一種泥質灰巖地區溶洞處理方法與流程

本發明涉及土木工程，具體為一種泥質灰巖地區溶洞處理方法。

背景技術：

1、隨著城市化進程的加快，建筑物在各種復雜地質條件下的建設需求不斷增加。在泥質灰巖地區，由于巖層的特殊成分和地下水長期溶蝕作用，常常形成溶洞和裂隙，這種現象在巖溶地區尤為常見。為了解決地基穩定性問題，確保建筑物的安全性，工程界采用注漿加固、樁基加固的方法進行地基處理。

2、現有技術中，注漿加固方法主要通過在溶洞或裂隙中注入水泥漿液，以填充和加固地基中的空隙，增強其承載能力。樁基加固方法則是在地基中布置樁基，通過樁基的剛度和強度來支撐建筑物的荷載。這些方法在一些情況下能夠提供基本的地基加固效果，適用于某些簡單的地質條件。

3、然而，現有技術在處理泥質灰巖地區的溶洞和裂隙時仍然存在諸多問題。首先，傳統的注漿方法難以有效填充不規則的溶洞和裂隙，容易留下空隙，導致地基承載能力不足，影響地基的穩定性。其次，傳統的加固方法缺乏自動修復功能，當地基發生微裂縫時，無法及時修復，導致水分滲入和進一步的地基損壞，從而降低建筑物的使用壽命。此外，現有技術在施工過程中安全性和可靠性較低，施工質量難以完全保證，容易出現加固效果不理想的情況。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，本發明提供了一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，解決了現有技術中存在的地基承載能力不足、結構耐久性差，以及地基加固過程中安全性和可靠性不高的問題。

2、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，包括以下步驟：

3、步驟a：進行地質勘察，包括鉆孔勘察、地質雷達探測和標準貫入試驗，以確定溶洞的位置、形狀、大小和地質層特性；

4、步驟b：設計微樁布置方案，確定樁徑、樁長、樁距及樁型，并根據建筑荷載計算單樁承載力qs和總樁基數量npile，其中單樁承載力的計算公式為：

5、

6、其中，qs為單樁承載力，單位為kn；d為樁徑，單位為m；l為樁長，單位為m；fs為土層與樁側摩擦力，單位為kn/m2；fb為樁底阻力，單位為kn/m2；

7、步驟c：根據步驟a和步驟b的結果，在微樁施工位置鉆孔，并按設計深度打入樁基；

8、步驟d：在微樁間或溶洞區域鉆設注漿孔，注入自愈合材料漿液，其中漿液的配比為水泥：自愈合聚合物：細骨料：水＝1：0.05：2：0.4；

9、步驟e：采用無損檢測技術檢測自愈合材料的填充效果，并對地基進行長期監測。

10、優選的，所述步驟a的地質雷達探測中使用的雷達信號頻率為100mhz至400mhz，以適應不同深度的溶洞探測。

11、優選的，所述步驟b中微樁的樁距s根據公式

12、s＝3dto4d

13、確定，其中d為樁徑，單位為m。

14、優選的，所述自愈合材料漿液的注漿壓力pgrouting根據以下公式計算：

15、pgrouting＝γgrout×h+ploss

16、其中，pgrouting為注漿壓力，單位為pa；γgrout為漿液密度，單位為kg/m3；h為注漿深度，單位為m；ploss為系統壓力損失，單位為pa。

17、優選的，所述步驟c中的鉆孔深度超過溶洞底部2至5米，以確保樁端承載力的充分性。

18、優選的，所述步驟d中的自愈合材料漿液采用水泥基材料和超吸水性樹脂作為自愈合聚合物，自愈合聚合物的重量占比為總漿液重量的0.05。

19、優選的，所述步驟d中采用逐層回抽注漿管的方式，注漿管每回抽30厘米保持2-3分鐘，以確保漿液在孔內均勻分布。

20、優選的，所述步驟e中的長期監測包括安裝自動沉降儀和裂縫寬度計，對地基的沉降和裂縫發展情況進行實時監測，并記錄數據。

21、優選的，所述自動沉降儀的監測頻率為每月一次，裂縫寬度計的監測頻率為每周一次，以便及時發現和處理異常沉降或裂縫擴展。

22、優選的，所述步驟e的檢測中使用動態圓錐貫入儀檢測地基的壓實度，其貫入阻力r的計算公式為：

23、

24、其中，r為貫入阻力，單位為kpa；w為錘重，單位為kg；g為重力加速度，取值為9.81m/s2；h為錘擊高度，單位為m；δ為錐體貫入深度，單位為m。

25、本發明提供了一種泥質灰巖地區溶洞處理方法。具備以下有益效果：

26、1、本發明通過在泥質灰巖地區的溶洞區域布設微樁，并注入自愈合材料漿液，有效地增強了地基的整體承載能力和抗沉降能力，微樁布置在溶洞周圍，通過增加樁基數量和優化樁基布置，形成了一個強大的支撐系統，有效分散了地基上的荷載，減少了地基的應力集中，防止了因溶洞塌陷或地基不均勻沉降引起的建筑物變形和傾斜，自愈合材料注漿進一步填充了溶洞和周圍土層中的空隙，增強了土體的密實性，提升了地基的整體剛度和抗變形能力，從而大幅提高了地基的穩定性，確保了建筑物的安全性和耐久性。

27、2、本發明采用的自愈合材料漿液，具有獨特的自動修復功能，能夠在地基內部產生微裂縫時，自動釋放自愈合聚合物并填補裂縫，這一特性有效地防止了水分和其他腐蝕性物質通過裂縫滲入地基內部，避免了因水侵蝕導致的地基軟化和強度降低，隨著時間的推移，自愈合材料不斷發揮其修復作用，保持地基結構的完整性和穩固性，從而顯著延長了建筑物和基礎設施的使用壽命，減少了后期的維護和修復頻率，降低了長期運營成本。

28、3、本發明結合了詳細的地質勘察、科學的微樁設計與布置、先進的注漿技術以及嚴格的檢測和監測措施，通過精確的地質勘察，能夠全面了解溶洞的分布和地基土層的力學特性，確保微樁和注漿設計的合理性和有效性。微樁和自愈合材料的結合使用，不僅增強了地基的承載能力，還提供了應對突發地質災害的抗震性能，嚴格的施工過程和檢測手段，確保了每一個環節都符合設計標準，避免了施工質量問題，長期的監測機制則使得地基的變化情況可以被及時掌握，出現異常時能夠迅速采取補救措施，這些措施顯著提高了地基加固工程的安全性和可靠性，確保建筑物在各種復雜和極端條件下的穩定性和安全性。

技術特征：

1.一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述步驟a的地質雷達探測中使用的雷達信號頻率為100mhz至400mhz，以適應不同深度的溶洞探測。

3.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述步驟b中微樁的樁距s根據公式

4.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述自愈合材料漿液的注漿壓力pgrouting根據以下公式計算：

5.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述步驟c中的鉆孔深度超過溶洞底部2至5米，以確保樁端承載力的充分性。

6.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述步驟d中的自愈合材料漿液采用水泥基材料和超吸水性樹脂作為自愈合聚合物，自愈合聚合物的重量占比為總漿液重量的0.05。

7.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述步驟d中采用逐層回抽注漿管的方式，注漿管每回抽30厘米保持2-3分鐘，以確保漿液在孔內均勻分布。

8.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述步驟e中的長期監測包括安裝自動沉降儀和裂縫寬度計，對地基的沉降和裂縫發展情況進行實時監測，并記錄數據。

9.根據權利要求8所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述自動沉降儀的監測頻率為每月一次，裂縫寬度計的監測頻率為每周一次，以便及時發現和處理異常沉降或裂縫擴展。

10.根據權利要求1所述的一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，其特征在于，所述步驟e的檢測中使用動態圓錐貫入儀檢測地基的壓實度，其貫入阻力r的計算公式為：

技術總結
本發明涉及土木工程技術領域，公開了一種泥質灰巖地區溶洞處理方法，包括以下步驟：步驟A：進行地質勘察，包括鉆孔勘察、地質雷達探測和標準貫入試驗，以確定溶洞的位置、形狀、大小和地質層特性；步驟B：設計微樁布置方案，確定樁徑、樁長、樁距及樁型，并根據建筑荷載計算單樁承載力和總樁基數量，其中單樁承載力的計算公式為。通過在溶洞區域布設微樁并注入自愈合材料漿液，實現了地基的高穩定性、增強了承載能力和抗沉降能力，確保了建筑物的長期安全性和耐久性；通過采用自愈合材料及嚴格的施工檢測措施，實現了自動修復地基裂縫、延長了結構使用壽命，同時提高了地基加固工程的安全性和可靠性。

技術研發人員：鄒金杰,江新勇,吳金海,吳剛,徐昌興,龍琦,羅曉燕,唐屹,李德坤,周志明,方曉那,周思清,黃奇
受保護的技術使用者：中國電建集團江西省電力設計院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/31