巖溶路基的處理與施工管理

朱壽驥 上海鐵路局寧安鐵路有限責(zé)任公司

巖溶是指可溶性巖石在水的溶（侵）蝕作用下，產(chǎn)生的各種地質(zhì)作用、形態(tài)和現(xiàn)象的總稱。可溶性巖石按化學(xué)成分和礦物成分可分為3種類型：碳酸巖類巖石、硫酸巖類巖石、鹵鹽類巖石。一般情況下，巖溶化程度最強(qiáng)的為灰?guī)r，其次為白云質(zhì)灰?guī)r和白云巖，再次為泥質(zhì)灰?guī)r。巖溶按埋藏條件可分為：裸露型、淺覆蓋型、深覆蓋型、埋藏型；巖溶發(fā)育強(qiáng)度可分為：微弱發(fā)育、弱發(fā)育、中等發(fā)育、強(qiáng)烈發(fā)育。

1 概述

目前，我國正在進(jìn)行大鐵路建設(shè)，巖溶對路基的危害主要表現(xiàn)為溶洞頂板、土洞坍塌引起的路基下沉和破壞及巖溶地面坍塌對路基穩(wěn)定性破壞。特別是覆蓋型巖溶地區(qū)，覆蓋土層在地下水的作用下，使巖面以上的土體流失而形成土洞。當(dāng)?shù)叵滤诨鶐r面附近波動時，這種作用最強(qiáng)烈。隨土洞不斷擴(kuò)展，將造成土體失穩(wěn)、地表開裂、下沉或塌陷。由于土洞發(fā)育速度快、分布密，對工程的影響遠(yuǎn)大于巖洞。

2 巖溶路基主要處理方法

對危及路基穩(wěn)定的巖溶，可采用下列方法處理：

(1)對于外露干洞穴可根據(jù)其大小、深度、所處位置及施工條件采取回填、封閉、蓋板、跨越等措施。

(2)對隱伏的洞穴可根據(jù)其大小、埋藏深度、頂板厚度及施工條件采取洞內(nèi)支頂或回填、注漿、跨越等措施。

(3)路基范圍內(nèi)的地表塌陷土洞覆蓋層較淺時，應(yīng)回填夯實并作好地表水的引排封閉措施。

(4)覆蓋層較厚時采用注漿封閉土、石界面，形成隔水帷幕，注漿厚度一般為5m～8m，深入基巖頂面以下3m～5m。當(dāng)巖溶很發(fā)育，溶洞呈串珠狀或空洞較大時，注漿深度可適當(dāng)增加，注漿孔間距一般5m左右。

(5)既有線或增建二線的巖溶病害宜采用注漿加固。

3 巖溶路基注漿施工

巖溶路基注漿施工應(yīng)按"先探后灌、探灌結(jié)合"原則進(jìn)行，即：巖溶施工探察及成果分析→注漿施工→質(zhì)量檢測。

3.1 巖溶路基施工探察

巖溶路基注漿施工前利用部分注漿孔對巖溶地基進(jìn)行施工探察，進(jìn)一步查清注漿區(qū)域巖溶發(fā)育情況，探察孔應(yīng)均勻布置在探察區(qū)。

施工探察孔應(yīng)按鐵路工程勘探孔技術(shù)要求真實、詳細(xì)記錄勘探情況：鉆探時間、鉆孔位置、穩(wěn)定水位、覆蓋層厚度、巖層溶蝕情況、溶洞高度及溶洞充填情況。對鉆進(jìn)過程中的掉鉆、漏水等情況應(yīng)詳細(xì)記錄，對采取的芯樣設(shè)置標(biāo)簽進(jìn)行拍照，并注明工點(diǎn)名稱、鉆孔編號、分層深度等。

施工探察由施工單位委托有資質(zhì)的勘察單位進(jìn)行，探察報告由施工、監(jiān)理單位及時分段整理，由建設(shè)單位組織，經(jīng)四方討論確認(rèn)后提交設(shè)計單位。

鉆孔施工主要工藝流程如下：

(1)布孔：按設(shè)計排距、孔距測量確定孔位、標(biāo)高，進(jìn)行統(tǒng)一編號釘樁。

(2)安裝鉆機(jī)：平整場地、機(jī)臺后，設(shè)置GXY-1A型或XY-150型鉆機(jī)，調(diào)平機(jī)架、機(jī)體，然后進(jìn)行孔位對正。

(3)鉆孔：開孔前先了解有無地下埋藏物，確認(rèn)無誤后采用110巖芯管開孔鉆進(jìn)。對鉆進(jìn)過程詳細(xì)記錄、拍照，詳細(xì)記錄土巖分界面位置和溶洞起至高程，量測空洞的深度、大小、充填物的情況。

(4)鉆孔完成后，由地質(zhì)編錄員及時對巖芯進(jìn)行編錄，分層記錄不同土層和巖層的深度，巖溶發(fā)育的情況以及地下水位的深度。鉆孔過程中，監(jiān)理工程師旁站記錄地質(zhì)變化情況。

(5)采用水泥砂漿對注漿套管進(jìn)行固定。

3.2 注漿施工

注漿前應(yīng)進(jìn)行簡易壓水試驗，檢查孔口套管固結(jié)密封程度和止?jié){塞的止?jié){效果。注漿方式可根據(jù)地質(zhì)情況，選用分段下行式注漿、混合式或全孔一次注漿等方法。注漿應(yīng)遵循漿液濃度由稀到濃，注漿壓力由低到高，凝膠時間由長到短的原則，防止由于漿液粘度大，注漿壓力小，凝膠時間短使?jié){液擴(kuò)散距離短而影響注漿質(zhì)量。

巖溶路基注漿主要施工工藝如下：

(1)試泵：開泵前先將三通轉(zhuǎn)芯閥調(diào)到回漿位置，待泵吸水正常時，將三通回漿口慢慢調(diào)小，泵壓徐徐上升。當(dāng)泵壓達(dá)到預(yù)定注漿壓力時，持續(xù)2min～3min不出故障，即可結(jié)束。

(2)安裝注漿套管及射漿管：鉆孔完畢，進(jìn)行清孔檢查，在確認(rèn)沒有坍孔和探頭石的情況下，下注漿套管。否則，用鉆機(jī)進(jìn)行掃孔。在注漿管管口安裝2.5MPa的壓力表。

(3)壓水試驗：壓水壓力由0MPa開始逐漸增大到0.2MPa，并持續(xù)15min，做好記錄(見圖1)。

圖1 巖溶路基注漿工藝流程圖

(4)漿液配制：水泥漿液水灰比為 0.8∶1～1∶1，拌和站加工運(yùn)輸至現(xiàn)場。若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況先摻入粉煤灰或水玻璃對溶蝕腔體進(jìn)行充填。

(5)將配制好的水泥漿液送入泥漿池內(nèi)備用。

(6)注漿管路系統(tǒng)的試運(yùn)轉(zhuǎn)。

(7)注漿順序：按自路基坡腳向線路中心的順序進(jìn)行，先兩側(cè)后中間，以保證注漿質(zhì)量。

(8)注漿壓力控制：可溶巖中為0.1MPa～0.3MPa，土層為0.2MPa～0.5MPa，最大不超過 1.5MPa。

(9)停漿標(biāo)準(zhǔn)：一般孔吸漿量不大于5L/min～10L/min，孔口壓力維持0.2MPa左右，維持30min。

3.3 巖溶注漿質(zhì)量檢驗

巖溶注漿采用面波檢測、壓水試驗配合鉆孔取芯綜合方法進(jìn)行注漿效果檢測及評價，質(zhì)量檢測在注漿結(jié)束14天之后進(jìn)行。

4 巖溶路基注漿管理

由于巖溶發(fā)育情況受多種因素影響而復(fù)雜多變，造成巖溶路基注漿施工工藝復(fù)雜，施工周期長，注漿工程量難以確定，同時注漿質(zhì)量直接影響路基工程的安全、穩(wěn)定及運(yùn)營使用，因此巖溶路基注漿管理尤為重要。

(1)施工計劃應(yīng)依據(jù)工期要求、施工單位可能投入的人員、設(shè)備及巖溶注漿施工特點(diǎn)進(jìn)行編制。施工計劃應(yīng)保證重點(diǎn)、統(tǒng)籌兼顧，組織連續(xù)、均衡施工，同時嚴(yán)格遵守有關(guān)施工規(guī)范、規(guī)程和制度。

(2)編制巖溶注漿工程技術(shù)方案前，首先要熟悉設(shè)計圖紙，領(lǐng)會設(shè)計意圖，注漿施工前組織技術(shù)人員學(xué)習(xí)設(shè)計圖紙、施工規(guī)范、施工組織設(shè)計，明確圖紙及規(guī)范要求、操作要領(lǐng)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、檢驗方法、實驗內(nèi)容等，結(jié)合技術(shù)人員各自的工作內(nèi)容，解決發(fā)現(xiàn)的問題。在施工過程中對發(fā)現(xiàn)的問題要及時解決，對共性問題要集中研究，找出最佳解決方案，推廣實施。

嚴(yán)格按已批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計施工，注漿材料進(jìn)場前進(jìn)行檢查驗收，注漿施工操作者要求考核持證上崗。

由于巖溶發(fā)育復(fù)雜多變，為有效控制注漿量，現(xiàn)場成立建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理、施工四方聯(lián)合小組對施工探察、注漿施工進(jìn)行共同監(jiān)督，當(dāng)注漿孔遇有溶洞時采取灌注砂、砂漿、漿液中摻加粉煤灰、水玻璃或調(diào)整水灰比、分段或多次注漿等方法，必要時應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)孔，嚴(yán)禁在空溶腔內(nèi)灌注純水泥漿。注漿孔鉆探過程中遇有較大溶洞或注漿量大時，應(yīng)及時通知建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理單位，共同研究單孔注漿方案，以控制注漿量，保證注漿質(zhì)量。同時，漿液配比及注漿工藝應(yīng)在注漿施工過程中持續(xù)改進(jìn)，以達(dá)到控制注漿量、提高注漿質(zhì)量的目的。注漿量通過流量計進(jìn)行計量。

(3)注漿施工前應(yīng)排查遷改注漿區(qū)域內(nèi)地下管線，在靠近既有線地段注漿施工時，應(yīng)對既有路基及結(jié)構(gòu)物進(jìn)行變形觀測。注漿過程中嚴(yán)格控制注漿壓力，避免因注漿施工對既有線產(chǎn)生破壞。

5 小結(jié)

巖溶路基注漿做為一項隱蔽工程，對路基工程的安全、穩(wěn)定影響重大，路基注漿施工應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制。同時，由于巖溶注漿量難以確定，對注漿過程中遇有較大溶洞或單孔注漿量較大時，應(yīng)及時調(diào)整注漿方案，控制注漿量，節(jié)省工程投資。