刘赟

【摘要】本文介绍新庄孜电厂深层采空区处理工程质量验证的工艺过程，并对检验数据进行统计分析，并形成结论。

【关键词】电导率成像 钻孔摄像及取样分析 沉降观测

一.工程背景

新庄孜电厂（2×135mw）技改工程位于新庄孜煤矿工业广场东南部，该区域下方有多层煤炭采空区，地表因此产生过剧烈的沉陷，该区域地表以下120米范围地基需要加固处理，方可保证拟建电厂的稳定运行。为检验采空区注浆方案设计、施工质量及工程效果是否符合火电厂建厂要求，需要对注浆的方案设计及施工质量进行检查验证，保证地基注浆设计及施工结果达到火电厂建设地质条件。

二.检验方法简介

1. 电导率成像

采用大地电磁法，在注浆全范围内布设三条物探线，采用专业仪器采集测点间电阻，采用专业软件系统对电阻数据处理形成电导率图像，进而形成电阻率剖面图，对电阻率图像进行判读分析，判定大范围内注浆质量，进而判定地质状况。

2. 钻孔摄像及取样分析

对于电厂建設的关键部位，采用钻孔摄像，并取样分析，由工程地质专业对摄像和样品进行专业的判读和分析，详细确定关键部位的地质条件，为电厂建设提供地质依据。

3. 沉降观测

在建筑物施工全过程中，在建筑物可靠位置设置观测点，根据荷载对观测点进行连续监测，通过对检测数据进行分析计算，进一步判断地质情况，为建筑物安全提供决策依据。

三.检验工艺过程

（一）电导率成像

1.探线布设

根据注浆孔布置方向、位置、岩层倾向，结合电厂总平面布设方案，分别在厂前区（1#）、汽机房（2#）及锅炉房（3#）横向布设3条勘探线，设 54个测点，采用大地电磁法勘探全厂范围内地质状况，为电厂建设提供决策依据。

勘探线布设表

方 法 编号 长度 测点数

大地电磁法 1# 300 21

2# 360 25

3# 255 18

2.数据采集及处理

数据采集采用EH-4连续电导率成像系统，全过程自动采集数据，并自动形成电子记录文件。数据处理采用配套软件系统，该软件具有独特的Born近似反演技术，即联合共扼梯度最小二乘法CGLS和快速稀疏反演RRI，应用平滑约束优化高斯-牛顿方法，以多次迭代逼近理想的解释成像。经过EMAGE-2D对各探测线数据的规范处理和二维反演，得到各探测线注浆前后电磁成像的视电阻率剖面图。反演数据中含测点深度数据，反映了各测点地表沿探测线方向地下介质电阻率分布状态。通过专业工程师对电阻率剖面图进行分析、解读，形成测定区域内地质状况报告。

3.勘探结论

通过成像及综合分析：发现3个异常区， 1#测线方向195m～240m（测点14～测点17），深度90m～120m出现Ⅰ号异常区； 2#测线方向225m～255m（测点16～测点18），深度75m～110m出现Ⅱ号异常区； 3#测线方向140m～210m（测点11～测点14），深度75m～120m出现Ⅲ号异常区。其它区域电阻率值较均，电阻率等值线平缓，反映注浆后该区域岩体整体性较好。

据以上分析，结合地质及其它资料，3个异常区均处于基本治理区外围，距电厂主要建筑物较远，另外异常区范围较小，影响较小，无需处理。

（二）钻探摄像及岩芯分析

为了保证新庄孜电厂建成后安全运行，对#1汽轮发电机基础、#2汽轮发电机基础、1～2#锅炉中间布设三个钻孔，进行钻孔摄像，并取岩芯分析，详细三个部位地质状况。

1.钻孔摄像及观测情况

1）1#孔深度63.00m，岩芯采取率为76.16%，全孔以砂岩为主，岩石完整致密，全孔没有受采动影响的纵向裂隙发育，孔深40.90m、41.40m、44.5～45.0m、45.0～45.3、51.5～52.0m、52.5～53.0、57.5～58.0、61.5～62.0m等8处原生裂隙中均充满了水泥粉煤灰浆液。

2）2#孔深度81.00m，岩芯采取率为79.17%，全孔以砂岩为主，岩石较完整，孔深48.5～49.0m、54.0～54.5m、63.5～64.0、68.0～68.5、69.0～69.5m等5处裂隙中均充满了水泥粉煤灰浆液。

3）3#孔深度71.00m，岩芯采取率为74.44%，全孔以砂岩为主，岩石局部较破碎，孔深40.5～41.0m、52.0～52.5m、53.0～53.5、54.5～55.0、55.5～56.0m等5处裂隙中均充满了水泥粉煤灰浆液。孔深41.0～43.0m为中粗砂岩，极为破碎，在2m长的中粗砂岩段中有6条裂隙发育，裂隙最大宽度达80mm，该段岩层中有水泥粉煤灰浆液充填的痕迹，但浆液没有完全充填裂隙。钻孔中未发现岩层空洞现象。

2.岩芯分析

（1）据岩芯采取率、岩芯破碎度及注浆情况，检验岩芯质量指标RQD和结石体强度。

据eere（1963）提出岩石质量指标RQD计算公式，若RQD值大于50%，说明岩体工程地质性质的优劣性达到中等以上，基本能够保持岩体稳定。

RQD=

RQD质量分级表

RQD值 0～25 25～50 50～75 75～90 90～100

质量 很差 差 较好 好 很好

质量分级 V

IV

III

II

I

（2）抗压强度及容重试验

本次钻孔共取18个试件。其中12个试件的抗压强度大于5MPa，容重在2000 kg/m3左右，说明地层有较好的承载力。另外1#孔试件一为泥岩，遇水崩解， 3#孔试件三为砂岩，充填有浆液，遇水崩解。

3. 钻探摄像及岩芯分析结论

（1）总体看，3个钻孔部位岩层都较完整，裂隙发育较少，且在裂隙比较发育的砂岩中能清楚看到浆液充填情况。

（2）通过岩体质量指标（RQD）分析， 1#孔和2#孔岩体质量分别为II、III类岩，以II类岩为主，3号孔岩体质量为III、IV类岩，以III类岩为主，总体说明1#、2#、3#部位岩体质量较好。

（3）18个试件中有12个试件抗压强度都大于5MPa，容重都2000 kg/m3左右，说明地层有较好的承载能力。

（三）沉降观测

为进一步检验地基注浆质量是否满足电厂安全运行要求，对电厂关键建筑物主厂房、锅炉房、烟囱等建筑物连续进行沉降观测，计算沉降量、累计沉降量、不均匀沉降量，结合建筑物安全等级，判断建筑物安全状况。

建筑物沉降观测结果一览表

序号 项目名称 观测点个数 连续观测次数 最大沉降量（mm） 最小沉降（mm） 最大累计沉降量（mm） 最小累计沉降量（mm） 备注

1 #1锅炉房 20 13 1.69 0.36 11.66 10.42

2 #1汽轮发电机 8 12 3.76 0.15 16.12 15.14

3 #1主厂房 20 13 1.59 0.02 11.96 11.31

4 #2锅炉房 20 11 1.47 0.72 10.62 10.12

5 #2汽轮发电机 8 11 1.96 0.53 11.39 10.97

6 #2主厂房 22 11 2.88 0.04 10.90 9.86

7 烟囱 4 24 3.8 0 16.4 15.2

从建筑物沉降观测数据看，沉降观测数据基本均匀，相邻两个观测点不均匀沉降的最大值没有超过规定的限值，建筑物处于安全状态。

四、检验结论

从电导率成像、钻探摄像及岩芯分析、沉降观测等三种验证手段及验证结果来看，新庄孜电厂地基注浆工程从设计方案和施工质量满足电厂建设的要求，能够保证电厂安全运行，不会出现深层岩体结构再次失稳变形可怕后果。