路基巖溶注漿的施工工藝及應用研究

張金祥

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原030000）

1 工程概況

新建向莆線中仙車站是時速200km/h的客貨共用車站，其中涵洞7座，大橋2座及路基支擋結構和路基附屬工程方。中仙車站存在不良地質及特殊巖土，具體為：DK420+790～DK421+250地段灰巖巖溶發育，存在巖溶塌陷區，表層細角礫土厚大于40.0m，松散～稍密，其密度差異較大，溶洞充填物多為粉質黏土夾角礫、碎石，可塑～硬塑，局部軟塑，部分充填物為細角礫土。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29.45m；共有5個鉆孔發現土洞，最大土洞3.97m。

2 路基巖溶注漿施工工藝

2.1 施工方案

為防止巖溶地面塌陷及變形，并使覆蓋層工后沉降能滿足設計要求，采用注漿帷幕封閉土石分界面溶蝕發育帶，巖溶發育地段按照“探灌結合”的原則進行處理。施工時，首先實施先導勘探注漿孔（取鉆孔總數30%），然后根據先導孔資料確定注漿段落、深度及注漿參數，進行巖溶發育地段的整治處理。對煤洞、人工坑洞采用回填片石、砂礫石后注漿處理。

2.2 路基巖溶注漿施工

2.2.1 施工順序

施工準備→定孔位→鉆機與注漿設備就位→鉆進→注漿→結束注漿→注漿結束效果檢查→封孔。

2.2.2 施工準備

調查地下管線的分布情況，防止鉆孔傷及地下管線和當地水井，防止污染水源；將實驗場地平整，設置必要的排水坡，防止地表水下滲；接通施工用水、電，鉆機試運行，確保設備能正常開鉆；準備灌漿用的水泥、砂等，并對進場原材料進行檢驗；檢測所有注漿設備狀態，確保能正常運轉；對現場操作人員進行技術交底、崗前培訓。

2.2.3 定孔位

根據設計要求定出注漿孔位置，完成注漿孔位放樣，測量、記錄孔口地面高程，并進行復測。注漿孔采用梅花型布置，間距5m。

2.2.4 鉆機與注漿設備就位

注漿孔位標定后，移動鉆機至鉆孔位置，完成鉆機就位。鉆機就位后，用傾斜尺、水平尺等工具調整鉆機角度，安裝牢固，定位穩妥。各類設備就近安裝，注漿管線固定并不宜過長，一般為30～50m，以防壓力損失。

2.2.5 鉆進

將鉆桿對準所標孔位，用φ108鉆頭開孔鉆進，保證開孔直徑≮110mm。開孔時要輕加壓、慢速、大水量，防止將孔開斜。鉆進至一定深度，采用套管護壁。鉆進至設計深度要求后進行終孔，終孔直徑≮91mm。鉆進過程中應注意觀察地層變化，詳細作好鉆孔記錄。孔位的偏差≯50cm，鉆孔實際孔深誤差≯10cm，斜孔方向偏移和傾角誤差均≯3°。鉆孔的直徑和終孔深度應符合設計規定，孔內殘留巖芯≯20cm。鉆孔在施鉆進入巖層0.3～1.0m時，應將注漿套管帶鉆頭與巖層用水泥砂漿固結完好。

2.2.6 注漿

1）漿液配制：注漿水泥采用P.042.5水泥。水泥漿液水灰比為 1:1。若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況先灌注中粗砂或稀的水泥砂漿對溶蝕腔體進行充填，再采用水泥漿液或雙液注漿，距線路中心線最外一排注漿孔必須灌注水泥砂漿，全充填溶洞一般采用單液注漿。

2）注漿順序：按自路基坡腳向線路中心的順序進行，先兩側后中間，以保證注漿質量。

3）注漿壓力控制：灰巖中為0.1～0.3MPa，巖土界面附近逐步加大到 0.3～0.5MPa。

2.2.7 結束注漿

當注漿達到下列標準之一時，可結束該孔注漿：

1）注漿鉆孔孔口壓力長時間超過1.5MPa時，漿液很難注入。

2）冒漿點已出注漿范圍外3～5m時。

3）單孔注漿量達到平均注漿量1.5～2.0倍，且進漿量明顯減少時。當達不到上述結束標準時，應清孔再次注漿。

2.2.8 注漿效果檢查

1）檢查孔觀察法，通過對檢查孔的觀察，確定檢查孔完整，無涌水、涌沙、涌泥現象，檢查孔放置一段時間后無塌孔現象。

2）檢查孔取芯法，對檢查孔進行取芯，通過對檢查孔取芯率、巖芯強度試驗等進行綜合分析，判定檢查孔合格。

3）檢查孔P-Q-t曲線法，對檢查孔進行注漿試驗，根據檢查孔PQ-t曲線線性特征進行分析，判定檢查孔合格。

2.2.9 封孔

注漿結束后及時用水泥砂漿封孔至孔口，封孔必須保證質量，并在孔口作好水泥標志。

2.3 施工安全措施

1）現場施工安全操作人員為持證上崗的工人。鉆機操作工、注漿泵司泵人員都具有熟練的操作技能并了解施工的全過程。

2）現場所使用的機械、電氣設備經檢查已達到國家安全防護標準；在施工中發現設備運轉異常，應立即關閉電源進行檢修。現場機電設備被固定就位，以免設備運轉時帶來的不可控制的甩動，且不隨意搬動，電機的電動部分設置網罩，保證安全，電箱電線應懸掛起來，電箱要隨時保持上鎖狀態。

3）注漿過程中應避免高壓噴嘴接頭斷開或軟管破裂導致漿液噴射、軟管甩出引發安全事故。實際操作中，在每次注漿前先進行壓水試管，若管線運轉正常方可開始注漿，注漿過程中派專人對注漿的沿線進行檢查，注漿結束后，對注漿管進行通水清洗，以免漿液對管線造成腐蝕或堵塞。

4）施工中鉆機應置于平整堅實的地面上，鉆機移位時應平穩并保持挺桿垂直，防止傾斜倒塌。

2.4 環境保護措施

1）對注漿孔注漿時，應按照操作規程要求進行施工，減少漿液的浪費；對廢棄漿液按指定的地點進行排放，注意與周圍水溝的通暢，確保與周圍環境協調統一。

2）施工過程中，嚴禁將含有污染的物質或可見懸浮物的水排入河渠、水道。所有機械費油回收利用或妥善處理，嚴禁隨意潑倒。

3）水泥和粉煤灰等細顆粒散體材料，應遮蓋存放，運輸時防止遺撒、飛揚。化學注漿時應避免漿液對地下水源及周圍環境的污染。

4）廢棄的砂料及水泥袋等包裝物及時清理，不得隨處拋撒，嚴禁在工地現場焚燒廢棄物和會產生有害有毒氣體、煙塵、臭氣的物品。

5）選擇性能優良、噪音小的施工機械，對工程使用的鉆機、等機械要進行定期養護，以減少因機械故障產生的附加噪聲與振動，同時施工機具應采取降低噪聲措施，減少擾民。

2.5 水土保持措施

1）嚴格組織施工管理，開展文明施工，創標準化施工現場，施工前做到全員教育，全面規劃，合理布局。

2）定期檢查、監督本施工段的各項水土保持工作的落實；建立健全的水土保持體系，堅持“預防為主，綜合防治，全面規劃”原則，抓住本工程水土保持工作重點，有針對性地采取措施，確保水源、植被不被污染和破壞。

3）施工前對沿線水文、地質、植被情況進行調查，研究制定出可行的水土保持方案以及詳細的水土保持施工措施。

3 結束語

巖溶注漿具有防滲、堵水、固結、防止滑坡、降低地表下沉、提高地基承載力等功能。因此，巖溶注漿加固地基施工技術，已成為鐵路線巖溶地區地基加固的主要措施之一，并被廣泛推廣和使用。該技術設備簡單、操作方便，工效快，并為建設新建向莆鐵路線提供了優質的技術保證，成功有效的保證了路基施工質量。