岩溶路基的处理与施工管理

朱寿骥 上海铁路局宁安铁路有限责任公司

岩溶是指可溶性岩石在水的溶（侵）蚀作用下，产生的各种地质作用、形态和现象的总称。可溶性岩石按化学成分和矿物成分可分为3种类型：碳酸岩类岩石、硫酸岩类岩石、卤盐类岩石。一般情况下，岩溶化程度最强的为灰岩，其次为白云质灰岩和白云岩，再次为泥质灰岩。岩溶按埋藏条件可分为：裸露型、浅覆盖型、深覆盖型、埋藏型；岩溶发育强度可分为：微弱发育、弱发育、中等发育、强烈发育。

1 概述

目前，我国正在进行大铁路建设，岩溶对路基的危害主要表现为溶洞顶板、土洞坍塌引起的路基下沉和破坏及岩溶地面坍塌对路基稳定性破坏。特别是覆盖型岩溶地区，覆盖土层在地下水的作用下，使岩面以上的土体流失而形成土洞。当地下水在基岩面附近波动时，这种作用最强烈。随土洞不断扩展，将造成土体失稳、地表开裂、下沉或塌陷。由于土洞发育速度快、分布密，对工程的影响远大于岩洞。

2 岩溶路基主要处理方法

对危及路基稳定的岩溶，可采用下列方法处理：

(1)对于外露干洞穴可根据其大小、深度、所处位置及施工条件采取回填、封闭、盖板、跨越等措施。

(2)对隐伏的洞穴可根据其大小、埋藏深度、顶板厚度及施工条件采取洞内支顶或回填、注浆、跨越等措施。

(3)路基范围内的地表塌陷土洞覆盖层较浅时，应回填夯实并作好地表水的引排封闭措施。

(4)覆盖层较厚时采用注浆封闭土、石界面，形成隔水帷幕，注浆厚度一般为5m～8m，深入基岩顶面以下3m～5m。当岩溶很发育，溶洞呈串珠状或空洞较大时，注浆深度可适当增加，注浆孔间距一般5m左右。

(5)既有线或增建二线的岩溶病害宜采用注浆加固。

3 岩溶路基注浆施工

岩溶路基注浆施工应按"先探后灌、探灌结合"原则进行，即：岩溶施工探察及成果分析→注浆施工→质量检测。

3.1 岩溶路基施工探察

岩溶路基注浆施工前利用部分注浆孔对岩溶地基进行施工探察，进一步查清注浆区域岩溶发育情况，探察孔应均匀布置在探察区。

施工探察孔应按铁路工程勘探孔技术要求真实、详细记录勘探情况：钻探时间、钻孔位置、稳定水位、覆盖层厚度、岩层溶蚀情况、溶洞高度及溶洞充填情况。对钻进过程中的掉钻、漏水等情况应详细记录，对采取的芯样设置标签进行拍照，并注明工点名称、钻孔编号、分层深度等。

施工探察由施工单位委托有资质的勘察单位进行，探察报告由施工、监理单位及时分段整理，由建设单位组织，经四方讨论确认后提交设计单位。

钻孔施工主要工艺流程如下：

(1)布孔：按设计排距、孔距测量确定孔位、标高，进行统一编号钉桩。

(2)安装钻机：平整场地、机台后，设置GXY-1A型或XY-150型钻机，调平机架、机体，然后进行孔位对正。

(3)钻孔：开孔前先了解有无地下埋藏物，确认无误后采用110岩芯管开孔钻进。对钻进过程详细记录、拍照，详细记录土岩分界面位置和溶洞起至高程，量测空洞的深度、大小、充填物的情况。

(4)钻孔完成后，由地质编录员及时对岩芯进行编录，分层记录不同土层和岩层的深度，岩溶发育的情况以及地下水位的深度。钻孔过程中，监理工程师旁站记录地质变化情况。

(5)采用水泥砂浆对注浆套管进行固定。

3.2 注浆施工

注浆前应进行简易压水试验，检查孔口套管固结密封程度和止浆塞的止浆效果。注浆方式可根据地质情况，选用分段下行式注浆、混合式或全孔一次注浆等方法。注浆应遵循浆液浓度由稀到浓，注浆压力由低到高，凝胶时间由长到短的原则，防止由于浆液粘度大，注浆压力小，凝胶时间短使浆液扩散距离短而影响注浆质量。

岩溶路基注浆主要施工工艺如下：

(1)试泵：开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升。当泵压达到预定注浆压力时，持续2min～3min不出故障，即可结束。

(2)安装注浆套管及射浆管：钻孔完毕，进行清孔检查，在确认没有坍孔和探头石的情况下，下注浆套管。否则，用钻机进行扫孔。在注浆管管口安装2.5MPa的压力表。

(3)压水试验：压水压力由0MPa开始逐渐增大到0.2MPa，并持续15min，做好记录(见图1)。

图1 岩溶路基注浆工艺流程图

(4)浆液配制：水泥浆液水灰比为 0.8∶1～1∶1，拌和站加工运输至现场。若遇空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，视具体情况先掺入粉煤灰或水玻璃对溶蚀腔体进行充填。

(5)将配制好的水泥浆液送入泥浆池内备用。

(6)注浆管路系统的试运转。

(7)注浆顺序：按自路基坡脚向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，以保证注浆质量。

(8)注浆压力控制：可溶岩中为0.1MPa～0.3MPa，土层为0.2MPa～0.5MPa，最大不超过 1.5MPa。

(9)停浆标准：一般孔吸浆量不大于5L/min～10L/min，孔口压力维持0.2MPa左右，维持30min。

3.3 岩溶注浆质量检验

岩溶注浆采用面波检测、压水试验配合钻孔取芯综合方法进行注浆效果检测及评价，质量检测在注浆结束14天之后进行。

4 岩溶路基注浆管理

由于岩溶发育情况受多种因素影响而复杂多变，造成岩溶路基注浆施工工艺复杂，施工周期长，注浆工程量难以确定，同时注浆质量直接影响路基工程的安全、稳定及运营使用，因此岩溶路基注浆管理尤为重要。

(1)施工计划应依据工期要求、施工单位可能投入的人员、设备及岩溶注浆施工特点进行编制。施工计划应保证重点、统筹兼顾，组织连续、均衡施工，同时严格遵守有关施工规范、规程和制度。

(2)编制岩溶注浆工程技术方案前，首先要熟悉设计图纸，领会设计意图，注浆施工前组织技术人员学习设计图纸、施工规范、施工组织设计，明确图纸及规范要求、操作要领、质量标准、检验方法、实验内容等，结合技术人员各自的工作内容，解决发现的问题。在施工过程中对发现的问题要及时解决，对共性问题要集中研究，找出最佳解决方案，推广实施。

严格按已批准的施工组织设计施工，注浆材料进场前进行检查验收，注浆施工操作者要求考核持证上岗。

由于岩溶发育复杂多变，为有效控制注浆量，现场成立建设、设计、监理、施工四方联合小组对施工探察、注浆施工进行共同监督，当注浆孔遇有溶洞时采取灌注砂、砂浆、浆液中掺加粉煤灰、水玻璃或调整水灰比、分段或多次注浆等方法，必要时应进行扩孔，严禁在空溶腔内灌注纯水泥浆。注浆孔钻探过程中遇有较大溶洞或注浆量大时，应及时通知建设、设计、监理单位，共同研究单孔注浆方案，以控制注浆量，保证注浆质量。同时，浆液配比及注浆工艺应在注浆施工过程中持续改进，以达到控制注浆量、提高注浆质量的目的。注浆量通过流量计进行计量。

(3)注浆施工前应排查迁改注浆区域内地下管线，在靠近既有线地段注浆施工时，应对既有路基及结构物进行变形观测。注浆过程中严格控制注浆压力，避免因注浆施工对既有线产生破坏。

5 小结

岩溶路基注浆做为一项隐蔽工程，对路基工程的安全、稳定影响重大，路基注浆施工应加强质量控制。同时，由于岩溶注浆量难以确定，对注浆过程中遇有较大溶洞或单孔注浆量较大时，应及时调整注浆方案，控制注浆量，节省工程投资。