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海南地质灾害治理注浆工程:技术发展与实践应用

地质灾害治理注浆工程作为一种重要的岩土工程加固技术,在防治地面塌陷、滑坡、地裂缝、矿山水害等地质灾害方面发挥着不可替代的作用。随着我国地质灾害防治工作的不断深入,注浆技术经历了从简单到复杂、从单一到综合的发展过程,已成为地质灾害治理领域的关键技术手段。

一、地质灾害注浆工程概述

地质灾害是指地球、地质体、地质环境在发展演化过程中,由于各种自然作用和人类活动发生变化,其产生的后果给人类和社会造成灾害的现象。地质灾害具有群体性、多元性和复发性特点,常常表现为崩落、泥石流、滑坡、地裂缝等多种形式同时发作。我国地质灾害受"南北分区、东西分带、交叉成网"的区域性构造格局影响,具有明显的区域性特征。

注浆技术是通过钻孔将具有胶结性能的浆液注入岩土体裂隙或空洞中,通过浆液的胶结、充填和固结作用,改善岩土体的物理力学性质,从而达到加固、防渗或填充目的的一种工程技术。根据地质灾害类型和治理目的的不同,注浆技术可分为填充注浆、帷幕注浆、加固注浆等多种形式。

二、注浆技术的发展历程与现状

我国注浆技术起步于上世纪50年代末或60年代初,经过半个多世纪的发展,已形成了较为完善的技术体系。30多年来,通过科学研究和生产实践,不断改善了浆液材料的性能并推出新的注浆材料。目前注浆材料大体分为无机系和有机系两大类,包括水泥基浆液、化学浆液、复合浆液等多种类型。

地质灾害注浆技术的应用范围极为广泛,涉及水利、矿山、地基基础、隧道等多个工程领域。在地质灾害防治中,对于山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等问题,根据不同情况,可以采用注浆技术进行填充、加固或作为辅助措施。例如,唐山地区岩溶塌陷治理中,通过注浆法可有效消除地面塌陷地质灾害隐患;矿山开采后形成的采空区,可通过注浆充填技术防止地面塌陷,确保工程建设安全。

三、典型地质灾害注浆工程技术应用

(一)岩溶塌陷治理

岩溶的存在会导致地面塌陷、地裂缝、地面沉降等引起地基失稳,属于有严重隐患的地质灾害。河北唐山市岩溶发育,是岩溶塌陷高易发区。在某住宅楼项目中,勘察查明岩溶范围占拟建场区的60%,地质灾害危险性中等。为消除此岩溶塌陷地质灾害隐患,确保该场区安全,采用了注浆法进行治理。通过科学设计注浆参数,采用适当的注浆材料,有效充填了岩溶空洞,加固了地基,确保了建筑安全。

(二)煤矿采空区治理

矿产资源开采是迄今最大规模改变地球表面景观和破坏地表系统的有组织的人类活动。矿山开采后,形成大量废弃尾矿和裸露岩石,若不及时进行生态重建,将可能引发一系列生态环境问题,更严重的会造成地质灾害。在乌-奎高速公路煤层采空区治理工程中,针对采空区塌陷会引起地表塌陷、房屋倾斜、外墙开裂、地面下沉、道路破坏、桥梁失稳等问题,采用了钻孔注浆技术。通过优化注浆工艺和材料选择,成功解决了原设计中遇到的技术难题,确保了高速公路的安全稳定。

(三)矿山水害治理

矿山水害是煤矿安全生产的重要威胁。一九四公司在河南中马村矿巷道工作面地面区域水害治理工程中,针对复杂地质条件,采用"1主多分支"钻井结构,布设3个多分支水平注浆钻井,累计注浆量达6万吨。针对地层700余米深处存在的地堑构造,团队预判风险并设计补充分支方案,有效保障了工程高效推进。工程涵盖直井段、造斜段、顺层段、穿层段等关键环节,通过全流程视频监控系统实施实时可视化监管,确保了治理质量。

(四)地下工程顶部弱胶结岩体治理

隧道、水电站、矿山巷道等地下工程的施工,不可避免地穿越断层破碎带、充填型溶洞等不良地质体。针对顶部弱胶结岩体渗透破坏区,采用泄水降压-分层注浆综合治理方法,可有效解决围岩渗透破坏问题。该方法通过先进行泄水降压,降低地下水压力,再进行分层注浆加固,能够有效改善围岩的力学性能,防止顶板沉降、侧壁收敛过快等问题,避免大规模塌方和突水突泥事故的发生。

四、注浆工程技术创新与发展趋势

随着地质灾害治理需求的不断增加和工程技术的不断进步,注浆工程技术也在不断创新和发展。在注浆设备方面,研发了具有自动搅拌功能、能够适应复杂地形的新型注浆装置。例如,一种用于矿山地质灾害治理的注浆装置,通过设置调整机构和平衡仪,能够对装置进行平衡度调整,避免在野外地面不平时导致泥沙搅拌不均匀的问题,提高了注浆效率和质量。

在注浆材料方面,研发了具有高强度、耐久性、环保性能的新型注浆材料。如用于采空区注浆充填的孔口止浆结构及加固结构,通过优化设计和材料选择,降低了封孔层的用料量,节省了成本,同时提高了止浆效果。

在施工工艺方面,发展了"1主多分支"钻井技术、全流程视频监控系统等先进工艺,提高了注浆工程的精准性和可控性。同时,注浆技术与其他技术的结合应用也成为发展趋势,如注浆与帷幕注浆、锚杆支护等技术的综合应用,形成了更加完整的地质灾害治理技术体系。

五、结论与展望

地质灾害治理注浆工程作为一种重要的岩土工程加固技术,在防治各类地质灾害方面发挥着重要作用。通过不断的技术创新和实践积累,注浆技术在材料、设备、工艺等方面取得了显著进步,为地质灾害防治提供了强有力的技术支撑。

未来,随着我国地质灾害防治工作的不断深入和工程技术的持续进步,地质灾害治理注浆工程将朝着更加高效、环保、智能的方向发展。一方面,需要加强新型注浆材料和设备的研发,提高注浆工程的技术水平和经济性;另一方面,需要深化注浆机理研究,完善设计方法和施工工艺,提高注浆工程的精准性和可靠性。同时,还需要加强注浆工程的质量控制和监测评估,确保治理效果的长期稳定性,为地质灾害防治工作提供更加坚实的技术保障。

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