巖溶路基整治施工技術(shù)

支華龍

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西太原 030032)

巖溶路基整治施工技術(shù)

支華龍

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西太原 030032)

結(jié)合新建鐵路向莆線三江鎮(zhèn)至福州段DK420+790～DK421+205段巖溶路基整治施工實(shí)踐，介紹了整治巖溶塌陷區(qū)的施工方案、施工工藝、注漿過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題處理方法及整治效果檢測(cè)評(píng)價(jià)，實(shí)踐證明該段巖溶路基整治施工技術(shù)是可行、合理的。

巖溶路基，注漿，鉆孔，檢測(cè)

1 工程概況

新建鐵路向莆線三江鎮(zhèn)至福州段DK420+790～DK421+205段路基位于剝蝕低山區(qū)的坡腳地段，該地段存在巖溶塌陷區(qū)，其中DK420+790～DK420+910段表層為松散的細(xì)角礫土，其密度差異較大，層厚大于40．0 m，DK420+910～DK421+205段灰?guī)r巖溶發(fā)育。本段共完成巖溶路基機(jī)動(dòng)鉆探1 158．9 m/34孔，鉆孔的遇洞率為44．12%，溶洞空洞率15%，鉆孔線巖溶率為36．09%，最大洞穴為29．45 m;溶洞充填物多為粉質(zhì)黏土夾角礫、碎石，可塑～硬塑，局部軟塑，部分充填物為細(xì)角礫土。DK421+010～DK421+070段在路基范圍內(nèi)有大小人工洞穴5個(gè)。為確保路基穩(wěn)定和鐵路運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)該工點(diǎn)采用了巖溶注漿加固地基措施。

2 施工方案

為防止巖溶地表塌陷及變形，并使覆蓋層工后沉降能滿足設(shè)計(jì)要求，采用注漿帷幕封閉土石分界面溶蝕發(fā)育帶，巖溶發(fā)育地段按照“探灌結(jié)合”的原則進(jìn)行處理。施工時(shí)，首先實(shí)施先導(dǎo)勘探注漿孔(取鉆孔總數(shù)30%)，然后根據(jù)先導(dǎo)孔資料確定注漿段落、深度及注漿參數(shù)，進(jìn)行巖溶發(fā)育地段的整治處理。

2．1 注漿孔位布置要求

路堤地段注漿孔采用梅花型布置，路塹地段為正方形布置，孔間距5．0 m。路堤地段加固注漿范圍至路堤坡腳外約5．0 m，路塹地段加固范圍至側(cè)溝平臺(tái)。

2．2 施工順序

跳孔施鉆，并自路基坡腳向線路中心的順序進(jìn)行;鉆孔與注漿同時(shí)進(jìn)行。這樣做可以有效地避免孔位串漿，減少施工難度和清孔工作量，保證注漿質(zhì)量。

2．3 巖溶注漿孔終孔要求

1)DK420+790～DK420+910段表層為松散的巖溶塌陷區(qū)堆積物，注漿孔孔深不小于25 m;在設(shè)計(jì)孔深范圍內(nèi)遇到Pt2g石英云母片巖的全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化層時(shí)，注漿孔進(jìn)入Pt2g石英云母片巖的全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化層不小于1．0 m即可終孔。2)DK420+910～DK421+205段地表土層薄，巖溶發(fā)育，巖溶注漿孔孔深鉆至完整灰?guī)r不少于5．0 m;在灰?guī)r范圍遇見(jiàn)溶洞時(shí)，鉆至溶洞底部不少于1．0 m為終孔條件;同時(shí)，鉆孔最小深度不小于10 m。

2．4 注漿孔注漿深度

1)DK420+790～DK420+910段注漿孔全孔注漿;DK420+ 910～DK421+205段注漿孔注漿加固至巖層分界線土層以上3．0 m，灰?guī)r層面以下不小于5．0 m，若遇溶洞，則注漿加固至溶洞底板下不小于1．0 m。2)DK421+010～DK421+070段路基人工洞穴先采用片石和砂礫石回填后，再進(jìn)行鉆孔注漿處理。

3 施工工藝

3．1 施工工藝流程

圖1 施工工藝流程

3．2 主要施工參數(shù)

鉆孔開孔孔徑不小于110 mm(土層中)，終孔孔徑不小于91 mm(巖層中);注漿水泥采用P．O42．5水泥;單液注漿：水泥漿水灰比取1∶1;雙液注漿：水泥漿與水玻璃體積比取1∶0．25，水玻璃濃度16 Be';注漿壓力：基巖中按0．1 MPa～0．3 MPa控制，巖土界面附近逐步加大至0．3 MPa～0．5 MPa。

3．3 主要施工工藝

1)鉆孔。采用GY-100型工程地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。將鉆機(jī)移至鉆孔位置，調(diào)整鉆機(jī)角度，將鉆機(jī)安裝牢固。鉆桿對(duì)準(zhǔn)所標(biāo)孔位后，用φ108鉆頭開孔鉆進(jìn)，保證開孔直徑不小于110 mm。開孔時(shí)要輕加壓、慢速、大水量，防止將孔開斜。每鉆進(jìn)一回次，均要取出芯樣，詳細(xì)記錄不同性質(zhì)的巖土及溶洞深度。鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度要求后對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗，清洗時(shí)間不少于15 min。孔位的偏差不大于50 cm，鉆孔實(shí)際孔深誤差不大于10 cm，斜孔方向偏移和傾角誤差均不大于3°。鉆孔的直徑和終孔深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，孔內(nèi)殘留巖芯不大于20 cm。鉆孔在施鉆進(jìn)入巖層0．3 m～1．0 m時(shí)，將注漿套管帶鉆頭與巖層用水泥砂漿固結(jié)完好。2)注漿。注漿前對(duì)鉆孔按設(shè)計(jì)總孔數(shù)的5%進(jìn)行注水試驗(yàn)，以確定注漿前單位長(zhǎng)度吸水量。對(duì)單位長(zhǎng)度吸水量較小的鉆孔，注漿前應(yīng)用大于終壓1倍～1．5倍的清水將巖溶通道疏通，然后進(jìn)行注漿。巖溶注漿以水灰比為1∶1的單液水泥漿為主，在注漿管路過(guò)長(zhǎng)容易沉淀時(shí)，在漿液中摻入不大于5%的粘土作為懸浮劑。當(dāng)注漿達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一時(shí)，可結(jié)束該孔注漿：a．注漿鉆孔孔口壓力長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)0．5 MPa時(shí)，漿液很難注入。b．冒漿點(diǎn)已出注漿范圍外3 m～5 m時(shí)。c．單孔注漿量達(dá)到平均注漿量1．5倍～2．0倍，且進(jìn)漿量明顯減少時(shí)。當(dāng)達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)清孔再次注漿。3)封孔。注漿結(jié)束后用水泥砂漿封孔至孔口，封孔必須保證質(zhì)量，并在孔口作好水泥標(biāo)志。

4 注漿過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題處理

1)注漿開始時(shí)孔口大量冒漿，一般為注漿套管固結(jié)質(zhì)量不好造成，應(yīng)采取措施重新作好注漿管固結(jié)。土層越薄注漿管越短，其重要性越突出。2)注漿過(guò)程中出現(xiàn)鄰孔冒水串漿時(shí)應(yīng)采取下列措施：a．跳孔施鉆、注漿;b．鄰孔加蓋孔口蓋;

c．兩孔或多孔同時(shí)注漿。3)鉆孔受串漿影響注漿受阻時(shí)，必須清孔后再行注漿。4)注漿因故受阻，應(yīng)采取下列措施進(jìn)行處理：a．在漿液輸送管路中發(fā)生堵塞或固結(jié)現(xiàn)象，應(yīng)邊振動(dòng)邊清水沖洗，直至管路通暢;b．注漿過(guò)程中斷，漿液在孔中初凝，高壓沖洗無(wú)效時(shí)應(yīng)重新清孔。5)巖溶為空洞或長(zhǎng)時(shí)間注漿達(dá)不到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，宜采用下列措施：a．注入或灌入水泥砂漿;b．采用間歇注漿;c．加強(qiáng)雙液注漿，采用凝膠時(shí)間短的配方。本工點(diǎn)采用的雙液配方為：水玻璃濃度16 Be'，水泥漿與水玻璃體積比取 1∶0．25，整治效果良好。

5 效果檢測(cè)

效果的手段。從該地段注漿前后地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)分析圖像可以看出，本次注漿工作對(duì)松散土層和溶蝕發(fā)育的灰?guī)r起到了擠密、充填和固結(jié)作用，地層完整性、連續(xù)性明顯提高，證明注漿達(dá)到了預(yù)期的整治效果。4)鉆孔取芯。該地段按注漿孔總數(shù)的2%(共18個(gè))進(jìn)行了鉆孔取芯試驗(yàn)。在試驗(yàn)深度范圍內(nèi)，11個(gè)鉆孔揭示溶洞，7個(gè)鉆孔未揭示溶洞，揭示溶洞的鉆孔為全填充，充填物為水泥凝固物，芯樣多呈短柱狀;未揭示溶洞的鉆孔，其巖土層為粉質(zhì)黏土夾角礫，局部粉質(zhì)黏土夾角礫中可見(jiàn)水泥凝固物;在試驗(yàn)深度范圍內(nèi)鉆進(jìn)過(guò)程正常，未出現(xiàn)突然掉鉆、漏水現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

巖溶注漿的質(zhì)量檢查以分析注水試驗(yàn)成果、施工監(jiān)測(cè)、施工資料分析成果為主，配合鉆孔取芯，并結(jié)合注漿前后的物探成果對(duì)比等綜合評(píng)定。1)在注漿前后對(duì)注漿孔進(jìn)行注水試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比單位長(zhǎng)度吸水量，檢查注漿效果。注漿后單位長(zhǎng)度吸水量小于注漿前吸水量的3%～5%，且不存在明顯漏水現(xiàn)象，即可判定達(dá)到注漿效果。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工點(diǎn)選取了注漿孔總數(shù)的5%進(jìn)行注漿前后注水試驗(yàn)。結(jié)果表明，注漿前后單位長(zhǎng)度吸水量相差懸殊，注漿后單位長(zhǎng)度吸水量值僅為注漿前的1．5% ～3%，證明注漿效果明顯。2)施工監(jiān)測(cè)。施工現(xiàn)場(chǎng)在注漿過(guò)程中或結(jié)束后產(chǎn)生的諸多現(xiàn)象，在一定程度上反映了注漿效果。例如：DK420+ 800～DK421+120段路基范圍外3 m～6 m多處出現(xiàn)冒漿點(diǎn)，這表明路基范圍巖溶通道堵塞完畢。3)注漿前后面波物探成果資料對(duì)比，檢查注漿效果。注漿前后物探成果的對(duì)比是間接判斷注漿

1)注漿孔按跳孔施鉆，并不得在全部鉆孔完成后再進(jìn)行注漿。這樣可以有效地避免孔位串漿，減少施工難度和清孔工作量。2)采用雙液注漿或注水泥砂漿是整治巖溶空洞的有效措施。3)施工全過(guò)程應(yīng)作好各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)資料的記錄、整理工作，這對(duì)注漿過(guò)程異常情況分析十分重要。巖溶注漿加固地基施工技術(shù)，已成為鐵路巖溶地區(qū)地基加固的主要措施之一，并被廣泛推廣使用。新建鐵路向莆線三江鎮(zhèn)至福州段(DK420+790～DK421+205)采用巖溶注漿加固的路基地段，通過(guò)各項(xiàng)試驗(yàn)檢測(cè)，合格率100%，證明該段巖溶路基整治施工技術(shù)是可行、合理的。

［1］程 驍，張鳳祥．土建注漿施工與效果檢測(cè)［M］．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998．

［2］向莆線中仙站路基基底注漿加固方案會(huì)議紀(jì)要［Z］．

Construction technology of karst roadbed renovation

ZHI Hua-long

(China Railway 12th Bureau Group 2nd Engineering Co．，Ltd，Taiyuan 030032，China)

Combining with the karst subgrade renovation practice of new Pu railway line Sanjiang town-Fuzhou at DK420+790～DK421+205 section，the paper introduces the construction scheme，construction technology，common grouting problem processing methods and renovation effect detection and assessment of karst collapse area．Practice proves that：the karst roadbed section renovation technology is feasible and rational．

karst roadbed，grouting，drill，detection

U416．1

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.041

1009-6825(2013)10-0124-02

2013-01-27

支華龍(1971-)，男，工程師