利用机械钻孔注浆整治公路岩溶路基技术研究

乔 宇

（中铁十八局集团轨道交通工程有限公司，天津 300222）

某高速公路DK785+252～DK786+525段岩溶路基以挖方通过测区，属丘陵地貌，地形起伏较小，地面高差小于15m，地面坡度较缓，自然坡度5°～30°，局部较陡，坡面植被发育，其余为耕地。

钻孔注浆深度一般不小于10m或进入基岩不小于5m，若地面以下15m深度内存在溶洞，则加固至洞底以下不小于2m。溶洞顶板厚度大于15m地段一般不作整治，当顶板破碎、溶洞跨度较大时，采取安全顶板厚度法进行判别。若顶板厚度达不到要求，整治深度加深至溶洞底板以下2m［1］。

1 施工工艺及施工技术

1.1 岩溶注浆施工工序

岩溶注浆施工工序流程图如图1。

1.2 孔位布置

依据岩溶整治施工设计图，易塌陷区：根据岩溶发育情况，对于溶洞、土洞、垂直溶蚀破碎带发育的地段采用“探灌结合”的原则，发育地段按I（含先导孔T）、Ⅱ序进行岩溶注浆［2］。

极易塌陷区：按Ⅰ、Ⅱ序进行全面注浆整治，对已发生塌陷、有支挡工程、溶洞强烈发育及车站咽喉区等地段的注浆孔应适当加密。注浆孔原则为：先导探灌孔：对溶洞、土洞、垂直溶蚀破碎带不发育且连续长度超过30m的地段，及7m纵距沿中线交替布置先导探灌孔。Ⅰ序（含先导孔T）间距7m，按正方形均布；Ⅱ序孔在Ⅰ序孔正方形中心点及溶洞位置内插加密，Ⅰ、Ⅱ序孔之间形成菱形布置，间距5m；Ⅲ序孔在Ⅰ、Ⅱ序孔形成的菱形中心点内插，加密后相邻各序孔之间的间距为3.5m。注浆孔布置示意图如图2、图3。

图1 工序流程图

图2 易陷区注浆孔布置示意图

图3 极易塌陷区注浆孔布置示意图

1.3 钻孔

（1）钻孔位置依据平面图施放，孔位偏差不大于50mm。施工时，因地质、施工场地、避让管线等客观情况需要移动孔位且距离大于50cm时，应报设计、监理单位核准［3］。

（2）钻孔孔口直径不得小于130mm，基岩段终孔直径不得小于91mm。

（3）在钻探过程中，土层和溶蚀破碎带采用跟管钻进。

（4）注浆前须进行成孔冲洗。对冲洗时返水的钻孔，以冲洗液变清为结束条件。对溶洞、溶蚀破碎带发育、冲洗时不返水的钻孔，要求流量不小于泵送额定流量的80%，冲洗时间不少于10min。

（5）对垮孔严重的溶蚀破碎带及充填粗粒土的溶洞，实施跟管钻进极为困难的注浆钻孔，可采用自上而下注浆法复钻施工，严禁使用泥浆等影响注浆加固效果的方法护壁钻进。

（6）钻至设计深度后，埋入注浆管、回浆管，注浆管管底与孔底留置50cm距离，防止孔壁土、石掉落及沉渣堵塞注浆管，钻孔终孔并冲洗后空置时间不宜超过24h。如因故无法在24h内实施注浆作业时，应及时做好孔口封闭和护孔措施。注浆前须进行孔深复测，复测孔深须达设计要求。

图4 岩溶路基注浆示意图

1.4 封孔

（1）在满足设计注浆压力条件下，根据现场地质情况采用浓水泥浆或水泥砂浆一次性封闭，或孔口管动态阻塞法封孔。孔口管封闭可有效的避免垮孔，并可灵活处理浆液漏失，优先采用孔口管动态阻塞法。

（2）当钻探揭示有溶洞发育、溶蚀破碎且漏水严重时，采用孔口管动态阻塞法，孔口管直径为110mm。当覆盖层为黏性土时，封孔深度不小于4m；当覆盖层为砂性土及卵石土时，应封至土石界面，4m以下孔口管设置为花管。

（3）终孔与验收时间间隔不宜过长，以免垮孔等不利情况发生。终孔验收后应及时进行封闭作业，封孔水泥浆（或水泥砂浆）终凝后进行注浆作业。

1.5 注浆

（1）使用以纯水泥浆为主的单液注浆，水泥采用P.O 42.5号普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6∶1～1∶1。开始注浆时采用稀浆灌注，当灌入量较大时可据情况采用浓一级的浆液灌注。

（2）注浆压力为0.2～0.4MPa（孔口压力表读数），终注压力为0.3～0.5MPa。

（3）设计基岩段注浆量一般为0.6～1.2m3/m，土石界面以上3m范围内，一般为0.2m3/m，其它土层段封孔充填注浆量一般为0.01m3/m估列。

（4）对土洞、空溶洞或半充填溶洞，应高压冲填砂、碎石后再进行注浆处理。

（5）对溶蚀裂隙发育、连通性好、漏浆严重时，注浆可掺入一定量的粉土或粉煤灰，粉土掺入量小于水泥重量的10%，粉煤灰掺入量为水泥重量的20%～50%。

（6）在终注压力下连续注浆10min的注入率不大于5L/min时，可终止注浆。

（7）注浆过程特殊情况处理。

注浆必须连续进行，若因故中断，找出注浆中断原因，尽快采取处理措施，及早恢复。注浆过程中分序施工。如出现串浆现象，应对串浆孔同时进行注浆处理。注浆过程中如有冒浆、返浆等现象发生，应暂停注浆，尽快采取处理措施，处理完后立即恢复注浆。对垮孔严重的溶蚀破碎带、充填粗粒土的溶洞等实施跟管钻进极为困难的注浆钻孔，可采用自上而下注浆法复钻施工，严禁使用泥浆等影响注浆加固效果的方法护壁钻进。如注浆漏失严重，局部使用双液注浆堵漏时，应先据试验确定水玻璃与浆液体积比，水玻璃浓度35～40°Bé，模数2.4～3.4。当采用充填砂、碎石或掺入其他填充物处理后注浆量仍然较大时，可采用间歇注浆处理。

2 质量检查

在分段（或整段）施工结束后，应采用钻孔取芯、压水试验及物探结合进行注浆质量检查。取芯钻孔在灌浆孔间布置，孔数不少于注浆孔总数的2%且不小于3孔；压水注浆试验利用取芯钻孔进行，瞬态面波测点在整治范围内抽检，测点数不少于注浆总孔数的5%；电测深检查测线长度为选整治段落长度的10%，优先选取岩溶形态强烈发育地段布置，测线位置应与平面图中的测线重合。合格的注浆施工一般应满足如下条件：

（1）检查孔岩芯可见多出水泥结石体，基本填满可见缝隙。浆液结石体试块单轴抗压强度≥0.3MPa。

（2）检查孔的单位吃浆量不超过周围4孔单位平均吃浆量的15%。

（3）压水试验测定的渗透系数小于注浆前的1/10。

（4）瞬态面波法检测检测岩土体注浆后的面波速度，合格标准按JTG D30-2015《公路路基设计规范》办理。

（5）采用电测深法进行注浆前后物探异常对比测试。

检测单位进行灌浆质量检测时，采用电测深、瞬态面波法及电磁波CT等综合物探方法，辅以钻孔取芯、注水或灌浆试验，以进行施工前后物性参数变化的对比，注水或灌浆施工参数变化对比。（1）、（2）、（3）为1套指标，可只检测1项。综合上述检测结果分析后对灌浆施工质量进行全面评价。

表1 检测方法

3 结束语

高速公路路基基底岩溶整治的目的主要有两个：（1）随着时间的变化，岩溶地区的地下水位也会变化，从而造成这段地层轻度下降，路基基地的承载力随之下降，使路基的安全受到威胁，因此需要岩溶注浆，封闭土、石界面，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，稳定地下水的水位；（2）由于白云质石灰岩中溶洞的发育，上部地层因受到较大压力，可能造成地层塌陷，严重危及路基安全。因此施工过程中，用先导勘探孔了解地层中的岩溶发育情况，用探灌结合详细查明本工点的可溶岩分布、岩溶发育程度及岩溶特征参数等一系列地质参数。路基基底岩溶整治不仅能够提高路基的承载力，而且提高路基施工的效率和安全性，为类似的工程提供参考。