注浆技术在岩溶路基加固处理中的应用

钟亮根

(京福闽赣客运专线有限公司，福州 350000)

近些年，随着铁路、公路等基础设施投入的加大以及向地形、地质复杂地区的引入，在岩溶地区或岩溶发育地段穿越的线路越来越多。地下水位随季节变化特别是雨季，地下水上下波动急剧，在潜蚀、真空抽吸等作用下，易形成土洞，并发展成坍陷;或由于填筑路堤等原因增加荷载而使溶洞顶板产生坍陷等。坍陷危及路基稳定，影响行车安全，需进行岩溶注浆加固处理。覆盖型岩溶路基［1］采用注浆加固措施后，在岩土界面上下形成一定厚度的帷幕，避免由于地下水的长期活动而引起土质的长期蠕变或沉降危及路基的稳定，从而保证整个路基工程施工质量。本文以工程实例为基础，通过对注浆后处理效果的检测，探讨了压力注浆技术对岩溶路基的加固处理效果，为岩溶路基注浆加固处理技术研究提供参考依据。

1 工程概况

合福客运专线DK493+012.00—DK493+038.27段路基，位于上饶市境内，长26.27 m，上覆地层主要为粉质黏土，厚度0～6.3 m;下伏为T1d基岩，节理裂隙发育，岩体破碎，岩溶发育，主要以溶槽、溶孔、溶蚀裂隙及溶洞为主。地下水为基岩裂隙水及岩溶水，较发育。地下水、地表水均无化学侵蚀性，补给来源为大气降水。

2 注浆设计

该段路基基底位于覆盖型岩溶地段，为防止地表塌陷危及行车安全，经综合评比采用岩溶注浆加固处理。

2.1 注浆材料

注浆水泥采用P.O32.5水泥，水玻璃38～43 Be'，模数2.4～3.0。水泥浆液水灰比为0.75∶1～1∶1。若遇空的岩溶通道、较大溶洞或裂隙处，视具体情况先灌注中粗砂或稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再采用水泥浆液或双液注浆，全充填溶洞一般采用单液注浆。

2.2 孔位设计

岩溶注浆要遵循“探灌结合”原则，一般选取钻孔总数的30%作为先导勘探孔，探明岩溶的发育情况，获取合理的岩溶注浆施工参数和施工工艺。覆盖型岩溶路基注浆，原则上以封闭土、石界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，注浆厚度不小于8 m，伸入基岩面以下不小于5 m，注浆孔采用正三角形布置，间距为5 m，路堤地段加固范围至路堤坡脚外不少于2排注浆孔，路堑地段加固范围至侧沟外不少于2排注浆孔。结合本段岩溶路基工程实际情况，注浆孔孔位设计如图1所示。

2.3 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，保证注浆质量。

2.4 注浆结束标准［2］

在注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆达到下列标准之一时，可结束该孔注浆:①注浆孔口压力维持在0.1～0.5 MPa左右，吸浆量应≤4.0 L/min，维持30 min。②冒浆点已出有效距离3～5 m时。③单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时。④岩溶裂隙不发育和岩层完整的钻孔，注浆压力达至1.5 MPa，浆液难以注入时。

图1 注浆孔孔位布置平面(单位:m)

3 注浆施工

3.1 注浆施工工艺流程

一次性注浆施工工艺流程如图2所示［3-4］。

3.2 钻孔及注浆

土层钻孔采用 φ108 mm钻头钻进，全孔采用φ110 mm套管，护壁套管露出地面0.2～0.5 m;基岩面以下采用φ91 mm钻头。钻孔过程中均取出芯样，摆放整齐，用小标签记录不同岩性和溶洞的深度。钻至设计深度后，对钻孔进行清洗，清孔时间不少于20 min。钻孔完成后，及时对岩芯进行地质编录。

注浆前压水试验完成后按要求开始注浆，注浆结束后，回填M7.5水泥砂浆封孔，捣鼓密实，并作好孔口标记。先导勘探孔施工完毕后，对一般注浆孔进行钻孔、注浆施工及封孔。

4 注浆效果检测

本次共注先导孔14个，如图1所示，并对注浆后加固处理效果进行了钻探取芯、压水试验和物探检测(瑞雷面波法)。

4.1 钻探取芯

在可能出现的薄弱环节进行钻孔检查，检查孔数量按注浆孔总数的5%控制，本次钻探检查孔布置在7-6孔原位右侧40 cm处。通过钻探取芯揭示，在节理裂隙发育，岩芯破碎岩层中可见水泥结膜，溶洞处可见水泥结块，岩体完整性、取芯率有较大的提高，注浆加固处理效果明显。

4.2 压水试验

通过对比注浆前、后压水试验，注浆后岩土体单位长度吸水量w满足表1中要求时即可判定达到注浆效果。压水试验孔按不少于注浆孔的3%，且每个工点不少于2孔控制。

表1 路基岩土体注浆质量检测标准［2］

该段抽取6-2(无溶洞)和7-6(有溶洞)为压水试验孔，检测结果见表2。从表2中可知:两孔注浆后单位长度吸水量急剧下降，仅为注浆前的5% ～6%，且均满足表1的要求，可见注浆加固处理效果明显。

表2 压水试验孔注浆前后吸水量对比

4.3 物探检测

利用瑞雷面波在介质中传播时的频散特性，来检测注浆加固处理效果［5-7］。检测孔介于两先导孔中点的未注浆点位，以便于地层速度对比，如图3所示。检测孔与相邻两先导孔频散曲线如图4所示。由图4反演计算可得，先导孔2-5、3-6点位7 m以上深度速度分别为383～497 m/s和346～417 m/s，7 m以下速度为531～1 145 m/s;BJ-1点位7 m以上深度速度为245～323 m/s，7 m以下速度为 469～909 m/s。由此可见，与未注浆孔对比，先导孔注浆后，其频散曲线速度较大、速率上升较快，说明注浆后地层速度有较大提高，波速未出现明显低速异常，注浆效果明显。

5 结论

通过检测表明，注浆后岩体物理力学性质有了较大的提高，具体为:

图3 检测孔点位示意

图4 先导孔与检测孔频散曲线对比

1)孔隙、裂隙、溶洞等管道灰浆充填饱满，岩体完整性、取芯率有较大的提高。

2)岩体单位长度吸水量急剧下降，仅为注浆前的5% ～6%，岩体密实。

3)频散曲线不离散，进入基岩后介质速度快速提高，未发现低速度异常，注浆效果明显。

［1］王道俊，王培新，张武东，等.新耒阳站岩溶路基变形整治施工综合技术［J］.铁道建筑，2010(1):125-127.

［2］中华人民共和国铁道部.铁建设［2010］126号 铁路工程地基处理技术规程［S］.北京.中国铁道出版社，2010.

［3］刘好正.既有铁路覆盖型岩溶路基病害整治的勘察设计［J］.铁道勘察，2010(4):125-128.

［4］韩志怀.象山隧道岩溶地段全断面超前注浆堵水与加固技术［J］.隧道建设，2009(5):558-562.

［5］杨新安，李怒放.路基检测新技术［M］.北京:中国铁道出版社，2006.

［6］徐永杰，姜晓伟，张可誉.岩溶地区冲击钻孔突发事故防治技术［J］.铁道建筑，2007(7):73-75.

［7］王跃文.浙赣线岩溶地区路基注浆加固技术［J］.铁道建筑，2008(6):74-76.