水利工程掏砂洞的成因及施工处理措施

水利工程掏砂洞的成因及施工处理措施

郝荣安

聊城黄河河务局东阿黄河河务局

摘 要：以鹤壁1号水运工程为实例，针对水利水电工程的掏沙洞的布置，发现大量的支洞纵横交错、纵横交错，形成蜘蛛网般的结构，并且伴随沉降、开裂等施工特点，为了确保施工安全，需要做好施工现场勘察工作，通过洞内外观测、人工开挖、固结灌浆等施工工艺，确保水利工程施工工作顺利完成。在大型溶洞、土洞、空洞等注浆、土体裂缝注浆、大型垃圾场及大型矿山边坡的帷幕注浆、铁路、公路工程等工程中，广泛使用。以期对同类项目的施工和施工有一定的借鉴作用。

关键词：水利工程；掏砂洞；成因；施工处理

沙坑问题发生后，南水北调中线主干工程管理局、代建部门、设计部门、地质部门、监督部门等部门都十分重视。由于砂洞的影响范围很广，埋深、处理也很繁琐，因此必须根据工程的具体条件，根据工程的具体条件，适时地进行设计和处理，确保工程的顺利进行。

1 水利工程掏砂洞具体情况

在此基础上，共进行了32项工程的施工，包括：9处土方工程，13处土方工程，7处左侧房屋，3处桥洞。经实地勘查，在施工工地上，共查出18个掏沙孔，15个是在渠坝的湿陷性地基（强夯、重夯、土挤密）施工期间，在挖掘河道时，在施工期间，在建筑物的基础上，在施工时，发现了1个。根据调查结果和早期挖砂钻孔的实验结果，场区第4纪的疏松土是从上到下的：黄土质、粉质壤土、中细砂、含泥沙卵石、黄土状粉土、钙质结核、中细砂、砂卵石、粉土、中细砂、砂卵石和粉质土等，砂土和土壤之间以互层形式交替出现，并呈互层形式，渠线中的每一层厚度都不均匀，黄土状土具有湿陷特征。场区地下水以潜流形态为主，位于4纪深砂砾岩体中，地下水位约为+60 m，采砂孔洞多位于无地下水的第4纪中、上层砂、砾岩中，挖孔深度通常为+83~+75 m，孔高大多为0.60~2.20 m，孔径约2 m，最多4米。

在土石挖掘完毕后，露出的掏沙孔主要分布在167+000~153+300段，共6.30公里，占总里程的57.30%，最密集的有3公里左右，主要集中于武庄沟、黄庄沟倒虹吸一带，桩编号为149+200~151+600、152+400~153+000。

2 水利工程掏砂洞的成因及影响分析

2.1 人员、设备安全无法保障

由于挖沙坑位于地底，隐蔽且难以预测，在强夯法的建设中，由于没有找到隐蔽的挖沙孔，导致多处机械被卡死，导致了设备的损坏。在沟槽基坑和挖掘工程中，也曾发生过一次，在挖掘过程中，渣土机钻进了挖沙孔的地方，钻进了一个挖沙的窟窿里，而在土挤压桩的时候，也发生过一次由于掏沙洞造成桩身塌陷，钢丝绳拉断的问题，造成了设备的损伤，好在没有造成人员的死亡。

挖沙坑的存在，对工程的计划和进度造成了很大的阻碍，当第一个挖沙坑被挖出来的时候，工程就被迫停止了，主要有：一是武庄沟的反虹吸工程不能进行。通过与已拟定的工程建设和工程进度进行比较，发现在武庄沟抽孔工程中，存在着较多暴露的挖沙孔，影响了工程的实施。二是不能进行桥的建设。由于挖沙孔的存在，部分桥墩的下沉桩无法进行，特别是武庄东大桥（桩号152+123.80）和黄庄东大桥（桩号152+441.20）。三是不能进行沟渠的开凿和河堤的填筑。由于武庄沟附近的桩号为149+200~151+200，黄庄沟北侧的基坑编号152+400~153+000，为了确保工程顺利进行，为了确保工程的顺利进行，提高了工程的安全。

2.2 施工进度的影响

挖沙坑的存在，对工程的计划和进度造成了很大的阻碍，当第一个挖沙坑被挖出来的时候，工程就被迫停止了，主要有：一是武庄沟的反虹吸工程不能进行。通过与已拟定的工程建设和工程进度进行比较，发现在武庄沟抽孔工程中，存在着较多暴露的挖沙孔，影响了工程的实施。二是不能进行桥的建设。由于挖沙孔的存在，部分桥墩的下沉桩无法进行，特别是武庄东大桥（桩号152+123.80）和黄庄东大桥（桩号152+441.20）。三是不能进行沟渠的开凿和河堤的填筑。由于武庄沟附近的桩号为149+200~151+200，黄庄沟北侧的基坑编号152+400~153+000，为了确保工程顺利进行，为了确保工程的顺利进行，提高了工程的安全。

3 掏砂洞处理措施

3.1 洞内外观测

3.1.1 砂洞埋置深浅不一

已找到12个挖沙孔，均在3~5米范围内。最浅的挖沙孔与地面仅数十公分，清表时，最深的挖沙孔已达10余米。有些部位依据开挖条件，将沙坑分成两个不同的层面，不清楚的走向。

3.1.2 结构稳定性差

从武庄沟底的沙孔状况来看，挖沙孔的形状为弓形，孔高为0.80~1.50米，局部高2米，宽1~6米，使较窄的区域无法通行。根据施工地质情况，在洞顶部为中、粉质粘土和重粉质粘土，在水中容易发生崩塌。有些沙孔上部为鹅卵岩，因此其结构不够稳固。

3.2 施工处理措施

对于掏砂洞的处理施工工艺流程如图1所示。

图1 掏砂洞的处理施工工艺流程图

3.2.1 人工开挖

在综合了现场各方的观点后，针对已经找到的沙孔，当隧洞深在3米以下时，必须采用机械方法进行挖掘。该工程共发掘出18个钻孔，12个用挖掘机开挖。武庄沟下水道的倒虹吸洞和附近的挖沙洞、黄庄沟北部的挖沙洞由于深度和方向不明，存在着一定的交通安全隐患。由于时间紧迫，又是建设的高峰期，降雨相对较小，因此，他们采取了一边勘察一边进行的工作，一边进行详细的调查和处理。

3.2.2 钻孔及探查

传统的钻探方式，一般都是采用地质钻机、合金钻头、钻井机、钻井液等方法来进行钻探，同时还要检查有没有漏浆、掉钻等问题，从而确定有没有挖沙洞。但传统的打井方法，也只是探测到了一个大概的距离，因此除了传统的钻探方法外，还使用了交叉加密追踪法、高密度电法和雷达法。首先，他使用了钻孔技术，确定了大概的位置，然后在一个大概的位置，使用了一个密道，交叉跟踪，再加上地质雷达，一共找到了606个挖沙的小孔。

3.2.3 固结灌浆施工

根据武庄沟区挖沙洞深、密实情况，提出以“厚浆、膏浆”为基础，采取由底向上的施工工艺。该段河道边坡出现挖沙孔，从挖沙孔的成因可以看出，挖沙孔的渠道边坡砂厚度大，沙粒粗大，遇水容易流失，有可能形成水流的通道。有些挖沙孔已经向外延伸。为了确保边坡的稳定，对挖沙孔段进行了封闭，同时对沙质较好的地段进行了治理，以避免沙土的损失，采取了加固注浆措施。采用开孔密封分段注浆方法，采用双中压力注浆泵，2个400 L的混合罐，采用分层注浆工艺，泥浆水量：3:2:2。在工程开始之前，必须进行压水实验，然后根据实际情况来决定注浆的压力。在正规灌浆过程中，采用低压限流的缓慢灌浆方法，可以间断进行，但间隔不超过15分钟。在灌浆开始时，注浆液的压力在0.10-0.20 MPa之间，并随注水量的增加而增大，最终达到0.50-1.00 MPa。在接近终点时，再进行大约10分钟的灌浆，如果出现地面出现泥浆，则应立即终止。在钻孔灌注完毕后，再进行手工封闭，以0.5:1的混凝土浆液灌注到钻孔底部，然后由导管逐渐升高直到完全填充到钻孔部分。挖沙孔里面的面积都不小，注入的速度也会慢一些，可以等一小会凝固，然后继续注入，这样才能保证灌木丛的密度和韧性。

4 结语

综上所述，应用于大型溶洞、土洞、空穴等工程中，可以进行裂缝注浆、大型垃圾场、大型矿山边坡的帷幕注浆，以及铁路、公路等工程中的小规模采空区的调查与治理，具有成本低、环保、应用效果好等优点。

参考文献：

［1］吴小静.隧洞工程砂洞开挖的常见问题及预防措施［J］.河南水利与南水北调，2020，49（6）：57-58.

［2］张海发.水利工程砂卵砾石层勘察方法及应用［J］.广东水利水电，2019（9）：77-80.