淺談滬昆高鐵施工中的路基巖溶整治施工技術(shù)

1、淺談滬昆高鐵施工中的路基巖溶整治施工技術(shù)摘要：滬昆高鐵貴州段是巖溶發(fā)育地區(qū)，容易造成塌陷給施工帶來極大困難。本文闡述了滬昆九標(biāo)巖溶注漿在D1K820+955D1K821+200段巖溶路基的施工技術(shù)。 關(guān)鍵詞：高鐵、路基、巖溶整治、注漿 、施工技術(shù) 滬昆高鐵是上海至昆明的新建高速鐵路，本條線設(shè)計時速是300km/h，為了保證列車安全、舒適、高速的運行，無論在設(shè)計和施工中都具有科技含量高、質(zhì)量要求高、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高、施工難度高等特點，路基巖溶整治就是施工中的難點。 1.工程概況 滬昆線貴州段D1K820+955D1K821+200位于安順市鎮(zhèn)寧縣，地處

2、溶丘谷地地貌區(qū)，地面高程13001360m。地表上覆黏性土，土厚16m，具弱膨脹性。區(qū)域范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造線密集，斷層發(fā)育，以近SN和NE向斷層為主。下伏基巖三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組段（T2gl）白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。地下水埋深16m，第四系黏性土含少量孔隙水，巖溶水較發(fā)育溶巖，主要受大氣降雨及地表水補給。經(jīng)綜合分析評價，設(shè)計范圍屬易塌陷區(qū)，需進(jìn)行巖溶地面塌陷防治處理。 2巖溶整治對象、措施和目的 2.1巖溶整治對象 對溶蝕平原（或谷地）覆蓋層厚度小于30m或巖溶化高原（或坡地）覆蓋層厚度小于20m的易、極易塌陷區(qū)，整治對象為：危及路基穩(wěn)定的溶洞與覆蓋層土洞；具備誘發(fā)

3、地面塌陷的溶蝕破碎帶（連通性較好且垂直發(fā)育）；土石分界地面附近的開口巖溶形態(tài)。對裸露型巖溶，整治對象為危及路基穩(wěn)定的不穩(wěn)定溶洞；覆土充填的滲漏性溶槽。當(dāng)溶蝕平原（谷地）巖溶區(qū)覆蓋層厚度大于30m或巖溶化高原（或坡地）的巖溶區(qū)覆蓋層厚度大于20m時，一般可不進(jìn)行整治。 2.2巖溶整治措施 覆蓋型巖溶以鉆孔注漿為主要整治措施。對覆蓋層平均厚度大于2m的區(qū)段，通過注漿填充土石界面附近的土洞、溶洞和溶蝕裂隙阻隔地表水下滲及地下水滲流通道，防止巖溶地面塌陷發(fā)生，對覆蓋層平均厚度不小于2m的區(qū)段以清除地表覆土換填不易風(fēng)化硬石為主要處理措施，并針對溶洞進(jìn)行注漿充填處理。覆蓋型巖溶路塹地段

4、采用土工膜封閉，加強對地下水的防滲處理。裸露型巖溶區(qū)的開口型溶洞及淺埋溶洞，采取揭蓋澆筑C15砼進(jìn)行加固處理，深埋溶洞采用鉆孔充填粗骨料（碎石、砂）后補注漿處理，覆土充填的滲漏性溶槽以清除溶槽充填土并澆筑C15砼進(jìn)行加固處理。對于封閉溶蝕洼地、漏斗，地下暗河、水網(wǎng)密集或集中滲流帶，規(guī)模較大或串株狀發(fā)育溶洞，軟基高填段，采用樁板，樁筏結(jié)構(gòu)跨度處理。本文主要闡述注漿處理。 2.3巖溶整治目的 監(jiān)理工程師論壇確保巖溶路基施工和運營時地表不塌陷，保證道路運營安全。 3.路基巖溶注漿施工特點 （1）施工機具設(shè)備簡單、操作方便。 （2）路基巖溶注漿是對覆蓋

5、型巖溶整治最簡便最有效的方法。 （3）路基巖溶注漿原材料采用的是水泥漿，流動性好對巖溶能起到很好的填充和加固作用。 4施工方法 工程監(jiān)理4.1施工工藝流程圖 施工準(zhǔn)備布置孔位測量放線鉆孔檢查巖芯終孔清孔封孔注漿注漿完成試驗檢測。 注漿處理施工工藝流程見圖4.1。4.2.1定孔位 按“探灌結(jié)合”的原則，巖溶整治注漿孔分先導(dǎo)探灌孔，和分序注漿孔兩種類型，分序布置與實施。根據(jù)設(shè)計要求標(biāo)出注漿孔位置，并進(jìn)行復(fù)測?？孜黄畈淮笥?0cm，當(dāng)因避讓管、線等客觀原因需對孔位進(jìn)行調(diào)整，且距離大于50cm時，報設(shè)計、監(jiān)理單位核對。 注漿孔位標(biāo)

6、定后，移動鉆機至鉆孔位置，完成鉆機就位。 鉆機就位后，用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等工具調(diào)整鉆機角度，安裝牢固，定位穩(wěn)妥。 各類設(shè)備就近安裝，注漿管線固定，不宜過長，以30公分為宜，以防壓力損失。 4.2.2鉆孔 覆蓋層中鉆孔采用跟管鉆進(jìn)，直徑不得小于130mm?；鶐r段終孔直徑不得小于91mm。所有先導(dǎo)探灌孔均須按勘探鉆孔技術(shù)要求施鉆，進(jìn)行巖芯鑒定和編錄。 4.2.3檢查巖芯 根據(jù)鉆取巖芯的形態(tài)，并結(jié)合鉆進(jìn)時鉆機的狀態(tài)確認(rèn)具體的地質(zhì)情況，并以此判定入巖的深度及注漿方案。 4.2.4終孔 鉆孔應(yīng)以實際鉆探深度為準(zhǔn)，加固厚度滿足設(shè)

7、計要求。加固深度為巖土界面以下2m。鉆至設(shè)計孔深度，經(jīng)專業(yè)工程師自檢后，報請現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢查，同意后方可提鉆。 4.2.5清孔 在鉆孔結(jié)束后，要及時進(jìn)行清孔，將孔中碎石等破碎巖芯取出，確保注漿時水泥漿能順利的充填基巖中破碎巖層和裂隙。對沖洗時返水的鉆孔，以沖洗液變清為結(jié)束條件。對溶洞、溶蝕破碎帶發(fā)育、沖洗時不返水的鉆孔，要求流量不小于泵送額定流量的80%，沖洗時間不少于10min。 4.2.6封孔 在滿足設(shè)計注漿壓力條件下，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況可采用濃水泥漿(水泥砂漿)一次性封閉或孔口管動態(tài)阻塞法封孔，封孔深度最小不少于2m。 對未遇溶洞的鉆孔采

8、用一次性封閉法封孔，管徑30mm；當(dāng)鉆探揭示有溶洞、漏水嚴(yán)重情況時，為滿足沖填粗骨料需要，采用孔口管動態(tài)阻塞法封孔，護(hù)孔管管徑為110mm；對于路基已經(jīng)填筑地段的鉆孔，為避免影響路基，必須采用孔口管動態(tài)阻塞法封孔，封孔深度位于地面以下1m。 孔口管動態(tài)阻塞法封孔技術(shù)要求，見圖4-2： 封孔流程為：鉆孔沖洗在預(yù)定深度設(shè)置110mmPVC孔口管，孔口管外側(cè)底部20cm用粘土堵截層在封孔段灌注濃水泥漿終凝后用止?jié){閥動態(tài)封閉注漿。采用孔口管動態(tài)阻塞法封孔時，封孔段鉆孔直徑不小于130mm，孔口管直徑為110mm，為避免影響注漿效果，要求孔口管下部位于土石界面0.5m以上，不得進(jìn)入基

9、巖。當(dāng)覆蓋層較厚時，可將起護(hù)孔作用的孔口管設(shè)置為花管。 終孔與驗收時間間隔不宜過長，以免垮孔等不利情況發(fā)生。終孔驗收后應(yīng)及時進(jìn)行封孔作業(yè)，封孔水泥漿（或水泥砂漿）終凝后進(jìn)行注漿作業(yè)。4.2.7注漿 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，方可下管。否則，必須用鉆機進(jìn)行掃孔。  在確定注漿管內(nèi)無阻塞物后，即可進(jìn)行注漿管安裝。把管子插入孔內(nèi)，再將管頂入孔內(nèi)到設(shè)計要求深度，使橡膠栓塞與孔壁充分?jǐn)D壓緊實，注漿管和止?jié){塞固定。注漿管外露的長度不小于30cm，以便連接孔口閥門和管路。注漿管安放好后，在注漿管管口加上孔口蓋，以防止雜物進(jìn)入。 

10、做壓水試驗，壓水壓力由小逐漸增大到預(yù)定注漿壓力，并持續(xù)15min。 （1）漿液配制 注漿以純水泥漿為主的單液注漿材料，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比為1:10.6:1。開始注漿時采用稀漿灌注，當(dāng)灌入量增大時采用濃一級的漿液灌注。 對溶蝕裂隙發(fā)育、連通性好、漏液嚴(yán)重時注漿時刻摻入一定的粉土或粉煤灰，粉土參入量水泥重量的10%，粉煤灰摻入量為水泥重量的30%。 所用漿液采用攪拌機拌合隨拌隨用，攪拌時間不少于2min。將配制好的漿液送入攪拌式儲漿桶內(nèi)備用。 （2）注漿 注漿管路系統(tǒng)的試運轉(zhuǎn)：用1.5倍于注漿終壓的壓力對系統(tǒng)進(jìn)行吸水

11、試驗檢查，并接好水、電；檢查管路系統(tǒng)能否耐壓，有無漏水；檢查管路連接是否正確；檢查設(shè)備狀況是否正常；使設(shè)備充分熱身，試運轉(zhuǎn)時間為20min。 注漿順序：遵循先邊排，后內(nèi)排、跳孔、由疏至密注漿順序；自路基坡腳向中心的順序進(jìn)行，先兩側(cè)后中間，以保證注漿質(zhì)量。注漿方式采用分段前進(jìn)方式，即先鉆孔后注漿。 灌漿壓力控制根據(jù)受灌地層的地質(zhì)條件和滲透性、灌漿時吸漿量，以及對漿液稠度變換等一并考慮。一般情況下，當(dāng)吸漿量較小時，可盡快地達(dá)到規(guī)定的灌漿壓力；而在吸漿量較大時，則可較緩慢的升到規(guī)定的灌漿壓力。 灌漿過程中，灌漿壓力的控制采用“一次升壓法”。“一次升壓法”，就是在灌漿開始

12、后，將壓力盡快的升高到規(guī)定的壓力，使整個灌漿過程盡量是在規(guī)定的壓力下進(jìn)行。其優(yōu)點是裂隙不至于在低壓下提前被堵塞，能較多地灌進(jìn)一些漿液，使一些較小的裂隙也能得到充分地灌實。 終注條件為：在終注壓力下連續(xù)注漿10min的注入率不大于5L/min時，可終止注漿。 注漿完成后應(yīng)立即拔管，若拔管不及時，漿液會把注漿管凝固住而造成拔管困難。拔管時使用拔管機。每次上拔高度為500mm。注漿結(jié)束后，拔出套管，用水泥砂漿或C15砼封孔，及時刷洗注漿管，以便保持清潔、通暢。 4.2.8注漿效果檢查 （1）注漿前后，物探成果資料對比，檢查注漿效果。 （2）注漿前后，

13、鉆孔注水試驗的單位長度吸水量對比，檢查注漿效果。注漿后單位長度吸水量應(yīng)小于注漿前吸水量的35%，且不存在明顯漏水現(xiàn)象。 （3）鉆孔檢查，檢查孔數(shù)為5%，根據(jù)取芯漿液充填情況直觀判斷注漿效果。 （4） 注漿觀察，冒漿點在路基范圍之外35m時，可視路基范圍巖溶通道堵塞完畢。 5.注漿出現(xiàn)問題的處理 （1）注漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，應(yīng)根據(jù)具體情況采用表面封堵、添加速凝劑、低壓泵送、濃漿、限流、間歇注漿等方法進(jìn)行處理； （2）注漿過程中發(fā)現(xiàn)串漿時，如串漿孔具備注漿條件，可以同時進(jìn)行注漿，應(yīng)一泵注一孔，否則應(yīng)將串漿孔用塞塞住，待注漿孔注漿結(jié)束后，串漿孔再進(jìn)行掃孔，而后進(jìn)行鉆進(jìn)和補漿； （3）注漿工作必須持續(xù)，若因故中斷可按以下原則進(jìn)行處理：1）應(yīng)及早恢復(fù)注漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)注漿，若無法沖洗或沖洗無效，則應(yīng)進(jìn)行掃孔而后注漿； 2）恢復(fù)注漿時應(yīng)使用開注比級的水泥漿進(jìn)行灌注，如注入率與中斷前的相近，即可用中斷前比級的水泥漿繼續(xù)進(jìn)行灌注；如注入率與中斷前的減少較少則漿液應(yīng)逐級加濃繼續(xù)灌注； 3）恢復(fù)注漿后，如注入率較中斷前減少較多且在短時間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補救措施，如加大臨近孔的注漿壓力或加孔。 （4）在巖溶發(fā)育段注