高速铁路路基岩溶注浆施工技术浅析

2015-07-12杨永海

四川水泥 2015年12期

关键词：溶洞岩溶浆液

杨永海

（中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都 610066）

高速铁路路基岩溶注浆施工技术浅析

杨永海

（中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都 610066）

岩溶注浆是以堵水、防渗为目的或提高岩溶充填物的力学性质，降低单位长度吸水量，增加地下水的渗透阻力，从而大大减少地下水位波动对土石界面上部土体的侵蚀能力。本文就京沪高铁DK426＋480～DK426+670段岩溶注浆工程施工技术进行简要介绍，供同行借鉴。

高铁路基岩溶注浆施工

1. 程概况

京沪高铁DK426+480～DK426+670段表层含碎石新黄土,具湿陷性,湿陷系数δs=0.015～0.081,厚0.7～7.4m,其下为粉质粘土,棕褐色～棕色,坚硬～软塑,厚0.2～3.8m,下为石灰岩,青灰色～灰白色,弱风化,节理发育，有溶洞,属岩溶弱发育。

2. 溶注浆施工

本文选取有代表性的，地质条件偏劣的地段DK426+480～DK426+670段的施工过程进行阐述。

2.1 注浆范围及注浆孔布置

根据注浆加固深度原则，本段属于岩溶弱发育～岩溶中等发育地段，注浆加固地段长度控制在溶洞地段或溶隙发育带前后10m。土石分界面以上3m,以下6m，注浆孔间距4.5m，正方形布置，如图1。

图1 岩溶注浆孔平面布置图

2.2 施工程序

奇数列为Ⅰ序孔，偶数列为Ⅱ序孔。施工时先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔。同列注浆孔跳孔施钻，不得全部钻完孔后注浆，以免孔位串浆，增加难度及清孔工作量。注浆孔施工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。注浆结束后，布置检查孔进行质量检查。

2.3 施工工艺流程

岩溶注浆拟采用阻塞式自下而上分段孔内循环注浆，施工工艺流程见图2。

图2 岩溶注浆工艺流程图

2.3.1 测量放线

根据岩溶注浆孔位平面布置图，对各孔位进行放样，并测量、记录对应的孔口地面高程，同时埋设好沉降观测桩，施工期间进行沉降观测。

2.3.2 钻孔

根据探灌相结合的原则，钻孔分为先导勘探孔和一般注浆孔，首先施钻30%的勘探孔，待试验段勘探孔完成后，整理资料，上报设计单位确定相关注浆深度与范围，再进行一般注浆孔钻进。

注浆孔均采用XY-130型回转式地质钻机钻孔,开孔孔径为110mm。其中土层地基采用泥浆护壁合金钻头钻进, 将钻杆对准孔位，开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜。基岩部分采用金刚石钻头钻进,孔径为Φ108mm，钻进至设计孔深。

各注浆孔钻至土层与基岩接触面时开始取芯，并对芯样编号、装箱保存、拍照，及时进行岩性描述。

钻进过程中要详细地记录孔内情况，如换层、掉块、漏水、脱空等。遇特殊情况，及时向监理工程师报告，并按其指示处理。

钻孔结束后，对钻孔进行妥善保护，防止杂物等掉入孔内。

2.3.3 压水试验

钻孔结束经“三检”验收合格后，进行压水试验，先导孔和一般孔均采用单点法压水，压力均为灌浆压力的80%。在设计压力下，每5分钟测一次读数，连续测记四个流量并达到稳定标准后即可结束，并取最终值计算透水率。

2.3.4 注浆

注浆水泥采用P.O32.5水泥。水玻璃30～40Be，模数2.4～3.4，水灰比为0.8:1～1:1。砂采用中粗砂,细度模数:2.5～3.2,含泥量不大于3%。水泥与水玻璃的重量比初拟为1:0.2,体积比为1:0.05；浆液与中粗砂体积比为1:1。若遇较大溶洞或裂隙处，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。

岩溶注浆按分序加密的原则进行，采用阻塞式自下而上分段孔内循环灌浆施工。

(1)注浆段长:基岩部分每5m一段进行注浆,土层部分只分一段进行灌浆。

(2)注浆压力，一般基岩中为不小于0.1～0.3Mpa，岩土界面附近逐步加大至0.3～0.5Mpa。

(3)浆液水灰比和浆液变换标准

浆液水灰比采用1:1、0.8:1两个比级，开灌水灰比为1:1；当灌浆压力不变，注入率持续减小时，或注入率保持不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当1:1浆液注入量已达3m3以上，而注浆压力和注入率均无显著改变时，应换0.8:1浆液继续灌注直至结束。

(4)注浆结束标准和封孔

注浆结束标准:岩溶注浆在规定的压力下注浆孔停止吸浆后, 延续灌注不大于10L/min即可结束。当长期达不到结束标准时,采用水泥双液注浆或灌砂等方式进行处理。处理结束后在该部位附近布置四个补强加固孔继续灌注水泥浆液，见图1。

注浆结束后，采用“机械压浆封孔法”封孔及人工二次手工封孔。即全孔注浆结束后，用胶管下入到钻孔底部，用灌浆泵向孔内泵入0.5:1浓浆，水泥浆逐渐上升，将孔内稀浆置换出，直到孔口返出与进浆相同比级的浓浆。在泵入浆液过程中，将胶管徐徐上提，但应保证管口保持在浆面以下。封孔做到密实，无孔洞。

2.3.5 注浆效果检测

注浆结束后通过注水、钻芯取样检测效果。

(1)注水试验

在注水试验前，量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变化幅度，注浆后试验的单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3～5%，即可判定达到注浆效果。

(2) 钻芯取样

检查孔数为5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。

2.4 现场施工中遇到溶洞处理方法

通过先导孔探明溶洞发育情况，根据溶洞发育特点，将其分为三类：轻微溶蚀、一般溶洞、复杂溶洞。由于溶洞复杂，对于溶洞注浆处理，应遵循先易后难的施工原则，即先处理轻微溶蚀或一般溶洞，摸清溶洞发育情况后再处理复杂溶洞，根据其特点采用相应的处理方案。

2.4.1 轻微溶蚀

轻微溶蚀指节理岩体、岩溶发育轻微及封闭的比较小的溶洞。该类轻微溶蚀吸浆量一般比较小，适合于单液注浆工法。若洞内无填充物或填充物不满时，注浆开始及前期注浆量较大，可适当添加粗砂挤密填筑溶洞，直至停止漏浆；若填充物呈松散、软塑或已固结呈硬塑状态时，直接注浆固结即可。

2.4.2 一般溶洞

一般溶洞指溶洞发育明显，无大裂隙穿过，钻机注浆孔钻进成孔施工时，钻进冷却水和泥浆会明显泄漏，需及时补充。处理方法是施工时钻机钻孔穿过溶洞至底部后，再钻进1.0m。首先选用单液注浆，并且添加中粗砂挤密填筑溶洞。如果注浆流量较大或注浆量超过设计量1.5倍，改用双液注浆方法。

2.4.3 复杂溶洞

复杂溶洞指溶洞发育明显或断裂带高度发育地区，并有明显裂隙，空隙相当发育、分布广泛、孔径大、连通性好，钻机注浆孔钻进成孔施工时，钻进冷却水和泥浆泄漏严重。处理方法是施工时钻机钻孔穿过溶洞至底部后，再钻进1.0m。先进行溶洞内的充填加固，把溶洞用水泥、中粗砂灰浆填满。选用单液注浆，并且添加中粗砂挤密填筑溶洞。如果注浆流量较大或注浆量超过设计量1.5倍，改用双液注浆方法。该地区吸浆量一般比较大，注浆采用双液注浆方法。