兩種注漿量計(jì)算方法在鐵路巖溶整治中的應(yīng)用

謝　博

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司南昌院，江西南昌　330002)

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兩種注漿量計(jì)算方法在鐵路巖溶整治中的應(yīng)用

謝博

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司南昌院，江西南昌330002)

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

關(guān)鍵詞:巖溶路基，注漿量，計(jì)算方法，誤差

1　概述

巖溶對(duì)鐵路路基具有潛在的威脅，如不及時(shí)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(jì)算方法是否合理，會(huì)影響到注漿質(zhì)量和巖溶整治的效果［3-6］。本文通過對(duì)滬昆鐵路巖溶路基整治(K1064+009～K1064+313 段)的施工成果進(jìn)行探討，總結(jié)了一些注漿經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)。

2　工程地質(zhì)概況

2．1地層巖性

據(jù)對(duì)滬昆鐵路K1064+009～K1064+313段巖溶路基進(jìn)行的地質(zhì)勘察，物探和鉆探工作的結(jié)果反映，勘查區(qū)位于覆蓋型灰?guī)r區(qū)，揭露有溶溝溶槽、溶孔、溶洞等巖溶形態(tài)，區(qū)域上屬巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)，巖溶路基穩(wěn)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(tǒng)殘積層(Q2el)、石炭系上統(tǒng)船山組(C2c)等地層，基本設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

2．2地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

1)定性評(píng)價(jià)。根據(jù)巖層巖性和層厚、巖層產(chǎn)狀、洞體形態(tài)及埋藏條件、頂板情況、充填情況、地下水、地震基本烈度、設(shè)施荷重及重要性等因素對(duì)巖溶地基穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜合考慮以上因素，定性評(píng)價(jià)結(jié)果為巖溶地基穩(wěn)定性差。

表1　地層巖性及設(shè)計(jì)參數(shù)

2)定量評(píng)價(jià)。定量評(píng)價(jià)主要是按經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)溶洞頂板的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算方法采用《巖土工程手冊(cè)》(第一版)巖溶地基半定量評(píng)價(jià)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(jì)算:

其中，H0為洞體最大高度，m;K為巖石松散(漲余)系數(shù)，石灰?guī)rK=1．2。

結(jié)合定性評(píng)價(jià)和半定量評(píng)價(jià)結(jié)果，綜合判定勘察路段下部巖溶發(fā)育，地基穩(wěn)定性差。

3　巖溶注漿量的計(jì)算方法

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

3．1整體(體積)法

整體(體積)法，計(jì)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(jié)石充填系數(shù);α為漿液損失系數(shù);m為水泥結(jié)石率;F為注漿控制面積，m2;H為注漿段長(zhǎng)度，m;η為巖溶率(或土層裂隙率)。

計(jì)算參數(shù)的選擇及確定:

1)注漿控制面積(F)的計(jì)算原則。注漿控制面積F是注漿計(jì)算的重要數(shù)據(jù)。

F=注漿處理寬度(B)×處理長(zhǎng)度。

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

2)注漿段長(zhǎng)度H。考慮巖溶區(qū)基巖內(nèi)長(zhǎng)度及土層裂隙區(qū)長(zhǎng)度。注漿孔基巖內(nèi)深度采用5 m?？紤]到土石交界面形成“準(zhǔn)水平帷幕”和充填隱伏土洞的需要，平均厚按0．5 m計(jì)，設(shè)計(jì)用5．5 m。

注漿段長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)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(shù)α。損失系數(shù)取1．20。

5)巖石中水泥結(jié)石充填系數(shù)β。按水平帷幕考慮空洞β=1。

6)水泥結(jié)石率m。一般采用0．6。

通過整體法計(jì)算，得出的注漿總量為9 805．2 m3。

3．2單孔注漿量計(jì)算法

其中，R為漿液擴(kuò)散半徑;L為注漿段長(zhǎng)度;K為土層孔隙率;α為漿液充填系數(shù);β為漿液損失系數(shù)。

計(jì)算參數(shù)的選擇及確定:1)漿液擴(kuò)散半徑R。漿液擴(kuò)散半徑與注漿壓力有關(guān)，一般在素填土及粉質(zhì)黏土的注漿壓力按200 kPa～500 kPa控制;灰?guī)r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(shù)α。當(dāng)溶洞無填充物時(shí)，其漿液填充系數(shù)為1。3)漿液損失系數(shù)β。漿液損失包括:a．漿液擴(kuò)散至有效范圍之外;b．漿液冒出地表;c．注漿管殘存數(shù)量; d．注漿機(jī)械和管道漏漿排污數(shù)量;e．水泥粉塵等。巖溶路基注漿根據(jù)實(shí)際情況取值1．05～1．2，一般常用1．1。對(duì)站場(chǎng)、樞紐股道多，注漿面積較大時(shí)取小值;當(dāng)注漿面積較小時(shí)取大值。

通過單孔注漿法，計(jì)算得出的注漿總量為8 007．7 m3。

3．3兩種注漿計(jì)算方法對(duì)比

該工程竣工驗(yàn)收資料顯示，實(shí)際注漿量為9 260．2 m3。在本工程注漿量計(jì)算中，單孔注漿量計(jì)算的注漿總量比整體(體積)法偏小;整體注漿量計(jì)算方法比單孔注漿量計(jì)算方法更為接近實(shí)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(fā)育又極具不均一性，按單孔計(jì)算具有大的隨意性和多變性，所以整體(體積)計(jì)算法得出的工程注漿量較為接近工程實(shí)際，但需要進(jìn)一步總結(jié)完善。

4　結(jié)語

1)本次滬昆線K1064+009～K1064+313段巖溶路基整治工點(diǎn)，注漿量采用整體(體積)法計(jì)算，各參數(shù)基本參照一般值取值，為使計(jì)算注漿量盡量的符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，各計(jì)算參數(shù)根據(jù)前期勘探及現(xiàn)場(chǎng)探灌結(jié)合反饋的地質(zhì)資料適當(dāng)調(diào)整。計(jì)算所得注漿量9 805．2 m3，與實(shí)際注漿量9 260．2 m3比較，誤差僅5．5%。

2)巖溶發(fā)育形態(tài)在空間上的變化差異很大，按單孔計(jì)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(gè)空間立體的概念。采用(整體)體積法更接近實(shí)際，且對(duì)注漿工程數(shù)量控制較為合理。

3)巖溶病害路基注漿設(shè)計(jì)的注漿量與實(shí)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(jì)算注漿量時(shí)參數(shù)選擇是否合理等有關(guān)，也和施工工藝的優(yōu)化，注漿參數(shù)選擇是否合理有關(guān)，需要在工程實(shí)踐中進(jìn)一步總結(jié)完善。

參考文獻(xiàn):

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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(jiǎn)介:謝博(1984-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-25

文章編號(hào):1009-6825(2016)01-0083-02

中圖分類號(hào):P642．25

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A