鐵路路基巖溶整治的施工工藝及實(shí)踐探索

【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國高速鐵路得到快速發(fā)展。作為一項(xiàng)相對成熟的地基加固整治技術(shù)，巖溶注漿技術(shù)對于巖溶路基加固具有重要的作用。本文將以我國某客運(yùn)專線鐵路工程為例，來探討路基巖溶整治的施工工藝。

【關(guān)鍵詞】路基巖溶；整治；施工工藝

一、工程概況

正在建設(shè)的一條標(biāo)準(zhǔn)較高的省際高速鐵路，其設(shè)計(jì)時(shí)速為350km，全線采用無砟軌道。先期開工段全長45.38km，其中337+771.43～338+365.77段為松軟土巖溶路基，上覆軟塑、硬塑狀黏土，覆蓋層厚7～34m，下伏白云質(zhì)灰?guī)r，巖溶發(fā)育，鉆探揭示發(fā)育的溶洞直徑多為0.6～8.8m，并且填充著許多黏土和碎石。巖溶地下水的來源主要是基巖裂隙水和孔隙潛水，深2.5～16.3m，受季節(jié)影響明顯。由于在雨季該地段地下水位較淺，雨水在通過谷溝或巖溶裂隙等進(jìn)行排泄時(shí)，部分地段的地下水會從地表流出，而在旱季該地段的地下水位比較深。

二、整治設(shè)計(jì)

由于受氣候的影響，再加上該段路基的地下水處于巖土交界面，在真空抽吸和侵蝕等作用下，極易發(fā)生由于路基下方土洞的出現(xiàn)而引發(fā)路基塌陷等問題。此外，由于路基下方基巖巖溶發(fā)育，分布著較多的溶洞，如果不對溶洞進(jìn)行有效的整治，就會對鐵路的安全行駛造成一定的隱患。而注漿加固法不僅能夠?qū)r溶水和上層滯水阻隔在巖溶裂隙與巖土界面之外，還能夠填充溶洞，提高路基強(qiáng)度，控制路基整體沉降。因此，在該段巖溶路基整治中，可采用壓力注漿和梅花孔位布置的方式進(jìn)行加固。其中，軟塑土段的排距和孔間距為1.5m，巖溶段的排距和孔間距為5m。為了解巖溶與黏土的軟硬情況，要先選取鉆孔數(shù)20%作為先導(dǎo)勘探孔，巖土界面以下6m為巖溶加固深度，土層帷幕厚3m。溶洞底板下1m為對溶洞加固的深度，再將惰性材料漿液嵌入基巖0.5m。在進(jìn)入硬塑土層1m處進(jìn)行注漿加固處理，將3根鋼筋支架放入下界面到平基巖面的注漿孔中，并用混凝土進(jìn)行回填密實(shí)。最后，要用鉆孔檢測、物探檢測和沉降觀測等方法對注漿的質(zhì)量和效果進(jìn)行檢查。

三、施工方法

（一）對溶洞的整治

在通過先導(dǎo)孔探明溶洞發(fā)育情況的前提下，對于溶洞的整治可采取以下辦法：

第一，對于輕微溶蝕溶洞可采用單液注漿法。一方面，對于溶洞內(nèi)有軟塑和松散等填充物的情況，可直接進(jìn)行注漿固結(jié)。另一方面，對于溶洞內(nèi)無填充物或者填充物不滿的情況，為擠密和填筑溶洞，可在漿液中加入適當(dāng)?shù)闹写稚啊?/p>

第二，對于一般溶洞，單液注漿法或雙液注漿法都可以使用。在使用鉆機(jī)鉆至溶洞地下1.0m時(shí)，可采用單液注漿法，在漿液中添加適當(dāng)?shù)闹写稚皩θ芏催M(jìn)行填筑。如果注漿流量大于其所設(shè)計(jì)量的1.5倍，就要采用雙液注漿法。

第三，對于復(fù)雜溶洞的整治，要采取雙液注漿法。在使用雙液注漿法之前，要用鉆機(jī)鈷到溶洞地下1.0m，確保溶洞能夠被水泥個(gè)中粗砂灰漿等填滿。如果溶洞的裂隙較大或注漿孔地下水位較高，要適當(dāng)調(diào)整漿液的濃度，確保溶洞裂隙能夠被漿液填滿，并且使地下裂隙封閉。

（二）注漿施工機(jī)具和技術(shù)指標(biāo)參數(shù)

在這一鐵路建設(shè)施工過程中，注漿施工所使用的水泥為32.5級硅酸鹽水泥，所采用的機(jī)械如下表所示。一般情況下，采用純水泥漿液對巖石裂縫或溶洞等進(jìn)行填充或補(bǔ)強(qiáng)。但是，對于裂隙較大的巖石或溶洞進(jìn)行填充時(shí)，要根據(jù)其具體實(shí)際情況，先填充溶蝕腔體，再進(jìn)行注漿，其施工水泥漿液的參數(shù)為水：水泥：砂=（0.8～1.0）：1.0：1.0。通常情況下，水灰比的控制范圍為0.8～1.0，而在實(shí)體工程中，大多采用0.8的水灰比。為滿足施工需要，要根據(jù)漿液滲透系數(shù)、漿液粘度和結(jié)石強(qiáng)度等控制漿液的攪拌時(shí)間，其最佳攪拌時(shí)間為30s。此外，在這一注漿施工工程中，對水玻璃和水泥漿液的參照比為水：水泥：水玻璃=（0.8～1.0）：1：（0.08～0.20）。其中，水玻璃用量是水泥量的8%～20%，水玻璃美度為38°～43°。施工中采用加入緩凝集的方法使其攪拌時(shí)間控制在5min～30min之間，能夠有效控制水玻璃和水泥的反應(yīng)速度，提高漿液在巖溶或溶洞內(nèi)的滲透力。在選用注漿壓力方面，0.6～0.8是對于一般巖溶來講的，而0.1～0.3是對于極發(fā)育巖溶來設(shè)的。但是，在巖土界面附近進(jìn)行注漿時(shí)，其注漿壓力不能超過0.8～1.0，結(jié)束注漿時(shí)間以發(fā)現(xiàn)3～5m以外出現(xiàn)冒漿點(diǎn)為準(zhǔn)。在這一工程的最后階段，如果在巖土界面3m以內(nèi)出現(xiàn)冒漿點(diǎn)，就要立即采取降低注漿壓力等方法進(jìn)行整治。

（三）施工工藝

第一，在鉆孔控制方面。為使其孔樁的偏差不超過50mm，施工人員要依據(jù)布孔設(shè)計(jì)，正確使用鋼尺，采用坐標(biāo)的方法準(zhǔn)確定位孔位并進(jìn)行鉆孔作業(yè)；采用錘球法控制鉆機(jī)垂直度；采用循環(huán)水分節(jié)進(jìn)行鉆孔。為有效控制入深度，在進(jìn)行先導(dǎo)勘探鉆孔時(shí)，要將所取出的每一節(jié)芯樣與每一節(jié)具體的地質(zhì)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行比對。

第二，在注漿施工方面。要遵循一定的注漿順序，采用分段前進(jìn)和先鉆孔后注漿的方法，將被串漿孔同時(shí)注漿或封堵。如果在注漿點(diǎn)3m以內(nèi)有冒漿情況發(fā)生，就要采用開挖填堵等方法對冒漿點(diǎn)進(jìn)行整治。對于沒有達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的注漿，要在清理注漿孔的基礎(chǔ)上再次進(jìn)行注漿作業(yè)，直至其達(dá)到注漿標(biāo)準(zhǔn)。

四、效果檢驗(yàn)

（一）對鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證

其一，可通過鉆孔巖芯漿液的填充情況來判定注漿的質(zhì)量和效果，若巖溶地段的芯樣為柱狀水泥塊，則說明巖溶地段的注漿效果明顯。其二，可采用注水試驗(yàn)的方法對注漿效果進(jìn)行驗(yàn)證，若在注漿后，對5%的總孔數(shù)進(jìn)行注水試驗(yàn)時(shí)，其壓力上升明顯，并且鉆孔單位長度的吸水量是注漿前的1%～2%，則說明注漿效果顯著。

（二）進(jìn)行物探檢測

首先，在淺層土硬塑土層進(jìn)行注漿時(shí)，由于其含水量小、凝固速度比較快，其所形成的灰樁極易提高注漿區(qū)的整體電阻率。因此，在進(jìn)行物探檢測時(shí)，若注漿區(qū)的電阻在50～140Ω·M之間，而無注漿區(qū)的電阻率在50—120Ω·M之間，則說明其注漿效果明顯。其次，由于軟塑土層的含水量比較高，在進(jìn)行注漿時(shí)，其整體電阻率會降低。因此，在進(jìn)行物探檢測時(shí)，若在該軟塑土層進(jìn)行注漿時(shí)其整體電阻降低，則說明其注漿效果明顯。最后，在對注漿區(qū)基巖面下6m進(jìn)行物探檢測時(shí)，如果其電阻率絕對值小于120Ω·并且其等值線呈水平近似平行分布；而在20m高程以下區(qū)域，其電阻率絕對僮大于200Ω·M，并且其等值線呈水平層狀分布，則說明注漿效果明顯。

（三）進(jìn)行沉降觀測

通過在路基填筑過程中埋設(shè)剖面觀測管、中心沉降板、和層次沉降觀測管等對路基巖溶進(jìn)行沉降觀測，若填筑后期比前期沉降幅度小且不明顯，則說明注漿效果明顯。

結(jié)語：

在對鐵路路基巖溶進(jìn)行整治時(shí)，要充分考慮巖溶的發(fā)育情況、巖溶裂隙的大小、溶洞的大小及其本身的填充情況等，采取適當(dāng)?shù)淖{方法，選擇合適的注漿液和注漿壓力，保證注漿效果，同時(shí)需考慮兼具經(jīng)濟(jì)性、合理性。