或在黏土中掺入少量水泥的方法进行封堵。对孔口以外部分的冒浆，可采用限流、限压及嵌缝的方法处理，如该法处理无效，则应停灌待凝24小时后再行复灌。

灌浆期地层隆起，一是由于灌浆时产生水平劈裂，在灌浆压力作用下，对地层产生抬动。在这种情况下，应采取限压、限流的方法或在保持灌浆压力的前提下，控制灌入量。二是由于在灌浆压力作用下，对湿陷性大的土体产生挤压变形，而造成局部隆起。这时，则应降低灌浆压力或调整施工方案。总之，灌浆中地层的隆起是应尽量避免的，若发生，则应找出原因，采用相应的处理措施后，再继续灌浆，以免对周边环境产生不良影响。

吸浆量过大的问题。一种情况是灌浆土体过于疏松，在灌浆压力作用下，伴随着出现较大的土体压缩变形，使裂缝加宽，吸浆量增大。这时，伴随灌浆量的增加，压力将逐步上升，应继续灌注到压力上升至设计压力或反复灌注到地层不吸浆为止。另一种情况是地层存在掏刷形成的空洞，这时应一直灌注到空洞填满为止。

在宽度不小于3厘米，长度不小于5厘米的可是裂缝出现，且裂缝有持续增长趋势时，先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间，若仍跑浆，在漏浆处钻浅孔注浆固结。

在注浆过程中，因故中断，按下述原则处理：及早恢复注浆，否则立即进行冲洗所钻注浆孔，而后恢复注浆。若无法冲洗，或冲洗无效，则进行扫孔，而后恢复注浆；恢复注浆后，如注入量与中断前相比减少很多，且较短时间停止吸浆，则应采取补救措施；对吸浆量大、注浆难以结束地段，采取低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆或掺加速凝剂等方式处理；注浆过程中，注浆压力或注入量突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的措施处理。

本申请中，方位用语“上”、“下”均以地层方位为参照。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于岩溶区的地基加固方法，其特征在于，包括：

步骤一，在桩基位置的外侧标定多个周向间隔的注浆孔位置，

步骤二，对注浆孔位置进行分组，

步骤三，依次在各组的注浆孔位置处进行加固操作，所述加固操作具有钻孔以形成注浆孔和向注浆孔内注浆。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤一中，6个周向均布的注浆孔的中心位置设置在距离桩径壁0.4-0.6米的外圆周上，并且在步骤二中，将互相对称的两个注浆孔位置设置为一组。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤三中，在所述注浆孔位置处采用潜孔钻机一次钻至孔底以形成注浆孔，优选地，注浆孔延伸到软弱夹层之下至少1米。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在第一组注浆孔位置处进行钻进的过程中，需要带用于防止垮塌的套管。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤三中，在由下到上的方向上，分段式向所述注浆孔内注浆。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在从下到上的方向上，相对应每段注浆的注浆压力依次减小。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤三中，在注浆过程中，当注浆压力到达预设压力，并且注浆量已经达到预设注浆量的百分之八十或之上停止注浆。

8.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤三中，在注浆过程中，当注浆量超过预设注浆量的百分之十后注浆压力未达到预设压力，要采取间歇式注浆方式。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤三中，采用水泥-水玻璃双液注浆。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，注浆液中水泥浆的水灰比0.6：1～1：1，

或/和水玻璃浓度为20～35°Bé，水泥浆与水玻璃体积比为1:1～5:1。