岩溶地区铁路路基洞穴处理技术应用

2010-08-15喻英

山西建筑 2010年22期

喻英

1 概述

2 洞穴成因

路基表层土属覆盖于灰岩之上的次生红黏土,具有收缩性、上硬下软、裂隙发育及较强的膨胀性,在与基岩的接触面多为软塑状,根据土工试验报告,其液限为45%左右;不良地质:灰岩、灰色弱风化,节理裂隙发育,溶沟溶巢发育,岩溶发育,呈串珠状空溶洞,溶洞一般发育在岩层面附近,大多全部填充或半填充软、流塑状黏土、粉质黏土。地下水不断变化,特别是雨季,地下水上下波动急骤,在潜蚀、真空抽吸等作用下,基岩面附近的土层易掏空,形成土洞,导致地面塌陷,对路基的稳定形成直接威胁。

3 处理方法

3.1 采用的处理方法

一般方法有清除填堵法,跨越法,强夯法,注浆法,深基础法,旋喷加固法,平衡地下水,气压力法,本工程采用注浆法。

本段路基由于面积大,洞穴多,地下情况复杂,故路堤、路堑基底采用压力注浆加固。

3.2 工艺原理

通过钻孔注浆及浆液流动、扩散,水泥液浆逐步填满洞穴及裂隙,能够在岩土面以下形成一层完整的基岩层,从而降低岩土的渗透性,改善岩土或结构的力学性能,为软基处理提供稳定的持力层。

3.3 工艺流程

岩溶洞穴注浆施工工艺流程:施工准备→先导孔钻进→注浆前注水试验→注浆→封孔→一般注浆孔钻进→一般注浆孔注浆→注浆效果检测。

3.4 施工要点

1)施工准备。熟悉设计文件和施工规范要求;做好技术交底,准备好灌浆材料和机械设备(钻机、搅拌机、泥浆泵);配备好所需劳动力;建立好组织机构;进行岗位培训;建好配浆灌浆站;完成水、电、路及场地布置与临时设施修建工作。材料的选择:普通硅酸盐超细水泥、膨润土、注浆管等。2)钻孔布置。本段路基采用梅花形或正方形布孔,孔间距均为5 m,注浆孔深度一般至基岩面以下5 m,遇溶洞至溶洞底板下2 m。3)钻进成孔。本段成孔采用旋挖钻机。根据测定的孔位,采用泥浆护壁,按照钻孔操作程序及有关要求进行钻进作业,并在一定深度范围内安设好井口套管。钻进时宜先用小冲程,后用大冲程。钻进过程中要做好泥浆消耗量观测,详细记录漏水层及漏水量。终孔层位必须符合设计要求,终孔后必须准确丈量钻具并测量水位。钻进时,要选取一定数量的孔位进行全孔取芯钻进,以取得准确的地质资料。取芯严格按操作规程进行,按照顺序放好,清洗干净,编写好回次号,以便地质编录。根据钻进情况准确确定上覆松散土层底界面;同时按照规定格式及要求做好所有钻进原始记录,以便进行洞穴状况分析和优化设计方案。4)注浆。a.通过注浆前注水试验和探灌结合的成果,调整材料配比和注浆压力等工艺技术参数。b.注浆孔应跳孔施钻,不应全部钻孔完后再注浆,以免孔位串浆,增加难度及清孔工作量。注浆施工应按自路基坡脚向线路中心的顺序进行,先两侧后中间,保证注浆质量。c.注浆过程做好地面观测记录(竖向及水平位移、冒浆点的位置、地面沉陷等)。d.注浆全过程做好技术资料和基础数据记录、整理、分析工作。e.各孔注浆量依据具体地质情况有较大差异,当连续注浆单孔超过15 t水泥不见升压时,应考虑提高浆液浓度、添加粉煤灰或双液注浆。必要时间歇注浆。注浆量过大时,应提请有关四方会勘,采取适当的工程措施进行处理。f.注浆结束后及时采用C15混凝土将注浆孔封填饱满至孔口。5)注浆结束标准。当注浆达到下列标准之一时,可结束该孔注浆:a.注浆孔中压力维持在0.5 MPa左右,吸浆量不大于40 L/min,维持30 min。b.冒浆点已出注浆范围外3 m～5 m时。c.单孔注浆量达到平均注浆量1.5倍～2.0倍,且进浆量明显减少时。d.注浆孔基岩完整,或多次注浆,孔口压力超过1.5 MPa时。当达不到上述结束标准时,应清孔再次注浆。注浆结束后及时用水泥砂浆封孔。6)注浆效果检查。进行注浆施工前后物探成果资料对比,检查注浆效果;进行注浆前后钻孔注水试验的单位长度吸水量对比,检查注浆效果。注浆后,单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3%～5%,且不存在明显漏水现象;钻孔检查,检查孔数为5%,根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果;注浆观察,冒浆点在路基范围之外3 m～5 m时,可视路基范围岩溶通道堵塞完毕。

3.5 质量控制措施

1)孔位放样及测量。施工现场通过测量复核场地平整标高,孔位放样采用由控制桩引测出具体孔位的办法,保证孔位放样的偏差小于50 cm。2)钻机对位检查。钻机就位后,钻头对准孔位中心,调整钻杆垂直度偏差不大于1%后开钻,孔位偏差不大于0.5 m,确保成孔质量。3)钻孔深度控制。钻孔深度按钻至基岩面以下5 m控制,若遇到溶洞,则钻孔至溶洞底板下2 m。4)注浆。a.清孔:封孔砂浆凝固后,连接注浆机,泵压清水进行清孔,直到排浆管排出清水后,完成清孔。b.注浆:当注浆达到下列标准之一时,结束该孔注浆。注浆孔口压力维持在0.5 MPa左右,维持10 min。冒浆点已出注浆范围外3 m～5 m时。未达结束条件处理:经检查达不到上述标准时,清孔后再次注浆。

3.6 安全生产及环境保护

1)加强安全生产管理工作,提高预测预防能力,消除事故隐患。2)施工机械设备使用前进行强制性的安全检查,加强保养,使其保持良好的工作状态及具备完好的安全装置。3)在施工现场和外界通行道路边界设置醒目的交通行车标志、安全警示标志。4)严格按照施工现场安全用电规程的要求,进行施工现场电力设施的布置和使用。5)施工现场按平面布置图布置,做到布局合理,机械设备安置稳固,材料堆放整齐,用电设施安装触电保护器,场地平整,为安全生产创造良好环境。6)所有起重设备、电器设备、运输设备等,加强保养,使其保持良好的工作状态并具有完备的安全装置,所有机具设备的操作人员均经严格培训,持证上岗,并严格遵守操作规程。7)切实加强雨季施工安全工作,认真执行《铁路实施中华人民共和国防汛条例》细则,落实防洪措施。8)注浆过程加强环境保护,及时清理浆液污染物。9)施工现场应在注浆场坪四周修建完善的临时排水设施。10)当施工现场与居住区较近时,做好现场降噪措施。