兩種注漿量計算方法在鐵路巖溶整治中的應用

謝　博

(中鐵上海設計院集團有限公司南昌院，江西南昌　330002)

?

兩種注漿量計算方法在鐵路巖溶整治中的應用

謝博

(中鐵上海設計院集團有限公司南昌院，江西南昌330002)

摘要:結合滬昆鐵路巖溶路基整治工程，從計算公式與參數選取兩方面，介紹了兩種常用的巖溶注漿量計算方法，并分析了各自的優缺點，為不同的工程選取合適的注漿量計算法提供了思路。

關鍵詞:巖溶路基，注漿量，計算方法，誤差

1　概述

巖溶對鐵路路基具有潛在的威脅，如不及時治理，將影響行車安全。覆蓋型巖溶路基，多采用鉆孔注漿的加固方法。注漿量計算方法是否合理，會影響到注漿質量和巖溶整治的效果［3-6］。本文通過對滬昆鐵路巖溶路基整治(K1064+009～K1064+313 段)的施工成果進行探討，總結了一些注漿經驗與數據。

2　工程地質概況

2．1地層巖性

據對滬昆鐵路K1064+009～K1064+313段巖溶路基進行的地質勘察，物探和鉆探工作的結果反映，勘查區位于覆蓋型灰巖區，揭露有溶溝溶槽、溶孔、溶洞等巖溶形態，區域上屬巖溶地面塌陷易發區，巖溶路基穩定性整體較差～差。勘察路段主要有人工填土(Qml)、第四系中更新統殘積層(Q2el)、石炭系上統船山組(C2c)等地層，基本設計參數見表1。

2．2地基穩定性評價

1)定性評價。根據巖層巖性和層厚、巖層產狀、洞體形態及埋藏條件、頂板情況、充填情況、地下水、地震基本烈度、設施荷重及重要性等因素對巖溶地基穩定性進行評價。綜合考慮以上因素，定性評價結果為巖溶地基穩定性差。

表1　地層巖性及設計參數

2)定量評價。定量評價主要是按經驗公式對溶洞頂板的穩定性進行驗算。驗算方法采用《巖土工程手冊》(第一版)巖溶地基半定量評價中的洞體頂板坍塌自行堵塞估算法，所需塌落高度H按以下公式計算:

其中，H0為洞體最大高度，m;K為巖石松散(漲余)系數，石灰巖K=1．2。

結合定性評價和半定量評價結果，綜合判定勘察路段下部巖溶發育，地基穩定性差。

3　巖溶注漿量的計算方法

巖溶路基注漿量的計算方法很多，如整體(體積)法、單孔注漿量法、工程地質比擬法等，均屬于工程量粗估。現常用的兩種方法為整體法和單孔注漿量計算法。

3．1整體(體積)法

整體(體積)法，計算公式:

其中，P為水泥折算總重量，t;V為注漿范圍溶洞(或裂隙)的總體積，m3;β為巖溶中水泥結石充填系數;α為漿液損失系數;m為水泥結石率;F為注漿控制面積，m2;H為注漿段長度，m;η為巖溶率(或土層裂隙率)。

計算參數的選擇及確定:

1)注漿控制面積(F)的計算原則。注漿控制面積F是注漿計算的重要數據。

F=注漿處理寬度(B)×處理長度。

注漿處理寬度B的確定。路堤:與路堤填高關系密切，計算至坡腳外2 m;路塹:一般可采用中線兩側各8 m，或側溝外4 m，或擋墻頂外2 m～3 m。

2)注漿段長度H。考慮巖溶區基巖內長度及土層裂隙區長度。注漿孔基巖內深度采用5 m。考慮到土石交界面形成“準水平帷幕”和充填隱伏土洞的需要，平均厚按0．5 m計，設計用5．5 m。

注漿段長度可以根據實際情況進行調整。

3)巖溶率η。一般采用線性巖溶率(勘察提供52．8%)。

4)漿液損失系數α。損失系數取1．20。

5)巖石中水泥結石充填系數β。按水平帷幕考慮空洞β=1。

6)水泥結石率m。一般采用0．6。

通過整體法計算，得出的注漿總量為9 805．2 m3。

3．2單孔注漿量計算法

其中，R為漿液擴散半徑;L為注漿段長度;K為土層孔隙率;α為漿液充填系數;β為漿液損失系數。

計算參數的選擇及確定:1)漿液擴散半徑R。漿液擴散半徑與注漿壓力有關，一般在素填土及粉質黏土的注漿壓力按200 kPa～500 kPa控制;灰巖的注漿壓力按100 kPa～300 kPa控制，R取值為2 m～3 m。2)漿液充填系數α。當溶洞無填充物時，其漿液填充系數為1。3)漿液損失系數β。漿液損失包括:a．漿液擴散至有效范圍之外;b．漿液冒出地表;c．注漿管殘存數量; d．注漿機械和管道漏漿排污數量;e．水泥粉塵等。巖溶路基注漿根據實際情況取值1．05～1．2，一般常用1．1。對站場、樞紐股道多，注漿面積較大時取小值;當注漿面積較小時取大值。

通過單孔注漿法，計算得出的注漿總量為8 007．7 m3。

3．3兩種注漿計算方法對比

該工程竣工驗收資料顯示，實際注漿量為9 260．2 m3。在本工程注漿量計算中，單孔注漿量計算的注漿總量比整體(體積)法偏小;整體注漿量計算方法比單孔注漿量計算方法更為接近實際。由于巖溶注漿在平面上范圍較大，考慮空間上是體積概念，巖溶發育又極具不均一性，按單孔計算具有大的隨意性和多變性，所以整體(體積)計算法得出的工程注漿量較為接近工程實際，但需要進一步總結完善。

4　結語

1)本次滬昆線K1064+009～K1064+313段巖溶路基整治工點，注漿量采用整體(體積)法計算，各參數基本參照一般值取值，為使計算注漿量盡量的符合現場實際情況，各計算參數根據前期勘探及現場探灌結合反饋的地質資料適當調整。計算所得注漿量9 805．2 m3，與實際注漿量9 260．2 m3比較，誤差僅5．5%。

2)巖溶發育形態在空間上的變化差異很大，按單孔計算注漿量只考慮到豎向空間，沒有考慮到整體在平面延展空間，割裂了巖溶作為一個空間立體的概念。采用(整體)體積法更接近實際，且對注漿工程數量控制較為合理。

3)巖溶病害路基注漿設計的注漿量與實際施工注漿量存在一定的誤差，這種誤差與勘探方法的選擇和在計算注漿量時參數選擇是否合理等有關，也和施工工藝的優化，注漿參數選擇是否合理有關，需要在工程實踐中進一步總結完善。

參考文獻:

［1］鐵道部第一勘測設計院．鐵路工程設計技術手冊——路基［M］．北京:中國鐵道出版社，1992．

［2］TB 10001—2005，鐵路路基設計規范［S］．

［3］吳治生，戴傳英，丁新紅．巖溶病害路基注漿機理及設計［J］．路基工程，2003(5):99-100．

［4］林志勇．覆蓋型路基巖溶注漿施工技術［J］．福建建筑，2009 (3):85-86．

［5］李揚，彭瑞華．壓力注漿技術在巖溶路基處理中的應用［J］．路基工程，2008(1):153-154．

［6］冷長明．覆蓋型巖溶路基塌陷機理與注漿加固方法［J］．鐵道建筑技術，2012(1):172-173．

［7］柳柳．廣清城際鐵路巖溶發育成因和工程地質條件［J］．鐵道勘察，2014(3):66-67．

［8］彭洋．婁底樞紐巖溶路基病害整治［J］．路基工程，2004 (2):131-132．

［9］湯新福．巖溶地質特征與路基巖溶病害調查及治理研究［D］．長沙:中南大學碩士研究生論文，2005．

［10］向賢禮，唐廣惠．公路路基巖溶塌陷注漿治理探討［J］．西部探礦工程，2007(6):98．

The application of two kinds of grouting volume calculation method in railway treatment of karst

Xie Bo
(Nanchang Branch，China Railway Shanghai Design Institute Group Co．，Ltd，Nanchang 330002，China)

Abstract:Combining with the karst pavement treatment for Shanghai-Kunming Railway，the paper introduces the two usual calculation methods for the grouting amount from the calculation formula and parameter selection，and analyzes their advantages and disadvantages so as to accumulate ideas for selecting suitable calculation for different projects．

Key words:karst pavement，grouting amount，calculation method，error

作者簡介:謝博(1984-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-25

文章編號:1009-6825(2016)01-0083-02

中圖分類號:P642．25

文獻標識碼:A