本发明涉及防渗施工技术领域，具体涉及一种高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法及帷幕防渗方法。
背景技术：
在国内外的工程实践中，在水利水电工程帷幕防渗线上已揭露的溶洞洞穴，通常采用“引、堵、越、绕”等系列方法进行处理。遭遇到暗河或溶洞有水时，应采取引排方式，查明水源方向及灌浆廊道的相互关系，防渗线内水源引排至库内，防渗线外水源引排至利于施工部位。对于已停止发育、跨径较小的无水溶洞，可根据充填物的具体情况，结合灌浆廊道的位置，对廊道的基础采用混凝土、浆砌石或干砌石进行回填处理或者加深廊道的边墙基础。对于充填溶洞的防渗处理，浅部主要采用开挖防渗墙置换充填物的处理方式进行处理，深部则采用高压灌浆处理方式。
对于溶洞充填物的处理施工主要存在以下施工技术难点：
(1)溶洞内部充填物多为溶蚀塌陷体及泥质充填物的混合堆积物，这种不良地基层给灌浆隧洞的开挖衬砌施工带来了极大的困难，受洞内施工空间限制，常规地基处理机械处理难度较大，而且在后序运行中，在高水库位运行状态下，会造成地基不均匀的沉降，造成建筑物的失稳，威胁工程安全。
(2)溶洞底部充填物的防渗处理，浅部可以采取防渗墙取代部分帷幕灌浆或者局部调整帷幕线路，如充填物深度较深采用防渗墙和绕线方案的工程量大，工期长，造价高。选用传统的加强帷幕的处理方法，对于充填性的溶洞地层，透水性很小，塌孔事故多，钻孔时不能有效成孔，对于灌浆孔段需要多次处理，时间长，工效较低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法及帷幕防渗方法，以解决现有溶洞内部强岩溶充填物处理难度大，威胁帷幕防渗施工安全的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，包括以下步骤：
s1：在混凝土廊道地基处理范围内对填充物钻高压旋喷孔，并进行高压旋喷处理；
s2：在建筑物基础部位钻入多个安装孔，并在安装孔中放置设有溢浆孔的钢管桩，并使部分钢管桩与帷幕灌浆孔位相对应；
s3：在与帷幕灌浆孔位相对应的钢管桩内预埋套管，并分别向所有钢管桩内注浆，形成桩体；
s4：在与帷幕灌浆孔位非对应的钢管桩头部设置与水工构筑物连接的螺旋筋。
本发明在对强岩溶充填物处理时，先对充填物进行高压旋喷，再安装钢管桩，并在钢管桩中注浆形成桩体，通过采用高压旋喷和钢管桩复合工艺，不但能对强岩溶充填物进行有效的加固，降低后续帷幕防渗施工的风险，还能解决大型地基处理施工设备作业空间受限的问题，降低对强岩溶充填物的处理难度。
此外，在部分钢管桩内预埋与帷幕灌浆孔位相对应的套管，有效的解决了充填性溶洞钻孔遇到的塌孔问题，较大程度提高了工作效率。
进一步地，上述步骤s1中，高压旋喷处理后，在帷幕的轴线上钻设检查孔并取芯样，对检查孔进行静水头压水试验，对芯样进行饱和抗压强度测试；若试验和测试合格，进行下一步骤；若试验和测试不合格，进行高压旋喷补强处理，直至试验和测试合格。
本发明对检查孔进行静水头压水试验，对芯样进行饱和抗压强度测试，确保高压旋喷达到防渗要求。
进一步地，上述步骤s1中，高压旋喷钻孔穿过溶洞底部深入基岩1～2m；检查孔孔径≥60mm，孔深小于相邻高压旋喷孔2m，并且检查孔从上到下分段进行。
进一步地，上述步骤s2中，安装孔的钻设以及钢管桩的安装采用冲击回转、钢管桩跟进的方法。
进一步地，上述步骤s2中，在溢浆孔处进行铣孔，形成台阶型钻孔，并在铣孔处粘贴贴片。
本发明设置的溢浆孔用于控制灌浆压力，避免压力过大而损坏已通过高压旋喷形成的防渗体系。
进一步地，上述步骤s2中，高压旋喷孔与安装孔同心。
本发明的高压旋喷孔与安装孔同心布置，能更好地克服地层中的孤块石(尤其较大的孤块石)对钻孔的影响，以利于提高成孔质量和钻孔进度，减少钻孔事故。
进一步地，上述步骤s3中，注浆方式为：先把注浆管伸入到钢管桩中，边注浆边提升注浆管，将钢管桩内注满浆液，然后通过孔口封闭器将钢管桩封口，进行纯压式灌浆。
进一步地，上述步骤s3中，注浆采用水泥单浆液；
向与帷幕灌浆孔位相对应的钢管桩内注浆时，水泥与水的配比为0.6：1～0.8：1，注浆速度5～50l/min，结束标准为注浆终压为3.0mpa，注浆速度小于5l/min，持续30min压力不下降；
向与帷幕灌浆孔位非对应的钢管桩内注浆时，水泥与水的配比为0.5：1～0.6：1，注浆速度5～50l/min，结束标准为注浆终压为0.4mpa，注浆速度小于5l/min，持续30min压力不下降。
进一步地，上述步骤s4中，对与帷幕灌浆孔位非对应的桩体进行静载荷试验，检验桩基的承载能力。
一种基于上述高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法的帷幕防渗方法，在强岩溶充填物处理完成后，采用常规帷幕灌浆方法进行帷幕防渗，并通过套管对溶洞下部帷幕灌浆孔段进行施工。
本发明在对强岩溶充填物处理后，进行常规的帷幕灌浆，并利用预埋设的套管对溶洞下部帷幕灌浆孔进行施工，能够加快施工进度，提高灌浆效率，灌浆后的灌浆质量高。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过采用高压旋喷和钢管桩复合工艺，不但能对强岩溶充填物进行有效的加固，降低后续帷幕防渗施工的风险，还能解决大型地基处理施工设备作业空间受限的问题，降低对强岩溶充填物的处理难度。
(2)本发明在部分钢管桩内预埋与帷幕灌浆孔位相对应的套管，有效的解决了充填性溶洞钻孔遇到的塌孔问题，较大程度提高了工作效率。
(3)本发明在对强岩溶充填物处理后，进行常规的帷幕灌浆，并利用预埋设的套管对溶洞下部帷幕灌浆孔进行施工，能够加快施工进度，提高灌浆效率，灌浆后的灌浆质量高。
附图说明
图1为本发明对强岩溶充填物的施工图；
图2为本发明的钢管桩与套管之间的连接示意图；
图3为本发明的钢管桩的结构示意图；
图4为本发明的溢浆孔的结构示意图；
图5为本发明的钢管桩的头部结构示意图。
图中：10-旋喷体；20-钢管桩；30-套管；40-钢筋；50-溢浆孔；60-铣孔；70-粘贴片；80-螺旋筋。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，包括以下步骤：
s1：对溶洞内的强岩溶充填物在混凝土廊道地基处理范围钻高压旋喷孔，高压旋喷孔穿过溶洞底部伸入基岩1～2m，通过高压旋喷孔对强岩溶充填物进行高压旋喷处理，形成旋喷体10，并养护28天。
s2：在帷幕的轴线上从上到下分段钻设检查孔并取芯样，检查孔的直径≥60mm，检查孔的孔深小于相邻高压旋喷孔2m，钻孔完成后，对检查孔进行静水头压水试验，对取得的芯样分别进行28天和90天饱和抗压强度测试；若试验和测试合格(即旋喷体达到防渗要求，防渗系数达到10-7cm/s以下)，进行下一步步骤；若试验和测试不合格，进行高压旋喷补强处理，直至试验和测试合格。
s3：在建筑物基础部位通过冲击回转、钢管桩跟进的方法钻入多个安装孔并安装钢管桩20(请参照图1)，安装孔需深入溶洞底部基岩3～5m，并且使部分安装孔与后续的帷幕灌浆孔位相对应；为了更好地克服地层中的孤块石(尤其较大的孤块石)对钻孔的影响，并提高成孔质量和钻孔进度以及减少钻孔事故，在本实施例中，安装孔与高压旋喷孔同心设置；为了控制灌浆压力，避免压力过大而损坏已通过高压旋喷形成的防渗体系，在本实施例中，在钢管桩20上垂直间隔布置溢浆孔50，溢浆孔50靠近钢管桩20外侧的一端通过铣刀加工有铣孔60，使溢浆孔50和铣孔60形成台阶型钻孔，并在铣孔60粘接有粘贴片70(请参照图3和图4)。
s4：在与帷幕灌浆孔位相对应的钢管桩20内预埋套管30，套管30通过钢筋40预埋在钢管桩20内，使得套管30与钢管桩20之间具有间隙。
s5：采用水泥单浆液(即水和水泥搅拌形成的浆液)向钢管桩内注浆，形成桩体，预埋有套管30时，向套管30与钢管桩20之间的空间注浆，注浆时先把注浆管下入钢管桩的底部，边注浆边提升注浆管，将孔内注满浆液，然后采用孔口封闭器装将钢管桩20封口，进行纯压式灌浆；
向与帷幕灌浆孔位相对应的钢管桩内注浆时，根据浆液注入率的大小，水泥与水的配比为0.6：1～0.8：1，注浆速度5～50l/min，结束标准为注浆终压为3.0mpa，注浆速度小于5l/min，持续30min压力不下降；
向与帷幕灌浆孔位非对应的钢管桩内注浆时，根据浆液注入率的大小，水泥与水的配比为0.6：1～0.8：1，注浆速度5～50l/min，结束标准为注浆终压为0.4mpa，注浆速度小于5l/min，持续30min压力不下降。
s6：钢管桩内的水泥达到28天设计强度后，对与帷幕灌浆孔位非对应的桩体进行静载荷试验，检验桩基的承载能力；若检验合格，在与帷幕灌浆孔位非对应的钢管桩20的头部设置与水工构筑物连接的螺旋筋80，螺旋筋80与水工构筑物的钢筋连接，分散上部载荷，提高地基的承载力；若检验不合格，对桩基进行补强处理，直到承载能力合格。
实施例2
一种基于上述高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法的帷幕防渗方法，采用常规帷幕灌浆方法进行帷幕防渗，并通过套管对溶洞下部帷幕灌浆孔段进行施工。本发明采用常规成熟的帷幕灌浆方法即可对含有强岩溶充填物的溶洞进行帷幕灌浆方法，不需要改变原有帷幕灌浆方案，降低防渗施工难度，利用预埋设的套管对溶洞下部帷幕灌浆孔进行施工，能够加快施工进度，提高灌浆效率，灌浆后的灌浆质量高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1：在混凝土廊道地基处理范围内对填充物钻高压旋喷孔，并进行高压旋喷处理；
s2：在建筑物基础部位钻入多个安装孔，并在安装孔中放置设有溢浆孔的钢管桩，并使部分钢管桩与帷幕灌浆孔位相对应；
s3：在与帷幕灌浆孔位相对应的钢管桩内预埋套管，并分别向所有钢管桩内注浆，形成桩体；
s4：在与帷幕灌浆孔位非对应的钢管桩头部设置与水工构筑物连接的螺旋筋。
2.根据权利要求1所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s1中，高压旋喷处理后，在帷幕的轴线上钻设检查孔并取芯样，对检查孔进行静水头压水试验，对芯样进行饱和抗压强度测试；若试验和测试合格，进行下一步骤；若试验和测试不合格，进行高压旋喷补强处理，直至试验和测试合格。
3.根据权利要求2所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s1中，高压旋喷钻孔穿过溶洞底部深入基岩1～2m；检查孔孔径≥60mm，孔深小于相邻高压旋喷孔2m，并且检查孔从上到下分段进行。
4.根据权利要求1所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s2中，安装孔的钻设以及钢管桩的安装采用冲击回转、钢管桩跟进的方法。
5.根据权利要求4所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s2中，在溢浆孔处进行铣孔，形成台阶型钻孔，并在铣孔处粘贴贴片。
6.根据权利要求5所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s2中，高压旋喷孔与安装孔同心。
7.根据权利要求1所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s3中，注浆方式为：先把注浆管伸入到钢管桩中，边注浆边提升注浆管，将钢管桩内注满浆液，然后通过孔口封闭器将钢管桩封口，进行纯压式灌浆。
8.根据权利要求7所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s3中，注浆采用水泥单浆液；
向与帷幕灌浆孔位相对应的钢管桩内注浆时，水泥与水的配比为0.6：1～0.8：1，注浆速度5～50l/min，结束标准为注浆终压为3.0mpa，注浆速度小于5l/min，持续30min压力不下降；
向与帷幕灌浆孔位非对应的钢管桩内注浆时，水泥与水的配比为0.5：1～0.6：1，注浆速度5～50l/min，结束标准为注浆终压为0.4mpa，注浆速度小于5l/min，持续30min压力不下降。
9.根据权利要求1至8任一项所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法，其特征在于，步骤s4中，对与帷幕灌浆孔位非对应的桩体进行静载荷试验，检验桩基的承载能力。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述的高跨度断面强岩溶充填物处理施工方法的帷幕防渗方法，其特征在于，在强岩溶充填物处理完成后，通过套管对溶洞下部帷幕灌浆孔段进行施工。
技术总结