控制巖溶注漿對臨近營業(yè)線影響的實踐與思考

馬中元 上海鐵路局上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司

控制巖溶注漿對臨近營業(yè)線影響的實踐與思考

馬中元 上海鐵路局上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司

隨高速鐵路的不斷發(fā)展,越來越多的高鐵工程建設位于巖溶地區(qū)。為保證路基工程的長期穩(wěn)定性,需要對巖溶進行注漿加固，現(xiàn)場巖溶注漿施工鉆孔、注漿工藝（孔位、孔徑、孔深、清孔，注漿順序、壓力、時間、注漿量）是否滿足設計規(guī)范要求將直接影響到施工質量 ，另一方面，注漿壓力過高、時間過長、注漿量過大又會引起臨近既有路基地面隆起而影響鐵路正常運行，甚至造成鐵路交通事故。重點介紹如何通過有效措施來解決以上問題，控制好巖溶注漿對臨近營業(yè)線影響 。

巖溶注漿；營業(yè)線；安全

1 引言

近年來，一種新型的地基處理技術-灌漿技術在地基加固中得到了廣泛應用，采用灌漿技術處理巖溶地基是一種很有效的方法，特別在臨近既有線的巖溶地質地帶修建鐵路，雖然上部覆土承載力、壓縮模量均能滿足設計及規(guī)范要求，但地下石灰?guī)r、水及二氧化碳反應后，生成能溶解的碳酸氫鈣隨地下水流不斷流失，在路基下面巖溶洞穴、裂隙不斷發(fā)育的情況下，會造成巖溶土洞吸蝕塌落，影響到路基的安全穩(wěn)定性，如果采取打開洞穴灌填的施工方法，不但會造成工期長、成本大，而且會直接影響到臨近既有線正常運行，采用巖溶注漿技術可以克服以上問題并保證工程質量，同時也能阻止既有線路基下方地下水的流動而防止巖溶繼續(xù)發(fā)育，加強了既有線路基的安全穩(wěn)定性，但巖溶注漿施工過程中會造成周邊地面沉降變形，如措施不到位，會影響車輛運行安全，為此，本文將結合實例，探討臨近營業(yè)線巖溶注漿的安全控制措施。

2 工程概況

根據勘測資料揭示,徐州至大湖客車聯(lián)絡線臨近隴海鐵路上下行線的L2DK0+312.88～L2DK0+800.94段 和L1DK0+000-L1DK0+903.65段路基工程地基 （1.39 km）下伏基巖為寒武系（∈）灰?guī)r，巖溶發(fā)育。現(xiàn)場鉆孔揭露，巖溶主要以溶洞形態(tài)存在，單孔線巖溶率1.71%～16.77%，其中最大洞高1.4 m。溶洞多為全充填，充填物主要為溶蝕灰?guī)r碎塊夾粉質粘土，局部揭示空洞 。現(xiàn)場按照如下巖溶注漿工藝要求對路基進行加固，鉆孔深度21～25（m）,靠近營業(yè)線一側注漿孔距最外側鋼軌5.1～8.3（m）。

2.1 鉆孔工藝

（1）場地平整：施工前進行場地平整，采用人工開挖排水溝，排水溝連至沉淀池，確保施工現(xiàn)場無積水。

（2）測量放樣：測量隊采用全站儀按照布樁圖現(xiàn)場放樣。將復合過的孔位分排按序號Ⅰ，序號Ⅱ進行交叉分類，并插上孔位牌。

（3）鉆機就位：注漿孔位標定后，移動鉆機至鉆孔位置，復核孔位，孔位偏差<50 cm，符合要求；鉆機就位后，調整鉆機角度，對鉆桿進行垂直度檢查，垂直度<1%，符合要求。

（4）鉆孔：鉆孔采用跳孔施鉆，成孔直徑土層中孔徑不小于110 mm，在巖層中孔徑不小于91 mm。

（5）終孔：鉆孔深度一般巖土界面以下5 m，如鉆孔過程中遇溶洞要繼續(xù)鉆至溶洞底板下2 m；先導孔鉆孔過程中對地質取樣進行檢查，當鉆至設計加固深度時，經質檢工程師自檢后，報請現(xiàn)場監(jiān)理檢查，監(jiān)理同意后方可提鉆，孔內殘留巖芯不超過20 cm。

（6）下套管：套管采用Φ110鋼套管，并在準備安裝的最底層一節(jié)套管的1 m范圍內交叉錯位的切割2-3（cm）的孔洞不少于8個。成孔后，套管底部下至巖土交界處；頂部露出地表0.1 m以上。

（7）封孔：套管裝完后先清除地表松動土層，再開挖直徑1 m左右，深度不小于50 cm錐形坑，并用M10水泥砂漿固結套管，并四周搗實封閉。封孔應在注漿前一天完成。

2.2 注漿工藝

（1）清孔：用PE管插入注漿孔內注水清孔，直至孔口冒出清水，如不返水，沖洗時間30 min左右。清孔用水可回流到沉淀池循環(huán)使用。

（2）注漿管安裝：將2根注漿管（一根下至孔底以上0.8 m處，一根下至巖面以上0.5 m處），在止?jié){閥上安裝0.6 MPa壓力表，通過止?jié){閥與注漿管一起安裝在套管頂部。注漿管采用內徑20 mm PVC管。注漿管口貼上標簽，防止用錯。

（3）漿液配制：采用漿液攪拌機隨拌隨用，每桶攪拌時間不少于2 min。將配制好的漿液送入攪拌式儲漿桶內備用。采用泥漿比重測試儀測試。

（4）注漿：基巖中用距離孔底0.8 m的注漿管注漿，當注漿壓力達到0.3 MPa后，持續(xù)10 min注漿量不大于5 L/min，即可停止；在巖土界面1 m帷幕中，用下至巖土界面處的注漿管注漿，當注漿壓力達到0.4 MPa后，持續(xù)10 min注漿量不大于5 L/min，即可停止。在注漿過程安排技術人員負責儀表的觀測，如壓力突然上升，應立即停止并卸壓，等查明原因后，再行處理。如果發(fā)現(xiàn)儀表損壞或指針等異常時立即更換，注漿過程中做好注漿記錄。

（5）封孔：注漿結束后，用C15細石砼封孔，封孔時必須邊灌邊插搗，確保孔內密實。封孔完成后，在原孔位處標注注漿孔號。

3 施工中出現(xiàn)問題及采取措施

2014年4月16日，中鐵十二局鄭徐客專徐州樞紐工程項目部在鄰近隴海下行K211+500處進行巖溶注漿工藝試驗中隴海下行線路左股鋼軌隆起，兩股鋼軌高低發(fā)生變化引起晃車事件。經分析，主要是巖溶注漿孔距營業(yè)線的最近距離5.5 m，下伏基巖為寒武系灰?guī)r，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖溶發(fā)育，注漿孔處的裂隙、溶洞串至既有路基下方，甚至更遠，作業(yè)人員沒有根據現(xiàn)場開孔地質情況控制好灌漿的速度、壓力及灌漿量 。另外采用跳孔間隔注漿，由于試驗段施工段落較短，間隔施工時間短，沒有掌握好水泥漿凝結硬化時間 ，造成局部應力集中。再者缺乏經驗，雖然考慮到了巖溶注漿會對既有線產生影響，但僅在柵欄外布點觀測，觀測數(shù)據難以分析出線路的變化趨勢，檢查觀測記錄局部位移累積最大值達到4.9 mm也沒有引起重視。針對以上問題，采取了如下控制措施：

3.1 增強安全控制措施

3.1.1 完善施工方案，提高施工安全管理等級

根據巖溶注漿特點及施工中發(fā)現(xiàn)的問題，本著安全第一、預防為主的原則，征得路局及設備管理部門的同意和支持，將原方案為臨近營業(yè)線施工管理提升為營業(yè)線施工管理，并將原方案中增加如下內容:

（1）編制營業(yè)線施工方案及應急預案，鄰近線路的巖溶注漿施工地段客車限速80km/h，貨車限速60 km/h，并與工務、電務、車務部門簽訂施工安全協(xié)議。

（2）增加駐站聯(lián)絡員和現(xiàn)場防護員，并嚴格執(zhí)行"上鐵施〔2014〕164號"《上海鐵路局營業(yè)線施工、檢修作業(yè)駐站安全防護辦法》（技術規(guī)章編SHG/ZS107-2014）的要求 。

（3）針對巖溶注漿施工特點，加強現(xiàn)場安全人員教育培訓，做到現(xiàn)場不間斷巡查，當發(fā)現(xiàn)鐵路路基附近地面有冒漿、起拱、開裂及沉降變形等情況時，立即通知測量人員對既有路基及鋼軌進行測量，發(fā)現(xiàn)問題，及時組織應急搶修，并作好記錄。

（4）針對巖溶注漿施工影響既有線運行安全的特點，加強作業(yè)人員的安全教育培訓，進行安全、技術交底，作業(yè)中嚴格控制好注漿順序、壓力、時間和壓漿量。

（5）針對施工中可能出現(xiàn)的問題，所有參建人員做好各自的應急準備工作，配備好必備的機具、材料。

3.1.2 加強了監(jiān)測力度

與設備管理部門進行聯(lián)測，發(fā)現(xiàn)軌道高程及水平位移超標及時調整。

（1）進行聯(lián)測，在既有線兩側側路肩上埋設觀測樁（見圖1），形成固定觀測點。在接觸網立柱貼觀測反光條。提前3天開始進行觀測，采集測量數(shù)據，作為正式起始讀數(shù)。每天施工前，必須對所有的樁位進行復測，并對觀測與檢測數(shù)據進行分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據超標，立即停止施工。

圖1 觀測樁埋設示意圖

（2）施工過程中要對營業(yè)線路基和接觸網立柱的垂直沉降和水平位移每隔2 h觀測一次，施工完成后連續(xù)觀測72 h，如沉降變形趨勢趨于穩(wěn)定狀態(tài)（每次觀測數(shù)據變化不大于±1 mm），即可停止觀測；當路基橫向水平位移或垂直位移變化量大于2 mm/天，或累計變化量大于10 mm時應暫停施工，待路基穩(wěn)定后方可繼續(xù)施工。或采取穩(wěn)定路基的相應措施。

（3）施工單位借助設備管理單位對營業(yè)線施工管理力量，要求設備管理部門在注漿期間安排線路檢測人員對既有線路基及軌道沉降、位移進行檢查，同時檢查列車通過后軌距、方向及高低有無變化。發(fā)現(xiàn)問題及時組織調整。

3.1.3 按照營業(yè)線施工管理要求，增加調整現(xiàn)場監(jiān)理，加強監(jiān)理現(xiàn)場盯控

（1）增調現(xiàn)場監(jiān)理人員。配足配齊現(xiàn)場監(jiān)理，增派懂業(yè)務，責任心強具有營業(yè)線施工經驗的監(jiān)理人員進駐施工現(xiàn)場，開展施工安全、質量監(jiān)理工作。

（2）加強監(jiān)理計劃管理。按照路局[2012]423號文件要求，落實好月 、周 、日計劃及派工單制度，同時建立跟班寫實制度。監(jiān)理站、監(jiān)理組加大對施工現(xiàn)場的巡視檢查力度，總監(jiān)每周不少于2次，副總監(jiān)及監(jiān)理組長每周不少于3次，及時發(fā)現(xiàn)、整改施工現(xiàn)場存在的施工安全質量及文明施工問題。

（3）加強過程控制。施工中，現(xiàn)場監(jiān)理人員必須督促施工單位嚴格按照設計及施工方案進行施工，監(jiān)理人員嚴格執(zhí)行監(jiān)理細則要求嚴格履行監(jiān)理職責，對施工單位違反營業(yè)線施工安全規(guī)定、違反設計及施工工藝方案要求的，必須加以制止 ，情節(jié)嚴重的必須下發(fā)停工令并報告業(yè)主。

（4）完善落實好應急預案。督促施工單位編制安全風險控制對策表，對現(xiàn)場進行動態(tài)安全管理，施工前對有可能在施工過程中出現(xiàn)的安全風險充分預想，施工過程中落實包保責任人加以控制，遇有緊急情況必須立刻匯報，停止施工，確保營業(yè)線施工安全。

（5）認真做好監(jiān)理人員教育培訓。加強對監(jiān)理人員進行營業(yè)線施工安全監(jiān)理細則、施工方案、規(guī)章制度等知識的培訓。堅持持證上崗。不斷提高監(jiān)理人員的

監(jiān)控能力、處理突發(fā)事件的應變能力和崗位履職能力。

3.1.4 增加相應技術措施，減少巖溶注漿對既有線鐵路運行的影響

（1）為了控制注漿壓力，既滿足注漿效果又不能引起既有線路基的沉降，現(xiàn)場選用0.6Mpa的低壓注漿泵。

（2）注漿口安裝0.6 MPa壓力表，在注漿泵出口安裝泄壓旁通管，當注漿口壓力表讀數(shù)超標時，立即打開旁通閥泄壓，讓部分漿液回到漿液池，確保在巖層壓力不超0.3 MPa、在帷幕層壓力不超0.4MPa。

（3）漿液濃度大，在巖溶裂隙內及帷幕層土體內的流動性差，需要注漿壓力大、時間長才能達到注漿效果，采用0.8：1，0.9：1及1：1的3組水灰比進行試驗。最終確定注漿液以1：1水灰比可以在不超過控制壓力的前提下滿足注漿效果。

（4）注漿施工采取先兩側后中間，鄰近營業(yè)線采取先施工既有線一側，注漿時營業(yè)線側采取加10%水玻璃進行雙漿液施工，保證注漿質量和行車安全。

（5）注漿泵出口安裝流量計，當單孔持續(xù)注漿量達到15 m3，啟動水玻璃漿液泵，增加水玻璃摻量，采取間歇施工。

4 結束語

通過以上措施，在巖溶注漿過程中沒有發(fā)生較大的地面位移和鋼軌變形，對一些微量的變化也有設備管理部門即時調整，沒有造成對既有線鐵路運行的影響。對巖溶注漿施工質量進行了壓水試驗、鉆孔檢查及瞬態(tài)面波探測，注漿效果均達到了設計和規(guī)范要求。12月26日上海鐵路局組織全局鐵路參建單位來鄭徐客專聯(lián)絡線學習臨近既有線巖溶注漿施工經驗。由此可見，采取提高營業(yè)心施工管理等級、加強監(jiān)測力度、完善施工工藝、加強作業(yè)人員培訓、提高作業(yè)標準、加強監(jiān)理盯控、改進技術措施等手段，可以控制好臨近營業(yè)線巖溶注漿施工的安全。另外本人認為，對于臨近營業(yè)線巖溶注漿施工，如對注漿設備進行技術改進 ，注漿泵增加變頻穩(wěn)壓、時控裝置等自動化手段，不但可以減少作業(yè)人員的工作強度，同時更能滿足注漿工藝要求，確保既有線的運行安全。

［1］上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司.新建鐵路鄭州至徐州客運專線施工圖路基設計大樣圖集[K].徐州:上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司, 2013.

［2］上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司.新建鐵路鄭州至徐州客運專線施工圖徐州至大湖客車聯(lián)絡線路基設計圖 [R].徐州:上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司,2013.

［3］上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司.鄭徐客專徐州樞紐相關工程橋梁、路基巖溶處理管理辦法（試行）的通知[Z].徐州:上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司,2014.

［4］上海鐵路局.關于公布<上海鐵路局建設工程工藝試驗管理辦法>的通知[Z].上海:上海鐵路局,2011.

［5］TB10414-2003鐵路路基工程施工質量驗收標準[S].

［6］TZ202-2008 客貨共線鐵路路基工程施工技術指南[S].

［7］TB10106-2010 鐵路工程地基處理技術規(guī)程[S].

［8］YSJ211-92、YBJ44-92 注漿技術規(guī)程[S].

［9］上海鐵路局.關于公布上海鐵路局路基大維修管理辦法的通知[Z].上海:上海鐵路局,2013.

［10］上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司.路基巖溶注漿鄰近營業(yè)線施工方案 [Z].徐州:上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司,2014.

［11］上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司.關于鄭徐客專徐州樞紐相關工程Ⅰ標地基處理巖溶注漿工藝試驗施工方案審查會的會議紀要[K].徐州:上海華東鐵路建設監(jiān)理有限公司,2014.

責任編輯：萬寶安

來稿日期：2015-02-06