客货共线路基基底岩溶注浆施工技术

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摘要：介绍客货共线岩溶地区路基注浆施工工艺及遇到的不同类型溶洞或裂隙所采用的不同控制机检测方法。

关键词：客货共线；路基；岩溶注浆；施工

中图分类号： TU7 文献标识码： A

1岩溶注浆施工概述

本标段DK130+179.38―DK131+434.12路基基底多为稻田、松软土，上覆粉质粘土，为软塑及硬塑层，下伏风化泥质灰岩、岩溶及裂隙发育区，地下水位处于岩土界面附近，随季节变化特别是雨季，地下水上下波动急骤，在潜蚀、真空抽吸等作用下，易形成土洞，并发展成坍陷，或由于填筑路堤等原因增加荷载而使溶洞顶板产生坍陷等。设计采用岩溶注浆加固，遵循“探灌结合”精神，其工作原理是在土石界面处压浆封堵固化浅部岩溶和地下水侵蚀作用形成的土洞，填充空隙，形成隔水帷幕封堵地下水通道，隔断水对持力层的影响，达到加固持力层地基的目的，防止沉陷，确保行车安全。

为确保地基加固质量，选定DK130+700-DK130+800段为注浆试验段，通过试验选定注浆施工工艺、施工机具、各种注浆参数等技术指标，进而推广到全段施工。

目前，我标段岩溶注浆工作已全部结束，注浆前后注水试验及物探检测显示，注浆孔的浆液充分扩散填充了溶蚀裂隙及溶洞，改变了岩土结构，提高了强度，堵塞了地下水的渗透和潜蚀通道，注浆效果十分明显，从根本上消除了形成溶蚀塌陷的因素，满足路基加固质量要求。

2主要施工参数的选定

2.1施工设备选定

（1）钻机机械

钻机型号如表1所示，满足注浆孔的大小、深度、地质情况要求。

表1钻机机械

表2注浆机械

2.2施工工艺的选定

注浆施工工艺流程图如图1所示。

图1岩溶注浆施工工艺流程

在施工过程中应该注意以下事项。

（1）注浆施工顺序：注浆应自注浆加固区范围周边向中间进行。先两侧后中间，先桥台尾部、盖板边缘再其他部位，先大的溶洞再小的溶洞或裂隙，在地下水有水头压力时，应先注下游孔，再注上游孔，单排孔应遵循“逐步加密、跳孔同步注浆”的原则。注浆孔应跳钻施钻，不应全部钻孔完后再注浆，以免孔位串浆，增加难度及清孔工作量。

（2）钻进过程中遇岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行扫孔后再行钻进。

（3）各孔注浆量依据具体地质情况有较大差异，当连续注浆单孔超过15吨水泥不见升压时，应考虑提高浆液浓度，添加粉煤灰双液注浆，必要时间歇注浆。

（4）当注浆遇到钻孔串浆时，采用间隔1孔或多孔注浆方式，并将被串浆孔同时注浆或封堵。

（5）在注浆过程中，如达到下列标准之一时，可结束该孔注浆

①注浆孔口压力大于等于0.3MPa，10min持续吸浆量不大于5L/min。

②冒浆点已在注浆范围3～5m以外。

③单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时。

当达不到上述结束标准时，应清孔再次注浆。

（6）注浆中，注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是：初始阶段压力较低，注入量较大；正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态，但总的比较平稳；压密注满阶段注入量迅速递减而压力迅速升高；在注浆中根据设计注浆量和压力按照上述规律进行控制。

2.3主要施工参数的选定

（1）注浆材料的选定

正确的选择浆液是确保注入效果的关键。根据地质钻探情况，选择水泥浆液，采用42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃38～43Be’，模数2.4～3.0。水泥浆液分为3类：纯水泥浆液、纯水泥浆液+水玻璃浆液、中粗砂+水泥浆液和水泥加水玻璃。施工表明，纯水泥浆液为悬浊液，适用于岩石裂隙的填充补强和填充空洞。如果遇到岩溶通道、较大的溶洞和裂隙处，根据具体情况可先灌入中粗砂或水泥砂浆对溶蚀腔体进行填充，再采用水泥浆液或水泥+水玻璃浆液。

水泥浆液性能较好（可注性、稳定性、抗渗性、防蚀性、耐抗性），随着水灰比的增大，浆液的粘度、密度、结石率、抗压性能都有十分明显的降低，初凝、终凝时间增长。试验段施工表明：水灰比应控制在0.8～1.0，并以0.8为主，此时浆液的粘度、结石强度及渗透系数均能满足施工要求，效果很好。经试验测定，温度为27～35℃，初凝时间120～240min。

水泥浆液的搅拌时间不少于30s，使其均匀拌合，但也不易搅拌过长，因为浆液的粘度与搅拌时间成正比，而结石强度却与搅拌时间成反比。现场施工中，浆液搅拌30s后即使用，使用前用比重计测定浆液的配比浓度，并做好施工记录。

水泥水+水玻璃浆液胶凝时间可在几秒至几十分钟之间随意调节，结石率100%，结石体抗压强度可达10～20MPa，渗透系数10～3cm/s，在保证管路畅通、不堵塞的情况下，能使浆液在预期的时间内凝固，有效的控制浆液的流失，提高了注浆效果。水玻璃的掺入量是水泥量8%～20%，混合浆液质量配比是水：水泥：水玻璃=（0.8～1.0）：1：（0.08～0.20）。水玻璃波美度为38～43Be’。施工表明：水玻璃能显著加快水泥浆液的凝结时间。经试验测定，水灰比0.8～1.0，水玻璃掺入量2%～20%，波美度38～43Be’，温度27～35℃，水泥浆液的凝结时间20～80min。

水泥+水玻璃浆液如果胶凝时间过短，不能满足施工要求时，可加入缓凝剂，抑制水泥和水玻璃反应速度，控制调节水泥+水玻璃浆液凝结时间，提高浆液的渗透力，增大浆液扩散距离。缓凝剂用量按照水泥质量的2.5%～3.0%为好，这个用量既可增长胶凝时间又能确保固结强度不显著下降。使用缓凝剂时应注意加料顺序、搅拌时间和放置时间。加料顺序：水缓凝剂水泥，搅拌时间应不少于5min，放置时间不宜超过30min。

（2）注浆压力选定

在对其进行注浆过程中，注浆压力是整个注浆环节中一个相当重要的控制参数，可以直接影响到注浆质量。在施工过程中，当处于灰岩中时，注浆压力参数可为0.1～00.3MPa,而在岩土界面时，要逐步加大到0.3～0.5MPa。在注浆过程中遇到冒浆时，如冒浆点在3～5m以外，则根据注浆终止条件可结束对本孔的注浆；如冒浆点在3m以内，则采用开挖填堵水泥或水泥+水玻璃，降低注浆压力的措施。当遇到钻孔串浆时，可以将被串浆孔同时注浆或封堵被串浆孔。

（3）桩位布置

根据甲方提供的孔位平面布置图及控制点，做好施工线路测量控制点或轴线网，其闭合差必须符合《工程测量规范》GB50026-2005的要求，点位定期检查校正，然后用全站仪在路基断面内每隔20～30m施放施工定位桩，由鉴定过的钢卷尺放测待施工的孔位并打入竹片定位。用上述方法布置桩位，钻孔孔位移动不宜超过0.5m，满足规范要求。

（4）钻孔

按照孔位放线标志，将钻机钻头对中定位，采用铅球将钻杆调至铅垂，然后开钻。钻机安装要平稳、牢固，立轴中心与孔位中心、天车中心在同一条直线上。采用XY-100型地质钻机成孔，孔径一般为75～110mm。钻进过程中应严格记录钻速、冲洗液漏失量、掉钻起止位置。记录钻进前后相对静止水位等水文地质及工程地质现象，以便判断岩溶裂隙尤其溶洞发育情况。

3注浆效果检验

3.1注水试验和验证钻孔

在注水试验前，量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变化幅度，压浆后试验的单位长度吸水量应小于压浆前吸水量的3%～5%，即可判定达到压浆效果，合格率为100%。

钻孔检查，检查孔数为5%，通过钻取岩芯检查浆液填充情况，灰岩中的节理裂隙为水泥填充，溶洞中钻出柱状水泥块，可以直观的判断注浆效果。

3.2物探检测

由中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司对本岩溶注浆段进行物探检测，检测效果明显。

通过试验段与未进行注浆处理的地段相比较，检测结果显示注浆段比未注浆段电阻率值提高了10%～20%。主要原因还是由于浅层含水量低、注浆凝固较快，注浆形成的灰桩使路基整体电阻率有所提高。

4.施工现场所遇问题及处理方案

4.1溶洞处理措施

本段路基通过先导孔探明溶洞的发育情况，根据发育情况的特点，本可以将其分为2类：轻微溶蚀、一般溶洞。根据溶洞不同的发育情况，采用与其相对应特点的施工方案。

（1）轻微溶蚀

轻微溶蚀是指节理岩体、岩溶发育轻微及封闭的比较小的溶洞。此类溶洞吸浆量一般较小，适合单液注浆方案。若洞内无填充物或填充物不满时，注浆前期的注浆量较大，可适时的添加中粗砂进行挤密填筑溶洞，直至不再漏浆。

（2）一般溶洞

一般溶洞是指溶洞发育明显，无大裂隙穿过，钻机注浆孔钻进成孔施工时，钻进冷却水和泥浆会明显泄露，需要及时补充。所采取的措施：在钻机钻孔穿过溶洞至溶洞底部后，再钻进1.0m，可先灌入中粗砂或水泥砂浆对溶蚀腔体进行填充，再采用水泥浆液或水泥+水玻璃浆液。

4.2根据注浆扩散半径对压力的调整

扩散半径，并非浆液最远扩散距离，而是符合设计要求的扩散距离。

施工过程中，时刻注意压力的控制，在岩溶发育段落，由于岩溶裂隙（溶洞）较多，溶洞大，过水通道多呈管道流的形式，因此不宜追求过高的注浆压力（尤其在初期），在注浆的后期，适当的提高注浆压力也是必要的。灰岩中，注浆压力控制在0.1～0.3MPa之间；在岩土交接面，扩散半径约为1m，应将压力逐步加大至0.3～0.5MPa，提高扩散半径，在孔与孔之间形成了交叉区域，基本保证了帷幕的形成。

5 施工体会及建议

岩溶发育地区的地质情况十分复杂，在注浆过程中反映出的不同现象需要分析判定并采取相应的方案。判定不同现象的主要根据钻孔记录、注浆压力、注浆数量及冒浆情况等，集中综合分析。

注浆过程是控制整个岩溶区注浆质量的关键。注浆工艺必须采用通过实验所确定的一系列参数，尤其是压力和流量，应派专人负责。

在注浆过程中，要根据出现的不同的问题，采取与其相对应的措施，保证工程质量。

注浆完成后，及时组织检测单位对其进行质量检测，以保证无质量缺陷，如有不合格的区域，要及时对其进行补充注浆。

参考文献：

（1）经规标准［2008］176 TZ202-2008，客货共线铁路路基工程施工技术指南

（2）TB 10414-2003，铁路路基工程施工质量验收标准

（3）《新建铁路玉林至铁山港线 -路基工程设计专用图集》中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司