某高速公路路堤塌陷灌浆加固方法

刘炳船

1 工程概况

某高速公路地处石灰岩地带，岩溶发育强烈，由于溶洞顶板脱落，导致地面塌陷、路堤失稳滑移的现象，形成直径约18米、深5米的塌陷区，严重影响公路交通安全。

2 地质及岩溶发育情况

经过现场勘察和施工情况表明，场地地层岩性单一，上部主要由填筑土、淤泥组成，亚粘土呈透镜体分布，下部为石灰岩。地质条件比较复杂，主要表现为淤泥深厚，溶洞和土洞发育，整个场地勘察、施工钻孔39个，其中见溶洞的钻孔有17个，钻孔见洞率43.6%，属溶洞强烈发育区，其主要特点为：

2.1 溶洞的分布特征。根据揭露结果，场地溶洞呈带状分布，走向为东西向或北东向，中部、南部溶洞发育，中部溶洞规模较大。溶洞发育部位普遍较浅，溶洞顶板厚度小。

2.2 溶洞结构特征。在有溶洞17个钻孔，其中见单层溶洞有11个孔，占见洞钻孔的64.7%，见二层溶洞者有6个孔，占见洞钻孔的35.3%。场地内所见溶洞中，单层溶洞高度小于等于3m者有14个，占67%；3～5m 者有2个，占10%；＞3m 者有5个，占23%，单个溶洞最大高度为10.6m。

2.3 溶洞中多为流塑状粉质粘土充填，个别被淤泥充填，原因是溶洞顶板脱落，形成土洞，上部的淤泥流进溶洞中。充填物饱满程度多数半充填至全充填，少数无充填。钻孔施工时，部分孔内溶洞有漏水现象，也有部分钻孔在基岩面上出现漏水现象，基岩面起伏大，其上均有较厚的流塑状的淤泥，淤泥具有流变性和触变性特点。

3 设计处理方法

场地土洞、溶洞发育强烈，规模较大，高速公路交通流量大，通行压力很大，处理方案必须是技术可行、安全可靠和工期快捷，设计采用钻孔灌注水泥砂浆的充填加固方案，布置4 排灌浆孔，其中两排在边坡上，两排在坡底，间距为2米，其中灌浆钢管留在孔内，对边坡稳定起着挡土作用。具体的设计情况如下：

3.1 钻孔

钻孔直径为130mm，孔深以入完整岩石深度3m 为准。钻进时及时记录钻进情况，测量土洞、溶洞的埋深、大小及充填情况。

3.2 钢花管

对于土洞或溶洞较大或多个串联的溶洞，灌浆管采用规格为直径为127mm 无缝钢管，壁厚4.5mm，两节钢管采用10cm的螺纹套管连接，土洞或溶洞位置沿轴向每隔15cm 开一对3cm 出浆口，梅花状布置。对于土洞或溶洞较小或无溶洞的钻孔，花管采用规格为直径为110mmPVC 管，轴向每隔15cm 开一对3cm 出浆口，梅花状布置，用作排气、排水孔。钻孔完成后及时下入灌浆管，埋管时露出地面约20cm，管底至溶洞底约50cm的空隙。

3.3 灌浆材料及配合比

注浆材料为现场搅拌水泥砂浆或预拌的商品砂浆，水泥标号为42.5＃，细砂，其配合比 0.7～0.8：1：2（水：水泥：砂）。

3.4 灌浆

土洞或溶洞发育，灌浆量大，采用混凝土泵车进行灌注，压力一般为 1～3MPa。注浆过程中，如果发现周围坡（地）面有冒浆，则停止灌注，用水玻璃砂浆封堵后再进行间歇性灌浆。

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3.5 排气孔

一个孔灌注时，周围的孔作为排气孔，可观察临孔排气、排水、排浆情况，判断溶洞连通性、灌浆饱满程度等，并可防止因灌浆压力过大而导致地面隆起现象。

3.6 灌浆终止条件

a.注浆压力达到3MPa 并稳定时；b.灌浆量小而灌浆压力徒增并大于6MPa时；c.周围坡（地）面有频繁冒浆，经封堵后间歇性灌浆仍然冒浆；d.地面明显隆起。

4 灌浆情况及检测、监测成果

4.1 灌浆情况

本次溶洞灌浆的主要特点：a.灌浆分布与灌浆量大小与钻孔反映的溶洞区的分布和规模基本相一致，灌浆主要集中在中部溶洞带，中部核心塌陷区灌浆量达800m3，占本次灌浆量的60%。其次为南部溶洞带，灌浆量约320m3。北部灌浆量较少。总注浆量1349.5m3。b.场地内岩溶普遍很发育，且岩面、溶蚀面倾伏大，岩溶的形态及分布具有复杂性和隐蔽性的特点，溶洞带之间、溶洞之间连通性差别大，溶洞的充填程度不同，每孔的灌浆量千差万别，单孔注浆量10.5～220m3。出现个别钻孔灌浆与钻探揭示溶洞发育情况不一致情况。c.灌浆时，临孔冒水的现象较多，但冒砂浆情况极少，这说明溶洞连通路径较长，但连通通道小，水流通容易，但砂浆流动易堵塞通道。随者灌浆进行，小通道被堵塞，冒水也逐步停止。

4.2 灌浆异常情况及采取的措施

4.2.2 施工过程出现过地表塌陷，地面隆起情况，但规模、范围较小。施采取暂时停止灌浆，或变换灌浆孔，塌陷和隆起无继续扩展迹象，继续灌浆。

4.3 监测和试验孔检测情况

4.3.1 监测情况

本项目从施工过程到施工后进行全过程的监测，监测手段主要采取水准仪监测地面高程的变化和量测裂缝大小的变化两种。从现场监测来看，施工时地表局部有隆起现象，工后不再出现塌陷，裂缝不扩展，路堤稳定，达到设计加固效果。

4.3.2 试验孔检测情况

灌浆完成后进行抽芯检测，试验布置钻孔6个。从检测结果来看，有三个孔无溶洞，也无充填有砂浆；另外三个孔有土洞、溶洞，分别充填有一到三层砂浆，每层充填厚度为1.0～3.8m，水泥砂浆充填饱满、胶结良好，抗压强度代表值为9.81～16.0MPa，土洞、溶洞处理灌浆效果满足设计要求。

5 结语

5.1 灌浆效果

本次灌浆分布和灌浆量大小与钻探及灌浆孔揭露的情况基本相吻合，灌浆量较大，灌浆压力大，地表有隆起现象，工后监测表明，沉降稳定。钻孔检查情况表明，土洞、溶洞已被水泥砂浆充填，水泥砂浆充填分布基本与溶洞分布一致，南北两端基岩面浅，中部凹陷成不规整溶槽，溶槽呈东西走向，水泥砂浆主要充填塌陷区中部和中部偏南的地段，浆液主要向东西扩散，南北两端灌浆量小；水泥砂浆充填饱满，水泥浆胶结良好，抗压强度较高。综合上述情况，土洞、溶洞在灌浆处理后满足设计要求，灌浆效果较明显。

5.2 结论

土洞、溶洞处理一般优先采用惰性材料、粗粒浆材，本次灌浆处理根据溶洞发育但充填物较多和边坡的特点，采用了流动性和可灌性好的细粒浆材（水泥砂浆）和钢花管灌浆技术，技术上可行、可靠，相对纯水泥浆来说也是经济合理的，有一定推广与应用价值。

[1]地基处理手册（2000年版）

[2]岩土工程治理手册（林宗元，1993年第一版）

[3]建筑地基处理技术规范（广东省标准2007版）