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(jì)時(shí)速是300km/h，為了保證列車安全、舒適、高速的運(yùn)行，無論在設(shè)計(jì)和施工中都具有科技含量高、質(zhì)量要求高、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、施工難度高等特點(diǎn)，路基巖溶整治就是施工中的難點(diǎn)。 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(bǔ)給。經(jīng)綜合分析評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)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(duì)象、措施和目的 2.1巖溶整治對(duì)象 對(duì)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(duì)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(duì)裸露型巖溶，整治對(duì)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(shí)，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(duì)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(duì)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(duì)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(qiáng)對(duì)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(bǔ)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(duì)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?duì)畎l(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(yùn)營(yíng)時(shí)地表不塌陷，保證道路運(yùn)營(yíng)安全。 3.路基巖溶注漿施工特點(diǎn) （1）施工機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。 （2）路基巖溶注漿是對(duì)覆蓋

5、型巖溶整治最簡(jiǎn)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(dòng)性好對(duì)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(cè)量放線鉆孔檢查巖芯終孔清孔封孔注漿注漿完成試驗(yàn)檢測(cè)。 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(shí)施。根據(jù)設(shè)計(jì)要求標(biāo)出注漿孔位置，并進(jìn)行復(fù)測(cè)?？孜黄畈淮笥?0cm，當(dāng)因避讓管、線等客觀原因需對(duì)孔位進(jìn)行調(diào)整，且距離大于50cm時(shí)，報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位核對(duì)。 注漿孔位標(biāo)

6、定后，移動(dòng)鉆機(jī)至鉆孔位置，完成鉆機(jī)就位。 鉆機(jī)就位后，用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等工具調(diào)整鉆機(jī)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(zhǎng)，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(shí)鉆機(jī)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(shí)際鉆探深度為準(zhǔn)，加固厚度滿足設(shè)

7、計(jì)要求。加固深度為巖土界面以下2m。鉆至設(shè)計(jì)孔深度，經(jīng)專業(yè)工程師自檢后，報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)進(jìn)行清孔，將孔中碎石等破碎巖芯取出，確保注漿時(shí)水泥漿能順利的充填基巖中破碎巖層和裂隙。對(duì)沖洗時(shí)返水的鉆孔，以沖洗液變清為結(jié)束條件。對(duì)溶洞、溶蝕破碎帶發(fā)育、沖洗時(shí)不返水的鉆孔，要求流量不小于泵送額定流量的80%，沖洗時(shí)間不少于10min。 4.2.6封孔 在滿足設(shè)計(jì)注漿壓力條件下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)態(tài)阻塞法封孔，封孔深度最小不少于2m。 對(duì)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(shí)，為滿足沖填粗骨料需要，采用孔口管動(dòng)態(tài)阻塞法封孔，護(hù)孔管管徑為110mm；對(duì)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(dòng)態(tài)阻塞法封孔，封孔深度位于地面以下1m。 孔口管動(dòng)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(dòng)態(tài)封閉注漿。采用孔口管動(dòng)態(tài)阻塞法封孔時(shí)，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(shí)，可將起護(hù)孔作用的孔口管設(shè)置為花管。 終孔與驗(yàn)收時(shí)間間隔不宜過長(zhǎng)，以免垮孔等不利情況發(fā)生。終孔驗(yàn)收后應(yīng)及時(shí)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(jī)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(jì)要求深度，使橡膠栓塞與孔壁充分?jǐn)D壓緊實(shí)，注漿管和止?jié){塞固定。注漿管外露的長(zhǎng)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(yàn)，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(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比為1:10.6:1。開始注漿時(shí)采用稀漿灌注，當(dāng)灌入量增大時(shí)采用濃一級(jí)的漿液灌注。 對(duì)溶蝕裂隙發(fā)育、連通性好、漏液嚴(yán)重時(shí)注漿時(shí)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(jī)拌合隨拌隨用，攪拌時(shí)間不少于2min。將配制好的漿液送入攪拌式儲(chǔ)漿桶內(nèi)備用。 （2）注漿 注漿管路系統(tǒng)的試運(yùn)轉(zhuǎn)：用1.5倍于注漿終壓的壓力對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吸水

11、試驗(yàn)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(shí)吸漿量，以及對(duì)漿液稠度變換等一并考慮。一般情況下，當(dāng)吸漿量較小時(shí)，可盡快地達(dá)到規(guī)定的灌漿壓力；而在吸漿量較大時(shí)，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”?！耙淮紊龎悍ā?，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(gè)灌漿過程盡量是在規(guī)定的壓力下進(jìn)行。其優(yōu)點(diǎn)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(shí)。 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(shí)，可終止注漿。 注漿完成后應(yīng)立即拔管，若拔管不及時(shí)，漿液會(huì)把注漿管凝固住而造成拔管困難。拔管時(shí)使用拔管機(jī)。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(shí)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(duì)比，檢查注漿效果。 （2）注漿前后，

13、鉆孔注水試驗(yàn)的單位長(zhǎng)度吸水量對(duì)比，檢查注漿效果。注漿后單位長(zhǎng)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(diǎn)在路基范圍之外35m時(shí)，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(shí)，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(shí)，如串漿孔具備注漿條件，可以同時(shí)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(bǔ)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(shí)應(yīng)使用開注比級(jí)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(jí)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(jí)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(shí)間內(nèi)停止吸漿，應(yīng)采取補(bǔ)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