TECHNOLOGY TREND
［摘要］石灰岩地区的工程建设中，经常遇到已发育形成或正在发育中的不良地质体，如土洞、溶洞和部分软土层，地基基础施工中首先 要处理的就是这些不良地质体，因此地基处理前的施工勘察非常必要，而勘察过程中对土、溶洞（软土）的地质特征的理解及鉴定判别是关键所在，解决好洞体平面位置的圈定，洞体深度、洞体处理体积这些问题后，就可以在后期的地基处理施工中做到有的放矢。［关键词］土（溶）洞的地质特征；判定标志；灌浆处理；施工技术参数广州石灰岩地区土（溶）洞的地质特征、判别标志 及灌浆处理的施工技术概述
邓广玉
（广州中煤江南基础工程公司，广东广州510000）
石灰岩地区的工程建设中，经常会遇到已发育形成或正在发育中的不良地质体，如土洞、溶洞和部分软土层（如淤泥质土体），地基基础施工中首先要处理的就是这些不良地质体，施工处理前提供的勘察资料（初勘、详勘、物探资料）因勘察钻孔、物探验证钻孔数量的有限性造成对不良地质体的分布、平面形态、体积的估算等不够全面，又因土、溶洞分布的变化性和无规律性，因此地基处理前的施工勘察非常必
要，而勘察过程中对土、溶洞（软土）的地质特征的理解及鉴定判别是关键所在，解决好洞体平面位置的圈定，洞体深度、洞体处理体积这些问题后，就可以在后期的地基处理施工中做到有的放矢。目前土(溶)洞的地基处理施工处理方法有很多，灌浆法就是其中之一，即通过先灌注低标号混凝土（或砂浆），再注入水泥浆以填充洞体顶板、底板处的薄弱环节以及灌注料盲区，使洞内空腔能填充密实，充填物与洞外介质固结成为一个整体。且具有一定的强度，切断洞体与地下水的联系，使其不再发育，也可通过对岩土交界面层处理，降低岩面土层与基岩水的互通性，降低土洞发生几率，减小水的流动性，同时提高该处地层的承载力。 1土（溶）洞的成因及地质特征1.1土、溶洞的成因
在可溶性岩层（灰岩）中，构造裂隙发育，地下水丰富，可溶性灰岩层受构造断裂、挤压裂隙的控制，加之受风化作用及地下水的侵蚀，溶蚀作用（侧蚀、下蚀作用），特别是下蚀作用的综合影响，导致岩层顶面起伏不平形成规模大小不一，形态各异的洞穴，发育形成溶洞。
由于地表水与地下水基岩裂隙水联系密切，加之受高倾角裂隙的影响，岩溶地下水的潜蚀作用，使之与灰岩直接接触的残积土层局部出现软化，吸蚀镂空，主要为向上扩展、再侧向扩展形成软弱地质体－土洞。溶洞与土洞的关系非常密切，一般灰岩内、岩面上先有了溶洞，在地下水的潜蚀作用下，上覆土层不断崩落，并发生不同程度的溶解，侧向扩展，形成土洞。岩溶发育的基本条件：一是具有可溶性岩层，二是具有溶蚀能力的流动的地下水。
1.2土、溶洞的分布层位、深度
溶洞主要分布在炭质页岩泥岩、炭质灰岩、灰岩内。土洞主要分布为：一是在第四系，残积层（粉质粘土以及粘土、砂层，Q el+dl ）、冲积层（粉质粘土以及粘土、砂层，Q al ）内；二是分布与于地下水位变化带（枯水期～降水期水位）的浅层土洞。
1.3土、溶洞的的形态、规模
溶洞土洞平面形态上有椭圆形、近圆形，以及长条形、不规则形态；剖面上呈透镜体状、椭圆形、近圆形，以及不规则形态等。
1.4洞体类型
土、溶洞按其充填类型可分为全充填、半充填和无充填。1.5充填物成分、颜
土、溶洞内的充填物来源于附近地层，即炭质页岩、泥岩、炭质灰岩、灰岩，和第四系残积层、冲积层；成分主要为粘土、粉质粘土，
淤泥、淤泥质土，中粗砂、砾砂、细砂、卵石，灰石碎块等。颜较为杂乱，褐黄、褐红~浅黄，黑~灰白等。
1.6充填物结构
充填物结构杂乱，分选性差。1.7与上下地层接触关系
半充填、无充填型溶洞、土洞与上覆地层无接触关系，即为空腔。全充填型溶洞、土洞与上覆地层有接触关系；半充填、全充填型溶洞、土洞与下伏地层为不整合接触关系（偶尔可见假整合接触关系）。
1.8工程性状
溶洞、土洞内的充填物，一般为流塑~软塑状，全充填型溶洞、土洞内的充填物可至可塑状。
2土（溶）洞的判别标志
上述的土、溶洞的成因及特征皆可在钻探施工、采取岩芯、岩土层的鉴定描述等过程中，作为对溶洞、土洞的判别标志，除此以外，还可依据以下标志进行判别：
1）岩土芯样是反映地质状况的重要依据，决定着对土（溶）洞鉴别的准确度。地基处理施工前的勘察钻孔要求在原勘察资料揭露洞体段全孔取芯，仔细观察洞内充填物岩芯的颜、泽、状态、包含物、杂质成分，认真辨别基岩顶面的溶、剥蚀痕迹、裂隙面、裂隙面充填物、基岩的完整性，以确保真实反映不良地质体的实际情况。
2）钻探至存在溶洞、土洞的位置，孔内漏水，进尺加快，并拌有掉钻、滑钻现象；岩芯采取率低。
3）除部分全充填型土、溶洞内的充填物可至可塑状，大部分洞内充填物标贯击数约为1~3击。
4）与该区域内其他钻孔的钻探施工、岩芯、岩土层的描述，以及剖面图进行对比分析。
5）结合物探手段时在高密度电阻率剖面上，土洞异常所部位，反映灰岩的电性等值线出现凹陷，覆盖层电性等值线出现扭曲、唇形张口或低阻封闭圈。
3灌注低标号混凝土（或砂浆）的施工技术3.1处理洞体类型
洞体体积较大，填充量大，洞高一般大于2米的无充填、半充填洞体。
3.2施工技术参数
1）钻孔布置：4m ×4m （或3m ×3m ）正方形布置；2）孔径：130mm ；3）孔深：至洞体底板；
4）配合比：低标号混凝土参考配合比为：
水泥∶粉煤灰∶砂∶石粉∶水=1∶0.55∶4.05∶4.14∶1.09；砂浆参考配合比为∶水泥∶砂∶粉煤灰∶水=1∶7.1∶0.56∶1.34；5）灌浆设备：混凝土高压输送泵，滚桶式混凝土搅拌机；6）注浆压力：6~10Mpa ； 7）泵送充填料量：混合料按配合比计量配制后灌入，保证混合均
工程技术
115
2009年7月(上
)
（上接第114页
）巷布置尾轮、导向轮和手动葫芦。绞车牵引的钢丝绳分两段，与煤壁接触段称锯绳段，锯绳上安装截齿，在上下两巷中运行的钢丝绳称牵引绳，锯绳在绞车牵引下沿工作面煤壁做往复运动，锯齿在煤壁上拉出两条沟槽，一次锯深约0.2m 。随着沟槽加深，沟槽两帮的煤在矿山压力作用下自行破碎脱落，并沿工作面下滑，经溜煤眼滑到运输平巷的运输机上外运。采过后的空间不支护，工作面沿走向每推进15m ，留2~3m 宽的煤柱支撑顶板，并将正在工作的空间同采空区隔开。因此，在工作面前方每隔15m 预先要掘好一个切割眼。
采用这种采煤法，工人不进入工作面，在平巷中操纵绞车，支移立柱，通过手动葫芦移动绞车、尾轮和拉紧锯绳等。因此，减轻了工人的劳动强度，节约了坑木，提高了劳动效率。该采煤方法适用于顶底板坚硬、完整、稳定性好，煤质松软、不粘顶、不含夹石层的急倾斜煤层。薄煤层开采机械化程度低。开采具有采高低、工作面条件差、设备移动困难、掘进率高、工作面接替困难。长壁机械化工作面投入产出比
高，单产、经济效益低，主要以炮采和机采为主。薄煤层机械化开采的工艺主要有：长壁式开采、螺旋钻机开采、连续采煤机房柱式开采、急倾斜煤层钢丝锯开采等方式。
作者简介：郭长龙，男，汉族，1971年生，七台河人，毕业于黑龙江科技学院采矿专业，讲师，从事采矿教学与研究。
［参考文献］
[1]朱银昌等.难采复杂煤层的开采.北京：世界图书出版社,1998.
[2]张荣立等.采矿工程设计手册.北京：煤炭工业出版社,1997.
[3]沈光寒等.矿井特殊开采的理论与实践.北京：煤炭工业出版社,1998.
匀。应根据洞体的充填情况确定，以充填密实，并对洞体内原有充填物有一定的加固效果为原则。在8~10Mpa 左右的压力下，保证地面不产生裂缝和抬升，注不进为止。
8）刚开始注入混合料时，应有其它钻孔作为排水、气、泥浆的泄压孔，不允许单孔注入。混凝土泵的灌注工作应连续进行。
9）在施工范围内的地表应设置观测点，数量根据洞体平面位置大小而定，一般3～5个，测量地面的沉降，其最大抬升值不得超过设计值。施工时密切注意周围已建好的建筑物的变化情况。
3.3混合料灌注量
对于无充填类型洞体，混合料的灌注量约为处理洞体体积的95%～100%；对于半充填类型洞体，混合料的灌注量约为处理洞体体积的50%～80%。
4花管注水泥浆浆液的施工技术4.1处理洞体类型
1）全充填的洞体或灌注低标号混凝土（或砂浆）达7天后的无充填、半充填的洞体；采用袖阀管注浆法，袖阀管注浆法其适应性强，能进行定深、定量、分序、分段、间歇、重复注浆，集中了劈裂注浆法、压（挤）密注浆法与渗入注浆法的优点。浆液配置∶水灰比=0.5∶1～1∶1。
2）洞体体积较小，填充量小，洞高一般小于2米的无充填、半充填洞体；采用花管注水泥砂浆法，水泥砂浆配置∶水泥∶砂=1∶1，水灰比为0.8。
3）对于在溶土洞较大需要限制浆液扩散范围时，应考虑采用双液浆，以控制浆量。水玻璃：模数m=2.4～3.4，浓度Be=30～40；双液浆混合后，现场试验失去可泵性的时间为60秒。具体用量可根据实际情况进行调整。
4.2施工技术参数
1）钻孔布置：2m ×2m 正方形布置；2）孔径：91mm~110mm ；孔深：至洞体底板；3）注浆设备：水泥浆液为立式（或卧式）水泥搅拌机、BW150泵；水泥砂浆为立式搅拌机、
BWS200/10型水泥砂浆泵；4）注浆压力：0.2~0.6Mpa ；一序孔为0.2～0.3Mpa ，二序孔为0.3～0.4Mpa ，三序孔为0.4～0.6Mpa 。注浆次数2～3次。5）注浆速度：洞体底部和顶部注浆速度宜为15~20L/min ，其它位置宜20~30L/min 。浆体应按照试验确定的配合比，经计量后用搅拌机充分搅拌均匀。并应在注浆过程中不停缓慢搅拌。6）终灌标准：在0.2~0.6Mpa 压力下，吸浆量<1~2L/min 稳压15min 后终注（主要在后序孔中）。7）施工时，应采取分序孔的注浆方式（具体见下图），先外围后内部，先下后上的注浆施工方法。先注加固体底板低的孔，后注较高的孔；加固土体底板水平时，内部注浆孔应分序隔孔跳注。若处理体为盆状构造则采用先进行中心注浆。注浆压力从低到高，必须间歇、反复多次压浆。任一钻孔注浆时，应将其相邻孔作为观测孔，观察孔内排气、排水、冒浆等情况，并做好详细记录，以确定浆液扩散情况。注浆施工时，应在每一个洞体地表设置3～5个水准观测点进行监测，不允许地面产生裂缝和抬升情况。一旦发现地面有产生裂缝和抬升倾向，必须及时调整注浆压力和注浆量
。
“分序”注浆施工顺序示意图
5水泥浆浆液注入量
对于全充填类型洞体，水泥浆液的注入量约为处理洞体体积的25%～30%；对于灌注低标号混凝土（或砂浆）后的无充填、半充填洞体，水泥浆液的注入量约为处理洞体体积的15%。
116
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议