浅谈岩溶处理中的灌浆技术应用与效果评估

摘要：本文深入探讨岩溶处理中的灌浆技术，全面阐述其应用方式、在岩溶处理中的关键作用以及科学有效的效果评估要点。通过对灌浆技术原理、类型、施工流程及效果评估方法等多方面的分析，旨在为岩溶地区工程建设提供全面且具有实践指导意义的技术参考，推动灌浆技术在岩溶处理领域的进一步发展与应用。

关键词：岩溶处理；灌浆技术；效果评估；应用

1引言

1.1 研究背景与意义

岩溶地区遍布全球，我国也有不少区域存在岩溶地质。这里地质条件复杂，溶洞、溶蚀裂隙、土洞等不良地质现象频发，给工程建设带来地基沉降不均、建筑物失稳、地下工程涌水等难题，严重威胁工程安全。

灌浆技术能填充、加固岩溶地质，提升岩土体力学性能与稳定性，是有效的岩溶处理手段。在岩溶地区的道路、桥梁、建筑、水利水电等工程里，灌浆技术保障工程质量、降低风险，意义重大。

1.2 研究目的

本文深入分析灌浆技术在岩溶处理中的应用，阐述其原理、类型与应用流程，构建科学的效果评估体系。通过研究，总结应用经验与问题，为岩溶地区工程建设提供技术支撑与决策依据，推动灌浆技术在该领域创新发展。

2灌浆技术原理及类型

2.1 灌浆技术基本原理

灌浆技术是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液注入到岩土体的孔隙、裂隙或空洞中，浆液在一定压力作用下扩散、填充，经过物理化学反应后硬化，从而达到加固岩土体、改善岩土体物理力学性质的目的。

在岩溶处理中，灌浆的主要作用包括：填充作用，将溶洞、溶蚀裂隙等空间填充密实，消除空洞隐患；加固作用，提高岩土体的强度和稳定性，增强其承载能力；堵水作用，截断地下水的通道，防止涌水、渗漏等问题。

2.2 常见灌浆技术类型

水泥灌浆：水泥灌浆是以水泥为主要材料，加入适量的水和外加剂制成浆液进行灌浆。水泥灌浆材料来源广泛、成本较低、结石体强度高、耐久性好，是最常用的灌浆材料之一。适用于处理较大的溶洞、溶蚀裂隙以及对强度要求较高的地基加固工程。

化学灌浆：化学灌浆是采用化学材料配制成的浆液进行灌浆。常见的化学灌浆材料有环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸盐等。化学灌浆材料具有可灌性好、凝结时间可控、结石体强度高、抗渗性强等优点，适用于处理细微裂隙、对防渗要求较高的工程以及一些特殊地质条件下的岩溶处理。

黏土灌浆：黏土灌浆是以黏土为主要原料，加入适量的水泥、水和外加剂制成浆液。黏土灌浆材料成本低、来源广，但结石体强度相对较低，主要用于对强度要求不高的临时性工程或作为辅助灌浆材料。

3灌浆技术在岩溶处理中的应用

3.1 岩溶地质勘察与灌浆方案制定

岩溶地质勘察：在进行灌浆施工前，必须进行详细的岩溶地质勘察。勘察内容包括岩溶的分布范围、形态、规模、发育程度、地下水情况等。常用的勘察方法有地质测绘、钻探、物探等。地质测绘通过对地表岩溶现象的观察和测量，初步了解岩溶的分布规律；钻探是获取地下地质信息的直接手段，通过钻孔取芯可以直观地了解岩溶的具体情况；物探方法如地质雷达、瞬变电磁法等，可以快速、大面积地探测岩溶的分布，为钻探提供指导。

灌浆方案制定：根据岩溶地质勘察结果，制定合理的灌浆方案。灌浆方案主要包括以下内容，布孔设计，根据岩溶的分布范围和形态，合理确定灌浆孔的位置、间距和深度。布孔应遵循均匀分布、重点加强的原则，确保浆液能够充分填充岩溶空间。灌浆材料选择，根据岩溶的特点和工程要求，选择合适的灌浆材料。对于大溶洞、强透水层，可选用水泥灌浆；对于细微裂隙、防渗要求高的部位，可选用化学灌浆；对于一般性的岩溶处理，可采用水泥黏土灌浆。灌浆压力确定，灌浆压力是保证灌浆效果的关键参数之一。灌浆压力应根据地质条件、灌浆材料、灌浆孔深度等因素综合确定。一般来说，在保证浆液能够顺利注入且不引起地面抬动等不良现象的前提下，尽量提高灌浆压力，以增加浆液的扩散范围和结石体的密实度。

3.2 灌浆施工流程与要点

钻孔：在施工阶段，严格按照设计要求展开钻孔作业。钻孔进程中，垂直度与深度的精准控制至关重要，需借助专业的测量仪器，如电子测斜仪实时监测钻孔垂直度，每钻进一定深度便进行测量记录，确保钻孔偏差控制在极小范围内，以保证钻孔位置精准无误，为后续灌浆施工奠定坚实基础。针对岩溶地区复杂的地质条件，钻孔时要尤为警惕卡钻、塌孔等突发状况。施工团队需提前制定应急预案，准备好如优质泥浆、套管等应急材料。一旦出现异常，能够迅速采取措施，如及时调整泥浆比重、下入套管护壁等，避免事故扩大。当钻孔遭遇溶洞时，更要全面、细致地记录溶洞的各项关键信息。利用孔内摄像设备，清晰拍摄溶洞的形态，精准测量溶洞的位置、大小尺寸，仔细分析溶洞内填充物的成分、性质等，为后续灌浆方案的优化调整提供详实可靠的数据支撑。

制浆：根据前期通过严谨试验与论证选定的灌浆材料和配合比开展制浆工作。在制浆过程中，材料用量的把控需精确到极小误差范围，搅拌时间则依据不同材料特性设定严格标准，以此确保浆液的质量均匀稳定。以水泥浆为例，在水泥投入搅拌设备前，需仔细检查水泥状态，防止水泥因受潮等因素结块，若有结块现象必须提前进行处理，否则会严重影响水泥浆的性能与均匀度 。而对于化学浆液，其配制过程更为复杂，要严格按照规定的顺序和方法进行操作，先添加何种试剂、后添加何种试剂，以及搅拌的速度、时间间隔等都有着明确要求，只有这样才能确保化学反应充分，使化学浆液达到预期的性能指标，满足后续灌浆施工的实际需求。

灌浆：灌浆是整个施工过程的关键环节。灌浆时要按照设计的灌浆压力和灌浆量进行控制。一般采用分段灌浆的方法，将灌浆孔分为若干段，逐段进行灌浆。在灌浆过程中，要密切观察灌浆压力、灌浆量、地面变形等情况，及时调整灌浆参数。如果发现灌浆压力突然下降、灌浆量突然增大等异常情况，要及时分析原因并采取相应的措施。

封孔：灌浆结束后，要对灌浆孔进行封孔处理。封孔的目的是防止地下水渗入和保证灌浆效果的长期稳定性。封孔材料一般采用水泥浆或水泥砂浆，封孔方法有全孔灌浆封孔、分段灌浆封孔等。封孔时要确保封孔材料填充密实，封孔高度符合设计要求。

4岩溶处理中灌浆效果评估方法

4.1 直观检测方法

钻孔取芯：钻孔取芯是在岩溶处理灌浆技术效果评估中极为直观且常用的检测方法之一。在具体操作时，技术人员会运用专业的钻孔设备，在精心规划的灌浆区域内精准钻孔，随后取出岩芯样本。通过对芯样的细致观察与分析，能够获取多方面关键信息，以此判断灌浆效果。重点观察芯样中浆液的填充情况，若浆液均匀且饱满地分布在芯样孔隙中，这意味着灌浆材料成功地渗透到目标区域；同时，对结石体的强度和完整性进行评估，借助专业的力学测试设备检测结石体强度，若强度达到或超过预期设计标准，且在外观上无明显裂隙、质地均匀致密，这便有力地表明灌浆效果良好，灌浆材料与周围岩体充分结合，形成了稳定坚固的结构体。反之，若芯样中浆液填充稀疏，存在较多未被填充的孔隙，结石体强度低于标准值，并且出现明显的裂隙甚至破碎情况，则说明灌浆效果不理想，可能存在灌浆压力不足、浆液配比不当或施工工艺存在缺陷等问题，需要进一步分析原因并采取针对性措施进行改进。

开挖检查：在施工现场条件允许且安全措施完备的情况下，可采用科学合理的施工工艺，对灌浆区域进行精心的局部开挖检查。在开挖过程中，运用专业的测量工具和记录手段，详细记录开挖的位置、深度以及范围等关键信息。开挖完成后，直接对溶洞、溶蚀裂隙等关键部位展开细致入微的观察，仔细查看填充物的密实程度、分布均匀性以及与周边岩土体的粘结情况，以此评估填充效果。同时，通过现场的简易测试和直观判断，检查加固后的效果，确认灌浆后的岩土体在强度、稳定性等方面是否达到设计所规定的各项要求，为后续工程的顺利推进提供可靠依据。

4.2 物理检测方法

地质雷达检测：地质雷达利用高频电磁波在地下介质中的传播特性，探测地下地质结构和异常体。通过对灌浆前后地质雷达图像的对比分析，可以了解浆液的扩散范围和填充效果，判断灌浆后岩溶地质体的均匀性和完整性。

瞬变电磁法检测：瞬变电磁法通过向地下发射脉冲磁场，观测二次感应电磁场的变化来探测地下地质体的电性特征。在岩溶处理中，可利用瞬变电磁法检测灌浆后岩土体的电阻率变化，判断浆液的填充情况和防渗效果。

4.3 力学性能检测方法

现场载荷试验：现场载荷试验是检测灌浆后岩土体力学强度的直接方法。通过在灌浆区域内进行平板载荷试验、旁压试验等，测定岩土体的承载力、变形模量等力学参数，与灌浆前的参数进行对比，评估灌浆对岩土体力学性能的改善效果。

室内试验：采集灌浆后的岩土体样品进行室内试验，如抗压强度试验、抗剪强度试验、渗透试验等，测定岩土体的各项物理力学指标，分析灌浆对岩土体性质的影响。

5影响灌浆效果的因素分析

5.1 地质条件因素

岩溶形态与规模：岩溶的形态和规模对灌浆效果有显著影响。对于大溶洞，由于空间较大，浆液容易扩散不均匀，可能存在局部填充不密实的情况；对于细小的溶蚀裂隙，浆液的可灌性较差，难以达到理想的填充效果。

地下水情况：地下水的存在会对灌浆效果产生多方面的影响。地下水的流动会稀释浆液，降低浆液的浓度和胶凝性能；在强透水地层中，浆液可能会被地下水迅速冲走，无法在预定位置凝固；地下水还可能导致灌浆材料的化学反应不完全，影响结石体的强度和耐久性。

5.2 施工工艺因素

灌浆压力：在岩溶处理的灌浆施工过程中，灌浆压力的精准把控至关重要。若灌浆压力过小，浆液的流动性与扩散能力便会受到极大限制，难以充分地在岩溶区域内扩散开来，如此一来，便无法有效填充复杂多变的岩溶空间，导致灌浆处理效果大打折扣，无法满足工程对于岩溶稳固性的要求。而当灌浆压力过大时，情况同样不容乐观。一方面，过高的压力极有可能引发地面抬动现象，使原本稳定的地面结构遭到破坏；另一方面，还可能致使岩体破裂，破坏岩体的整体性与稳定性。不仅如此，过大的灌浆压力还会在无形中增加施工成本，例如需要配备更高性能的灌浆设备，消耗更多的能源等。同时，也会显著提升施工过程中的安全风险，给现场施工人员的生命安全带来潜在威胁 。

灌浆量：在岩溶处理的灌浆作业过程中，灌浆量的精准把控至关重要。若灌浆量不足，岩溶空洞和裂隙无法被完全填充，使得后续工程面临潜在的安全隐患，例如地基的稳定性难以保障，可能在建筑荷载作用下发生不均匀沉降，进而影响建筑结构的完整性。相反，倘若灌浆量过大，这不仅会造成灌浆材料的大量浪费，无端增加工程成本，还可能引发一系列其他问题，诸如浆液的过度扩散导致周边土体的物理力学性质发生改变，甚至可能引起相邻建筑基础的位移或变形。所以，合理的灌浆量应依据岩溶的实际发育规模、空洞大小、裂隙宽度及走向等详细情况，同时结合设计要求，运用科学的计算方法进行精确计算，并在施工过程中借助先进的监测设备和严格的质量管控措施来实现精准控制，从而确保灌浆作业既满足工程质量需求，又具备良好的经济性和安全性。

浆液配合比：浆液配合比在整个灌浆施工过程中起着举足轻重的作用，它直接且深度地影响着浆液的性能表现以及最终的灌浆效果。在实际的岩溶处理工程里，所采用的灌浆材料丰富多样，诸如水泥、化学浆液等，而不同的灌浆材料搭配各异的配合比，会使得浆液在流动性、凝结时间、结石体强度等关键性能指标上呈现出显著差异。例如，当水泥与水的比例调配不当时，就可能致使浆液过于浓稠，流动性欠佳，难以顺利地在岩溶裂隙中渗透扩散，即出现可灌性差的问题；反之，若比例失调导致浆液过稀，又会延长其凝结时间，在岩溶环境中易被地下水稀释冲走，无法有效填充裂隙形成稳固的结石体。另外，若配合比设计不合理，还可能造成凝结时间过短，使得浆液在尚未充分填充目标区域时就已凝固，影响灌浆的完整性；而结石体强度不足更是严重影响灌浆工程的质量与耐久性，难以达到预期的加固、防渗等目的。

6结语

本文全面阐述了岩溶处理中的灌浆技术，从原理、类型入手，详述其在岩溶处理中的应用流程，如地质勘察、方案制定及施工流程等；还构建了涵盖直观、物理及力学性能检测的效果评估体系，剖析了影响灌浆效果的地质与施工工艺因素。研究表明，合理选用灌浆技术类型与施工参数，能有效改善岩溶地质条件，提升工程安全性与稳定性。

展望未来，随着岩溶地区工程建设发展，对灌浆技术要求日益增高。技术研发上，需开发新型灌浆材料，提升性能与适应性，研究先进工艺及设备，提高施工效率与质量；应用层面，应加强多学科交叉融合，解决复杂地质难题，探索与其他处理方法的联合应用，完善技术体系，同时强化对灌浆效果长期稳定性研究，建立长期监测机制，保障工程长期安全运行。

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作者简介：曹海军（1973-12）男，汉族，湖南永兴，大专，工程师，从事探矿工程方向工作