覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法技术

本发明专利技术公开了一种覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法，通过包围式逐层动态注浆方法，在建筑物地基外延1‑3米的水平范围以及岩石与土层接触面上下2‑4米范围内灌浆，充填所有土洞、溶沟、溶槽，对于贯穿基岩顶板的溶洞采用速凝胶凝材料封堵，以此形成一层稳定的持力层。本发明专利技术通过灌浆在岩土交界面处形成一层承载力显著提高的持力层，并充填交界面附近所有土洞、浅部溶洞、溶沟和溶槽，阻断岩溶向上部土层地基发育的通道。在实际工程中还可以减少浆液用量，缩短工期，降低工程造价，十分适用于覆盖型岩溶发育区的地基处理工程。

【技术实现步骤摘要】
覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法
本专利技术涉及建筑工程领域，具体涉及一种覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法。
技术介绍
岩溶地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀作用等所形成的地表和地下形态的总称。按照出露条件分为裸露型岩溶、覆盖型岩溶、埋藏式岩溶，覆盖型岩溶是指松散堆积物覆盖下发育的岩溶。我国的可溶性碳酸盐岩分布面积达3.44×106Km2,占国土面积的1/3以上,其中碳酸盐岩出露面积约91万km2，分布广、面积大。主要分布在广西、贵州、云南和广东,是世界上最大的岩溶区之一。岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏.随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，岩溶地基问题成为工程建设中的突出问题,加强岩溶地基稳定性分析评价,采用合理、经济的地基处理措施,有着重大的技术价值和经济意义。目前，对于岩溶发育区的地基进行灌浆处理时，一般通过高压注浆方式填充基础以下土层内所有土洞及基岩下的溶洞，不仅浆液使用量过大，破坏土体本身的本构结构，而且并未从根本上解决岩溶继续发育的问题。本专利技术能有效减少浆液使用量，显著提高地基承载力，并能够从根本上解决土洞、溶洞继续向地基发育从而危害建筑物安全的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法，不仅减少了浆液用量，缩短工期，降低工程造价，而且从根本上解决了溶洞、土洞向上发育的可能性。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法，通过包围式逐层动态注浆方法，在建筑物地基外延1-3米的水平范围以及岩石与土层接触面上下2-4米范围内灌浆，充填所有土洞、溶沟、溶槽，对于贯穿基岩顶板的溶洞采用速凝胶凝材料封堵，以此形成一层稳定的持力层；具体包括如下步骤：S1、对拟建地区进行地质勘察1)采用钻探方式对拟建地区存在的不良地质、地基稳定性、地下水等参数进行地质勘察；2)结合钻探结果查明拟建范围内岩溶发育范围、岩溶发育的规模，及其在横向和纵向的展布情况，对钻孔勘察结果进行补充。3)结合钻探与物探结果，确定拟建区域内岩溶发育状况，顶板岩体产状、埋藏厚度、裂隙状况等。S2、灌浆方案设计1)灌浆范围。接触面灌浆法不同于传统灌浆方法，其灌浆范围的确定是本专利技术的重要内容，应严格根据勘探结果确定灌浆范围。一般灌浆水平范围为建筑区域外延1-3米的范围，竖直范围为岩土接触面上下2-4米的范围。2)灌浆压力。岩溶地区灌浆，灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素。确定灌浆压力的方式可通过下式或现场试验两种方式来确定灌浆压力。p＝p0+mh(1)式中：p0为基岩表层段允许灌浆压力(单位MPa)，在岩溶地区，一般取0.3-0.5；m为基岩每加深1m可增加的压力(单位MPa)，在岩溶地区，一般取0.2-0.5；h为灌浆段深度(单位m)。3)灌浆材料。灌浆材料一般为水泥浆液或具有胶凝性质的化学材料，对于普遍采用的水泥浆液，需对浆液水灰比进行确定。浆液水灰比比级的选定主要取决于灌浆区域内岩溶发育状况等地质条件，并参照现场灌浆试验和室内浆液性能的试验成果等，进行综合考虑。目前常用水灰比8:1、5:1、2:1、1:1、0.8:1、0.7:1、0.6:1、0.5:1等8级水灰比。4)灌浆孔布置。孔距与排距的布置应当使相邻孔的有效充填范围能彼此衔接起来，既不遗留大裂隙，又不使搭接重叠的部分太多。注浆口采用多排行列式布置，以利于后期包围式逐层动态注浆法的施工。S3、包围式逐层动态注浆注浆采用包围式逐层动态注浆法，注浆工艺采用袖阀管法注浆，通过袖阀管，在注浆区域内注浆。包围式逐层动态注浆法是首先在最外一排进行注浆，形成一个封闭圈，然后以隔孔跳灌的方式逐排由外向内推进。并且在注浆过程中实施动态施工，边施工边检测，根据探测结果随时调整灌浆压力、浆液浓度、孔距排距等施工参数。对于贯穿基岩顶板的溶洞可利用速凝水泥膏浆等速凝材料的速凝性、抗冲刷性、特殊的流动扩散性先对溶洞进行初步封堵，再灌注普通水泥砂浆进行补强防渗灌浆，以此快速有效的封堵贯穿基岩顶板的溶洞。S4、灌浆效果检测灌浆完成后可采用检查孔法、标准贯入试验法、平板荷载实验法、基础沉降检测法等方法对灌浆效果进行检测。本专利技术具有以下有益效果：相对于目前的地基灌浆处理方式能有效减少浆液使用量，缩短工期，减少工程投资，提高地基承载力，并能够阻止地基区域内产生新的溶洞、土洞。进而从根本上解决了岩溶发育区土洞、溶洞对建筑物长期运行造成的安全隐患问题。附图说明图1为本专利技术实施例岩土接触面灌浆方法示意图。图中：1为地面线，2为上部土层，3为灌浆范围，4为基岩，5为注浆管，6为土洞，7为基岩与上部土层接触面，8为溶洞。图2为本专利技术的工艺流程图。图3为高密度电阻率法2号线结果图。图4为建筑物沉降曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例山东农业大学南校区公寓楼为Y字形公寓楼，地上11层，地下1层，剪力墙结构。筏板基础，筏板厚度900mm，基础埋深4.5m。总建筑面积为26560.80m2。工程重要性等级为二级，场地等级为三级，地基等级为二级。按照以下方式对地基进行灌浆处理：1、结合拟建场区附近有关地层资料，通过XY-100型油压钻机钻探取芯。勘探结果为：钻孔见洞隙率33％，线岩溶率7.2％，共16处溶(土)洞，无充填的有5处，占总数的31.25％；半充填的有3处，占总数的18.75％，洞高度0.1～3.6m，充填物为硬塑～可塑状黏土，部分为中砂或岩石碎块。2、采用高密度电阻率法对岩溶发育区进行重点勘察，发现拟建公寓横跨三个岩溶发育带，其中2号线以32号电极与33号电极中点为中心十余米的范围内的岩溶带为深层(15m-20m)岩溶，其余岩溶带为浅层(10-15m)岩溶，见图3。3、综合分析钻探与物探结果表明：拟建区域溶洞、土洞大部分发育在基岩表层附近，且溶洞分布于基岩面下3m以内，溶洞顶部大部分存在厚度不等的岩石顶板，顶板存在一定程度的溶沟溶槽，基岩上部均覆盖厚度不等的土层。岩溶发育程度为中等发育。4、由勘探结果设计基础外延2m的区域作为平面注浆范围，竖向注浆范围为基岩面上下3m；灌浆材料为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为0.6∶1～1∶1，先稀后稠；注浆压力一般不小于0.1～0.3MPa，在岩土界面附近，逐步增加至0.3～0.6MPa；注浆孔采用行列式布置，间距为2m。总共布置注浆孔385个。5、注浆时采用包围式逐层动态注浆法，注浆工艺采用袖阀管法注浆。先灌注最外一排，形成一个封闭圈，然后以隔孔跳灌的方式逐排由外向内推进，并且在注浆过程中实施动态施工，边施工边检测，当发现有漏水重、掉钻、单孔注浆量较大时，应在该孔四周加密注浆孔。当注浆达到下列标准之一时，可结束该孔注浆：(1)在终注压力下连续注浆10min的注入率不大于5L/min时，可终止注浆。(2)冒浆点已出注浆范围外3～5m时。(3)注浆钻孔基岩完整，或多次注浆，孔口压力超过1.5MPa。(4)单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时。6、此次灌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法，其特征在于：通过包围式逐层动态注浆方法，在建筑物地基外延1‑3米的水平范围以及岩石与土层接触面上下2‑4米范围内灌浆，充填所有土洞、溶沟、溶槽，对于贯穿基岩顶板的溶洞采用速凝胶凝材料封堵，以此形成一层稳定的持力层。

【技术特征摘要】
1.覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法，其特征在于：通过包围式逐层动态注浆方法，在建筑物地基外延1-3米的水平范围以及岩石与土层接触面上下2-4米范围内灌浆，充填所有土洞、溶沟、溶槽，对于贯穿基岩顶板的溶洞采用速凝胶凝材料封堵，以此形成一层稳定的持力层。2.如权利要求1所述的覆盖型岩溶发育区岩石与土层接触面灌浆方法，其特征在于：具体包括如下步骤：S1、对拟建地区进行地质勘察S11、采用钻探方式对拟建地区存在的不良地质、地基稳定性、地下水参数进行地质勘察；S12、结合钻探结果查明拟建范围内岩溶发育范围、岩溶发育的规模，及其在横向和纵向的展布情况，对钻孔勘察结果进行补充；S13、结合钻探与物探结果，确定拟建区域内岩溶发育状况，顶板岩体产状、埋藏厚度、裂隙状况；S2、灌浆方案设计1)灌浆范围根据勘探结果确定灌浆范围，其中，灌浆水平范围为建筑区域外延1-3米的范围，竖直范围为岩土接触面上下2-4米的范围；2)灌浆压力通过以下公式确定灌浆压力：p＝p0+mh(1)式中：p0为基岩表层段允...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘经强，石亮，张健，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37