压水试验检测注浆填充中风化泥岩层内溶蚀小洞质量

压水试验检测注浆填充中风化泥岩层内溶蚀小洞质量

马云翀  钟鹏  何家旺  蔡皓

(中国建筑第八工程局有限公司西南分公司，成都，610040)

[摘要] 传统检测地基注浆后的方法为岩基载荷试验，检测地基承载力，无法检测注浆填充溶蚀小洞的质量，本文通过阐述压水试验检测方法，结合某房屋建筑工程实例，对压水试验的开展流程以及关键点进行分析，结合工程钻探、压水试验、室内试验结果，简单有效地检测出注浆后溶蚀小洞的填充质量。

关键词：压水试验；溶蚀小洞；填充质量

0 引言

中风化泥岩层内溶蚀小洞注浆后，采用压水试验检测，对比传统岩基载荷试验，前者在施工周期、经济成本以及检测效果上均优于后者，本文通过对压水试验检测工艺进行阐述，同时结合某房屋建筑工程实际数据分析，希望为类似地基处理质量检测提供一种可行之法。

1 工程概况

某房屋建筑工程由三层地下室和三栋主楼组成，其中最高楼栋共38层，建筑高度167m；其余两栋楼栋建筑高度分别为85m及42m。三栋主楼均采用天然地基，持力层为中风化泥岩，根据勘察单位出具的详细勘察和补充勘察报告，中风化泥岩层含有石膏芒硝，中风化基岩中揭示溶蚀小洞。为确保拟建项目结构安全，根据专家意见“较高的两栋主楼地基建议采用填充注浆处理，注浆完成后需检测注浆填充质量，检测浆液是否将溶蚀小洞充分填充”。

传统检测地基注浆后的方法为岩基载荷试验，检测地基承载力，无法检测注浆填充溶蚀小洞的质量，为解决这一难题，项目采用压水试验检测，同时结合工程钻探、压水试验、室内试验结果，综合验证注浆填充溶蚀小洞质量，此方法不仅施工简捷有效，且能取得良好的经济效益。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程

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2.2 施工技术要点

2.2.1 选择试验点位

两栋楼共有72个注浆孔，注浆完成后由各方共同选择试验点位进行试验，本次试验预设钻孔数共6个。其中两栋楼分别布置3个压水试验钻孔，编号分别为YS01~YS03和YS04~YS06。

2.2.2 压水试验深度确定

由于压水试验的主要目的是为了通过获取岩层透水率而验证注浆效果，压水试验孔深度不易超过注浆孔深度，所以压水试验孔深度尽量保持与注浆孔深度（12m）一致。

2.2.3 工程钻探

试验孔的深度以地面为基准控制在11.0~12.0m，全部采用清水钻进，开孔直径为110mm，终孔直径为91mm，全段取芯。观察芯样注浆填充效果。

2.2.4 压水试验

2.2.4.1确定压水试验段数

压水试验段长一般为5m，同时根据现场实际情况，因电梯井基坑开挖较多，会严重影响压水试验上部段落的可行性和准确性，每个压水试验孔进行下部共计一段压水试验。

2.2.4.2洗孔

洗孔应采用压水法，洗孔时钻具应下到孔底流量应达到水泵的最大出力，洗孔应至孔口回水清洁，肉眼观察无岩粉时方可结束。当孔口无回水时，洗孔时间不得少于15min。

2.2.4.3试段隔离

下栓塞前应对压水试验工作管进行检查，不得有破裂、弯曲、堵塞等现象，接头处应采取严格的止水措施；采用水压式栓塞时，充水压力应比最大试段压力P3大0.2MPa~0.3MPa，在试验过程中充水压力应保持不变；栓塞应安设在岩石较完整的部位，定位应准确。

2.2.4.4水位观测

下栓塞前应首先观测1次孔内水位，试段隔离后，再观测工作管内水位。工作管内水位观测应每隔5min进行1次，当水位下降速度连续2次均小于5cm/min时观测工作即可结束，用最后的观测结果确定压力计算零线。

2.2.4.5压力和流量观测

压水试验应按三级压力（0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa）、五个阶段进行，流量观测前应调整调节阀，使试段压力达到预定值并保持稳定；流量观测工作应每隔1min~2min进行1次，当流量无持续增大趋势，且5次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。

2.2.4.6压水试验参数计算

（1）压水试验求试段透水率计算公式如下：

式中：q—试段透水率（Lu）；

L—试段长度（m）；

Q3—第三压力阶段压入流量（L/min）；

P3—第三压力阶段试验压力（MPa）。

其中P3=Pp+Pz-Ps，Pp为压力计指示压力（MPa），Pz为压力计中心至压力计算零线的水柱压力（MPa），Ps为管路压力损失（MPa）。本次试验压力计算零线均为地下水位，1米水柱大约等于0.01MPa。

（2）压水试验求试段渗透系数计算公式如下：

①K=0.525×w×lg(0.66×l/r)，

适用于试验段底部距隔水层之厚度大于试验段长度；

②K=0.525×w×lg(1.32×l/r)，

适用于试验段底部距隔水层之厚度小于试验段长度；

上式中：K—试段渗透系数（m/d）；

w—试验段单位吸水量（L/min·m2）；

l—试段长度（m）；

r—钻孔半径（m）。

2.2.4.7压水试验成果

YS01~YS06钻孔压水试验结果绘制试段的P-Q曲线如图。由图中可以看出，YS01~YS03压水试验的升压曲线为通过原点的直线，降压曲线与升压曲线基本重合，说明渗流状态均为层流型（A）；YS04~YS06压水试验的升压曲线凸向Q轴，降压曲线与升压曲线基本重合，说明渗流状态均为紊流型（B）。

图2.2.4-1  YS01-1段压水试验P-Q曲线类型为层流型（A）图2.2.4-2   YS02-1段压水试验P-Q曲线类型为层流型（A）

图2.2.4-3   YS03-1段压水试验P-Q曲线类型为层流型（A）图2.2.4-4  YS04-1段压水试验P-Q曲线类型为紊流型（B）

图2.2.4-5  YS05-1段压水试验P-Q曲线类型为紊流型（B）图2.2.4-6  YS06-1段压水试验P-Q曲线类型为紊流型（B）

各孔压水试验计算成果见下表：

表2.2.4-7各孔压水试验计算成果

将试段压力调整到新的预定值，重复上述试验过程，直到完成该试段的试验。

2.2.4.8成果分析

通过对压水试验数据计算，获取每段压水试验的透水率和渗透系数，结合《水利水电工程地质勘察规范》规定，对压水试验成果分级。

表5.2.4-9压水试验成果分级

根据压水试验成果可知，结合勘察报告中提到的场地内中风化基岩渗透系数K=5.79×10-4~1.16×10-3cm/s，由此可得，六个试验孔位置得出的地层渗透系数出现了数量级的减小，也反映出两栋楼注浆工作对地层的渗透性起到了一定程度的减弱效果。

2.2.4.9  室内试验

此次工作还包含岩芯天然状态下单轴抗压试验，每个钻孔取两组岩样，共计12组。取芯方法、岩芯直径、样品包装等均严格按照《建筑工程地质勘探与取样技术规程》要求执行，取样后及时送至检测单位。单轴抗压试验检测结果如表2.2.4-10所示：

表2.2.4-10  单轴抗压试验检测结果

本次工作共计完成12组天然状态下岩芯单轴抗压试验，抗压强度位于18.2~28.9MPa之间，较勘察报告中的相关值略有提高。

2.2.4.9  结论

此次压水试验工作共计试验钻孔六个，观察芯样可知注浆充分填充溶蚀小洞，填充质量高；压水试验结果显示注浆对地层的渗透性起到了一定程度的减弱效果，注浆填充质量可靠；室内试验显示抗压强度略有提高，注浆填充溶蚀小洞质量坚实。

3.质量控制要点

3.1  钻孔工作控制要点

（1）按照设计规定定好孔位，孔位的偏差一般不宜大于10cm。

（2）严格按照规定的孔位钻进，并采取一切措施保证钻孔方向正确；

（3）孔径力求均匀，以免压水时栓塞堵塞不严，漏水返浆，造成试验失败；

（4）试验孔的岩芯暂时保留；

（5）凡未做完试验的孔，在不工作时将孔口盖住，并保护好，以免掉入物件；

（6）准确、详细、清楚地记好钻孔记录。

3.2  压水试验控制要点

（1）保证试验段全程的密封，以防压水过程中栓塞失效导致试验失败；

（2）在下入栓塞时，在破碎段内孔壁易掉块，在提下钻时速度要慢、均匀，以减少对孔壁的振动；

（3）对于压力的选定，在不同压力下，岩石裂隙内的渗流状态不同，裂隙状态也会发生变化，渗透性也会随之变化，本试验段埋深较浅宜适当降低试段压力，保证地层结构不发生破坏；

（4）保证压力和流量的稳定，避免流量的忽大忽小，及压力的频繁波动，确保试验结果的准确性。

总结

采用压水试验检测中风化泥岩层内溶蚀小洞注浆质量，不仅简单有效，同时具有节约施工周期以及经济成本的优势，通过检测数据分析，能直观的反映出溶蚀小洞注浆质量。

参考文献

[1] 杨光,胡宁,刘时琦,贾桢.水利水电工程中钻孔压水试验管路压力损失实用性分析[J].水利水电工程设计,2019,38(04):45-47.

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[3] 杜长青,水利水电工程压水试验记录仪.天津市,中水北方勘测设计研究有限责任公司,2017-12-07.