劉炳船
某高速公路地處石灰?guī)r地帶,巖溶發(fā)育強(qiáng)烈,由于溶洞頂板脫落,導(dǎo)致地面塌陷、路堤失穩(wěn)滑移的現(xiàn)象,形成直徑約18米、深5米的塌陷區(qū),嚴(yán)重影響公路交通安全。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察和施工情況表明,場(chǎng)地地層巖性單一,上部主要由填筑土、淤泥組成,亞粘土呈透鏡體分布,下部為石灰?guī)r。地質(zhì)條件比較復(fù)雜,主要表現(xiàn)為淤泥深厚,溶洞和土洞發(fā)育,整個(gè)場(chǎng)地勘察、施工鉆孔39個(gè),其中見(jiàn)溶洞的鉆孔有17個(gè),鉆孔見(jiàn)洞率43.6%,屬溶洞強(qiáng)烈發(fā)育區(qū),其主要特點(diǎn)為:
2.1 溶洞的分布特征。根據(jù)揭露結(jié)果,場(chǎng)地溶洞呈帶狀分布,走向?yàn)闁|西向或北東向,中部、南部溶洞發(fā)育,中部溶洞規(guī)模較大。溶洞發(fā)育部位普遍較淺,溶洞頂板厚度小。
2.2 溶洞結(jié)構(gòu)特征。在有溶洞17個(gè)鉆孔,其中見(jiàn)單層溶洞有11個(gè)孔,占見(jiàn)洞鉆孔的64.7%,見(jiàn)二層溶洞者有6個(gè)孔,占見(jiàn)洞鉆孔的35.3%。場(chǎng)地內(nèi)所見(jiàn)溶洞中,單層溶洞高度小于等于3m者有14個(gè),占67%;3~5m 者有2個(gè),占10%;>3m 者有5個(gè),占23%,單個(gè)溶洞最大高度為10.6m。
2.3 溶洞中多為流塑狀粉質(zhì)粘土充填,個(gè)別被淤泥充填,原因是溶洞頂板脫落,形成土洞,上部的淤泥流進(jìn)溶洞中。充填物飽滿程度多數(shù)半充填至全充填,少數(shù)無(wú)充填。鉆孔施工時(shí),部分孔內(nèi)溶洞有漏水現(xiàn)象,也有部分鉆孔在基巖面上出現(xiàn)漏水現(xiàn)象,基巖面起伏大,其上均有較厚的流塑狀的淤泥,淤泥具有流變性和觸變性特點(diǎn)。
場(chǎng)地土洞、溶洞發(fā)育強(qiáng)烈,規(guī)模較大,高速公路交通流量大,通行壓力很大,處理方案必須是技術(shù)可行、安全可靠和工期快捷,設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注水泥砂漿的充填加固方案,布置4 排灌漿孔,其中兩排在邊坡上,兩排在坡底,間距為2米,其中灌漿鋼管留在孔內(nèi),對(duì)邊坡穩(wěn)定起著擋土作用。具體的設(shè)計(jì)情況如下:
3.1 鉆孔
鉆孔直徑為130mm,孔深以入完整巖石深度3m 為準(zhǔn)。鉆進(jìn)時(shí)及時(shí)記錄鉆進(jìn)情況,測(cè)量土洞、溶洞的埋深、大小及充填情況。
3.2 鋼花管
對(duì)于土洞或溶洞較大或多個(gè)串聯(lián)的溶洞,灌漿管采用規(guī)格為直徑為127mm 無(wú)縫鋼管,壁厚4.5mm,兩節(jié)鋼管采用10cm的螺紋套管連接,土洞或溶洞位置沿軸向每隔15cm 開(kāi)一對(duì)3cm 出漿口,梅花狀布置。對(duì)于土洞或溶洞較小或無(wú)溶洞的鉆孔,花管采用規(guī)格為直徑為110mmPVC 管,軸向每隔15cm 開(kāi)一對(duì)3cm 出漿口,梅花狀布置,用作排氣、排水孔。鉆孔完成后及時(shí)下入灌漿管,埋管時(shí)露出地面約20cm,管底至溶洞底約50cm的空隙。
3.3 灌漿材料及配合比
注漿材料為現(xiàn)場(chǎng)攪拌水泥砂漿或預(yù)拌的商品砂漿,水泥標(biāo)號(hào)為42.5#,細(xì)砂,其配合比 0.7~0.8:1:2(水:水泥:砂)。
3.4 灌漿
土洞或溶洞發(fā)育,灌漿量大,采用混凝土泵車(chē)進(jìn)行灌注,壓力一般為 1~3MPa。注漿過(guò)程中,如果發(fā)現(xiàn)周?chē)拢ǖ兀┟嬗忻皾{,則停止灌注,用水玻璃砂漿封堵后再進(jìn)行間歇性灌漿。
歐盟90%的天然氣依靠進(jìn)口,最早歐盟的天然氣運(yùn)營(yíng)模式是大型天然氣企業(yè)縱向一體化壟斷經(jīng)營(yíng),效率低下,各國(guó)之間市場(chǎng)分割嚴(yán)重,天然氣供應(yīng)經(jīng)常處于緊張狀態(tài)。
3.5 排氣孔
一個(gè)孔灌注時(shí),周?chē)目鬃鳛榕艢饪祝捎^察臨孔排氣、排水、排漿情況,判斷溶洞連通性、灌漿飽滿程度等,并可防止因灌漿壓力過(guò)大而導(dǎo)致地面隆起現(xiàn)象。
3.6 灌漿終止條件
a.注漿壓力達(dá)到3MPa 并穩(wěn)定時(shí);b.灌漿量小而灌漿壓力徒增并大于6MPa時(shí);c.周?chē)拢ǖ兀┟嬗蓄l繁冒漿,經(jīng)封堵后間歇性灌漿仍然冒漿;d.地面明顯隆起。
4.1 灌漿情況
本次溶洞灌漿的主要特點(diǎn):a.灌漿分布與灌漿量大小與鉆孔反映的溶洞區(qū)的分布和規(guī)?;鞠嘁恢?,灌漿主要集中在中部溶洞帶,中部核心塌陷區(qū)灌漿量達(dá)800m3,占本次灌漿量的60%。其次為南部溶洞帶,灌漿量約320m3。北部灌漿量較少??傋{量1349.5m3。b.場(chǎng)地內(nèi)巖溶普遍很發(fā)育,且?guī)r面、溶蝕面傾伏大,巖溶的形態(tài)及分布具有復(fù)雜性和隱蔽性的特點(diǎn),溶洞帶之間、溶洞之間連通性差別大,溶洞的充填程度不同,每孔的灌漿量千差萬(wàn)別,單孔注漿量10.5~220m3。出現(xiàn)個(gè)別鉆孔灌漿與鉆探揭示溶洞發(fā)育情況不一致情況。c.灌漿時(shí),臨孔冒水的現(xiàn)象較多,但冒砂漿情況極少,這說(shuō)明溶洞連通路徑較長(zhǎng),但連通通道小,水流通容易,但砂漿流動(dòng)易堵塞通道。隨者灌漿進(jìn)行,小通道被堵塞,冒水也逐步停止。
4.2 灌漿異常情況及采取的措施
4.2.2 施工過(guò)程出現(xiàn)過(guò)地表塌陷,地面隆起情況,但規(guī)模、范圍較小。施采取暫時(shí)停止灌漿,或變換灌漿孔,塌陷和隆起無(wú)繼續(xù)擴(kuò)展跡象,繼續(xù)灌漿。
4.3 監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)孔檢測(cè)情況
4.3.1 監(jiān)測(cè)情況
本項(xiàng)目從施工過(guò)程到施工后進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)手段主要采取水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)地面高程的變化和量測(cè)裂縫大小的變化兩種。從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)來(lái)看,施工時(shí)地表局部有隆起現(xiàn)象,工后不再出現(xiàn)塌陷,裂縫不擴(kuò)展,路堤穩(wěn)定,達(dá)到設(shè)計(jì)加固效果。
4.3.2 試驗(yàn)孔檢測(cè)情況
灌漿完成后進(jìn)行抽芯檢測(cè),試驗(yàn)布置鉆孔6個(gè)。從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看,有三個(gè)孔無(wú)溶洞,也無(wú)充填有砂漿;另外三個(gè)孔有土洞、溶洞,分別充填有一到三層砂漿,每層充填厚度為1.0~3.8m,水泥砂漿充填飽滿、膠結(jié)良好,抗壓強(qiáng)度代表值為9.81~16.0MPa,土洞、溶洞處理灌漿效果滿足設(shè)計(jì)要求。
5.1 灌漿效果
本次灌漿分布和灌漿量大小與鉆探及灌漿孔揭露的情況基本相吻合,灌漿量較大,灌漿壓力大,地表有隆起現(xiàn)象,工后監(jiān)測(cè)表明,沉降穩(wěn)定。鉆孔檢查情況表明,土洞、溶洞已被水泥砂漿充填,水泥砂漿充填分布基本與溶洞分布一致,南北兩端基巖面淺,中部凹陷成不規(guī)整溶槽,溶槽呈東西走向,水泥砂漿主要充填塌陷區(qū)中部和中部偏南的地段,漿液主要向東西擴(kuò)散,南北兩端灌漿量??;水泥砂漿充填飽滿,水泥漿膠結(jié)良好,抗壓強(qiáng)度較高。綜合上述情況,土洞、溶洞在灌漿處理后滿足設(shè)計(jì)要求,灌漿效果較明顯。
5.2 結(jié)論
土洞、溶洞處理一般優(yōu)先采用惰性材料、粗粒漿材,本次灌漿處理根據(jù)溶洞發(fā)育但充填物較多和邊坡的特點(diǎn),采用了流動(dòng)性和可灌性好的細(xì)粒漿材(水泥砂漿)和鋼花管灌漿技術(shù),技術(shù)上可行、可靠,相對(duì)純水泥漿來(lái)說(shuō)也是經(jīng)濟(jì)合理的,有一定推廣與應(yīng)用價(jià)值。
[1]地基處理手冊(cè)(2000年版)
[2]巖土工程治理手冊(cè)(林宗元,1993年第一版)
[3]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(廣東省標(biāo)準(zhǔn)2007版)