石质渠段溶洞处理措施研究

摘要：南水北调中线干线占线长，河北段主要是明渠输水，地质情况复杂，搞好渠道基础处理是保证工程质量的前提。本文就某项目石质渠段施工情况阐述了溶洞处理的方法。

关键词：渠道基础；石质渠段；处理措施

中图分类号：TV732文献标识码： A

1工程概况

该项目位于南水北调中线干线河北省元氏县境内，总干渠总长10.329m，

其中石渠段长度为550m。石渠段地质情况：基岩风化程度不均，一定规模构造发育，裂隙充填红粘土，局部岩体溶蚀现象严重。自2011年9月18日～11月30日，渠基开挖后，出露洞径1.0～6.0m溶洞13个，由于地下水埋深较深，溶洞内干燥无水。为保证工程的安全，需要根据溶洞分布的不同位置、不同规模，分别采取不同的处理措施。

2溶洞处理方法

2.1 施工工序

根据发现的溶洞情况及相关的设计文件，将溶洞分为2种情况处理，即：洞径、洞深小于2.0m和大于2.0m两种情况。

对于洞径、洞深小于2.0m的溶洞，分别采用三种处理方式：①直接坐浆砌筑浆砌石至混凝土基面；②直接回填C10混凝土至原设计渠坡的基面；③浆砌石坐浆砌筑至混凝土基面，砌筑过程中预留灌浆管，砌筑完毕后进行回填灌浆。

对于洞径、洞深大于2.0m的溶洞，采用向洞内投放碎石，粒径为5～20cm，然后在距离洞底1、3、5m等每间隔2m设一级灌浆管，每一级每根灌浆管控制2m2范围。对于预埋灌浆管的溶洞，在浆砌石砌筑结束后进行回填灌浆。

综上所述，溶洞处理方法共有4种，施工工序分别为：

①清理回填C10混凝土；②清理浆砌石坐浆砌筑；③清理浆砌石坐浆砌筑并预埋灌浆管回填灌浆；④清理投放碎石并分级预埋灌浆管浆砌石坐浆砌筑回填灌浆

2.2 具体处理措施

2.2.1回填C10混凝土

（1）将基槽内的杂物清理干净。

（2）依据试验室出具的配合比，进行混凝土拌制，由混凝土罐车运送至施工现场，采用人工溜槽下料至溶洞内。

（3）根据现场实际情况分层浇筑回填混凝土，随浇筑随振捣。每层下料30cm用50型振捣棒进行振捣密实，直至回填至设计位置。

2.2.2 砌筑浆砌石

（1）回填前将基槽内的杂物清理干净。

（2）砌石材质坚实新鲜，无风化剥落层或裂纹，石材表面无污垢、水锈等杂质。胶凝材料选用M7.5水泥砂浆砌筑，M10F100水泥砂浆勾平缝。

（3）砂浆胶凝材料采用400型搅拌机按照试验室出具的经监理工程师批准的配合比进行拌制。

（4）施工前在砌体外将石料上的泥垢冲洗干净，保持其表面湿润。

（5）砌筑时先在基础上铺一层厚度为3cm的水泥砂浆，水泥砂浆要饱满。然后将砌石的大面朝下，平整地放置在砂浆上，砌石摆放稳定，在摆放好位置后要适当摇动或者敲击，保证它的稳定性。

（6）砌石采用错缝砌筑，避免出现竖向通缝，且相互之间用砂浆填充密实。竖缝填塞砂浆后使用工具进行插捣保证砂浆的密实，插捣至表面泛浆为止。

（7）砌筑层时选择合适的石料，使砌石的上表面大致砌平，相邻的砌石块的高差小于20～30mm。

（8）砌石外露表面的砌缝处预留出4cm深的空隙，用M10F100水泥砂浆勾缝。

（9）砌体完成后12～18h之间开始洒水养护，养护时间为14d。

2.2.3 砌石并预埋灌浆管灌浆

（1）浆砌石砌筑方法同上。

（2）在砌石过程中，于溶洞中部预埋1根高压注浆管，灌浆管周围2cm范围内用砂浆填塞固定，注意保护灌浆管不损坏不移位。

2.2.4填碎石、砌石封堵并分级灌浆

（1）基面清理

人工配合机械清理洞内浮渣及孤石，清除的土渣运至洞口外集中堆放，用挖掘机挖装、自卸车运往指定弃渣场。

（2）投放碎石、分级埋灌浆管

投抛碎石粒径5～20cm，施工前将石料上的泥垢冲洗干净。采用装载机或挖掘机进行碎石投放，投放高度约1.0m时，预埋Ⅰ级灌浆管路，间距、排距约为1.4m，每根灌浆管控制范围2.0m2。人工配合挖掘机进行碎石投放铺筑，灌浆管周围采用人工码放石料。对于较深的溶洞，投放碎石高度达到3.0m、5.0m时，分别预埋Ⅱ级、Ⅲ级灌浆管路，间距、排距均为1.4m，每根灌浆管控制范围2.0m2。

（3）浆砌石

浆砌石砌筑方法同2.2.2节。

（4）回填灌浆

选取7#溶洞作为试验洞，进行灌浆试验，得出水泥浆搅拌时间、灌浆压力等适宜的施工参数，用于指导其它溶洞的灌浆施工；灌浆完毕后，进行灌浆质量检查，如不合格，在其它溶洞处理过程中，采取加密灌浆管等措施。

①灌浆设备：采用BW-150型注浆机，采用纯压式注浆，注浆系统中安装灌浆自动记录仪。在灌浆过程中，由自动记录仪完成数据采集与处理。

②灌浆材料及灌浆管：水泥采用PO.32.5普通硅酸盐水泥。灌浆管采用公称直径51mm的胶管。在一些溶洞分层填碎石的过程中，采用直径50PVC管袖阀管下到溶洞底面作为检查孔，在袖阀管的管壁上钻直径6@300的花眼作为出浆孔，外包橡皮箍作为单向阀。每个溶洞设置检查孔一个。

③制浆：制浆材料必须称量，称量误差要小于5%。水泥浆液的搅拌时间为4min。搅拌机械保证均匀、连续制浆。水泥浆自制备至用完的时间不能大于2h。

④灌浆：砌石及埋管验收合格、浆砌石强度达到75%后再进行灌浆。

孔内采用一次灌注法，按照先下层再上层、由洞内往洞外、先边缘后中间的顺序进行灌浆。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。灌浆水灰比采用2:1、1:1、0.8:1、0.5:1四个比级，开灌水灰比为2:1，最后一级为0.5:1，灌浆压力控制在0.2Mpa。

⑤灌浆结束标准：注入率小于1L/min，延续灌注30min即可结束该段灌浆。当长时间达不到结束标准时，报请监理工程师共同研究处理。

（5）灌浆质量检查

①灌浆结束7天后，对5#、8#、12#、13#溶洞进行灌浆质量检查，每个溶洞设1个检查孔。

②检查孔采用预埋袖阀管注浆法。向预埋的检查管内注入水灰比2:1的浆液，在规定的压力下，初始10min内注入量不超过10L，认为合格。若检查不合格，可将检查孔视为灌浆孔进行补强灌浆，之后再采取钻打检查孔并灌浆的方法进行检查。

3结语

本工程的溶洞通过采取以上处理措施，达到了预期的目的，处理后的溶洞在后续渠道混凝土衬砌施工中，无塌陷、断裂等质量问题发生，保证了施工质量，也为类似工程施工提供了参考经验。