铁路岩溶注浆施工技术研究刘刚李相东

铁路岩溶注浆施工技术研究刘刚李相东

刘刚李相东

中交一航局第三工程有限公司辽宁大连116001

摘要：本文重点介绍了京福铁路客运专线岩溶注浆施工技术，首先分析工程概况，接着对岩溶注浆的目的进行阐述，然后分析岩溶注浆的范围，接着对主要原材料及机械设备进行论述，再就是岩溶注浆施工工艺，最后分析了施工控制和岩溶注浆的质量检查，希望可以通过文章的分析，促进铁路岩溶注浆施工工作的进步。

关键词：客运专线；岩溶注浆；施工

1工程概况

中交一航局京福铁路客运专线闽赣II标项目经理部三分部负责京福铁路客专闽赣II标DK463+311.94～DK463+553.27段路基施工，此段路基全长241.33m，岩溶类型为覆盖型岩溶，地基加固处理方式为沿基地采用压力注浆加固，覆盖封闭土厚3m，伸入弱风化基岩面以下不少于5m，当强风化层较厚时，注浆的深度要控制在15米以内，对于注浆孔的布置要选择正三角形的布置方式，选择的孔间距控制在5米。在开展施工的过程中，要坚持的原则为“探灌结合”，首先需要开展30%的先导孔钻探以及注浆工作，在基本查明岩溶发育程度和可注性的基础上在进行下一步施工。

2岩溶注浆的目的

京福铁路客专闽赣II标路的路段，路基的基底岩溶呈现出发育状态，随着季节的变化地下水位变化比较大，特别是集中在多雨季节就会因为雨水的问题造成地下水的水位波动，受到潜蚀、真空抽吸的作用影响，容易形成土洞甚至发展成坍塌和塌陷；还有就是因为填筑路堤等原因使得荷载增加，溶洞的顶板因为荷载问题出现了塌陷。利用注浆对土石界面的附近土洞、溶洞以及溶蚀裂隙进行填充，通过在地表水以及地下水之间形成的一道隔水帷幕，将地表水以及地下水之间的联系有效阻止，避免岩溶地面的塌陷。

3岩溶注浆的范围

通常注浆的厚度应该在8米以上，注浆深入到基岩面以下的距离应该在5米以上，比如在岩溶顶板发生岩体破碎，或者遇到溶洞或者岩溶出现发育问题时，就需要将注浆的厚度加大。注浆孔的布置工作要选择正三角形，孔间距要控制在4-6m，路堤地段加固范围一直到路堤坡脚的脚外要大于两排的注浆孔。

4主要原材料及机械设备

4.1原材料

选择使用袋装普通硅酸盐水泥，型号P.O.42.5作为其注浆材料；选择的水玻璃为型号38～43°Be；选择的桶装水玻璃为模数2.4～3.0。

4.2施工机械设备

选择的施工机械设备为SGZ-ⅢA型回转式地质钻机；选择的注浆泵为型号BW－150型的，工作压力为2MPa的；选择的水泥搅拌制为用桶搅拌并且过滤灰团后流入到储浆池内部。

5岩溶注浆施工工艺

岩溶注浆工艺流程图

5.1钻孔

选择使用型号为SGZ-ⅢA型回转式地质钻机开展注浆工作，选择的开孔孔径为Φ110mm，选择使用泥浆护壁合金钻头钻入到土层地基中去，把钻杆向标注的孔位对准，在开孔时应该要选择轻压、慢速以及大水量的方式，避免将孔开斜。基岩的部分选择的钻进方式为金刚钻钻进，一直到钻进到设计的孔深时。在钻进过程中要进行取芯工作，接下来就要做好芯样的编号、装箱的保存和拍照，同时要及时对岩性进行描述。钻孔的位移一定要控制在0.5一下，完成钻孔工作以后，一定要保护好钻孔，避免杂物等掉入到孔内。

5.2钻孔冲洗

钻孔冲洗有两种，一种是钻孔孔壁冲洗；还有一种是岩石裂隙冲洗。

钻孔孔壁冲洗：完成钻孔工作以后，一定要把水管深入到孔底内，通入的水流量要大流量，从孔底向孔外这种方向冲洗，一直到回水清净为止，在完成冲洗工作以后要求孔内的残留物厚度要少于20cm。

这一方法主要是借助压力水，利用压力水展开裂隙的冲洗工作，一直到回水清净结束。对于冲洗压力的选择，应该尽量控制在灌浆压力的80%左右。

5.3注浆

（1）注浆方法

对于岩溶注浆，选择自下而上的阻塞式的孔内循环注浆方法，选择使用水泥砂浆作为注浆塞。完成钻孔工作以后，要进行仔细的清空检查工作，当确认完注浆管以及坍孔没有任何阻塞物时，就可以开展注浆管的安装工作。纺锤形柱塞选择的方式为水泥袋绕成不小于钻孔直径的样式，将管子向孔内插入，选择人工的方式把管顶插入到孔内部要求的深度标准，让水泥栓塞可以充分的与孔壁进行紧密的挤压，接下来就是利用水泥带将孔口的空余部分进行水泥砂浆的填充工作，让止浆塞能够与注浆管固定在一起。注浆管的外露长度应该控制在30～40cm以上，这样方便孔口阀门和管路有效的连接，一直到凝集时间为12小时以后开始注浆。

（2）注浆压力

选择的注浆压力灰岩要控制在200～500KPa；黏土层要则控制的压力为100～300KPa。

（3）浆液配比及浓度变化

对于灌浆的浆液浓度，应该按照由稀到浓、逐渐变换的方式。对于灌浆浆液的水灰比应该选择两个比级的方式，分别是1：1、0.8：1；选择的开灌水灰比控制在1：1。当灌浆的压力一直处在稳定的状态时，将注入率持续的调低时或者是保持注入率不变的情况下，持续的增加灌浆压力，水灰比一定要控制住。1：1浆液注入量达到了3m3以上时，不改变注浆压力以及注入率，应该选择使用0.8：1浆液继续开展灌注工作一直到完成工作。

（4）结束标准

注浆的结束标准有以下两个，达到以下任意一个都可以选择结束注浆工作：

①当压力在100～500KPa以下时，进浆量一直在4/分钟以下持续三分之二左右。选择的200～500KPa压力进行基岩的闭浆工作持续20分钟，对于土层选择100～300KPa压力闭浆工作持续30分钟，可以结束注浆工作。

②孔口的周边5米范围以外的地面出现反浆工作，就可以结束注浆工作。

5.4特殊情况处理

⑴处理好漏浆问题

在开展灌浆的工作过程中，如果岩面出现了裂缝漏浆的问题，可以选择多种方法来处理，比如选择表面嵌缝的方法、间歇方法、限流方法、限量方法、浓浆灌注方法、待凝方法等等。

⑵在进行灌浆的工作过程中，如果因为一些事故出现了中断，可以选择如下原则处理：

a、及时做好灌浆的恢复工作。要选择立即进行钻孔冲洗工作，接着在进行灌浆的恢复工作。如果没有办法进行冲洗并且冲洗无效以后，就需要先进行扫孔的工作，接下来进行灌浆的恢复工作；

b、在进行灌浆的恢复工作过程中，应该选择开罐比级比较高的水泥浆液进行灌注工作，如果出现注入率同中断之前的较为相近，可以选择中断之前的比级来继续开展灌注工作；如果在中断之前的比级有了较为明显的减少，就需要对浆液进行逐级的加浓，选择继续进行灌注；

⑶较大量的灌浆段注入造成了灌浆工作较难注入时，可以采取下面几种处理措施：

a、在浆液中进行速凝剂的掺入；

b、进行稳定浆液或混合浆液的灌注工作。

5.5施工注意事项

（1)进行注浆孔的设计工作时，应该按照30%先当做施工的勘探孔，做好岩溶的普查工作；对孔数进行钻孔检查工作，选择注浆孔设计值的5%。

（2)注浆工作有必要进行时间歇的注浆，如果注浆量过大时就需要提前进行会勘工作，选择适当的工程措施来处理问题。

（3)处理一些空的岩溶通道、较大的溶洞以及裂缝，可以选择处理的方法有：灌注水泥浆来处理空的岩溶通道以及较大的裂隙，如果在较长的时间内没有达到可以结束的标准可以继续采用双液注浆的方式；对于较大溶洞、岩溶通道以及裂隙位置，可以选择的方法为根据情况来进行粗砂或者稀水泥砂浆的灌注工作，填充好溶蚀的腔体。

6施工控制

6.1钻孔施工控制

（1）根据注浆布孔图来进行现场的放样工作，对钻孔前原始地面的高程进行准确地测量。

（2）在进行施工的工作过程中，要做好回次进尺、压力的控制工作，对换层厚度及孔内情况进行详细的记录。

（3）为了能够有效的防止邻孔出现串浆问题，就需要选择科学的钻孔及注浆顺序。首先进行跳孔施钻，接着进行跳孔注浆，然后沿着路基坡脚向线路中心的顺序进行钻孔工作，再就是沿着两侧后中间的顺序进行。

（4）要保证孔位的移动控制在0.5m以内，钻杆垂直度偏差要小于1%。

（5）控制好钻孔的深度：钻孔到距离基岩面5m一下的位置时，如果遇到了溶洞就需要钻孔到溶洞底板以下2m位置。

（6）完成钻孔结束以后，要利用经过校验的测绳进行孔深的测量，经由监理进行验收以后确保孔深能够达到设计的要求。

6.2浆液控制

⑴选择使用搅浆机进行制浆工作，水泥浆的搅拌时间应该控制在30秒以上，在使用浆液之前先进行过筛工作，从制备浆液开始到使用完的这段时间要控制在4小时以内；

⑵完成灌浆施工工作以后，应该对水泥浆液的比重进行定时的测量，充分地保证浆液的质量。

6.3灌浆控制

（1）在进行注浆工作之前，要先做好注水试验工作并准确地记录下来，按照钻孔的地质情况以及注水试验的情况选择不同的注浆浆液以及具体措施。

（2）对于注浆孔的施工工作，要沿着路基坡脚向线路中心的顺序开展，充分确保注浆的质量；在进行注浆的工作过程中，要做好相应的记录，并且安排专人来进行巡视，有效避免注浆的超出问题，避免环境产生较大的污染。

（3）在进行灌浆的工作过程中，要安排专业进行压力表的观测，如果发现存在异常现象要立即停止灌浆工作；在施工过程中应该准确地做好灌浆的赛位，近浆管同孔底的距离应该小于0.5m。

6.4资料控制

对于原始记录，要确保完整、清晰、准确和规范。在施工全工作过程中，要安排专门的人员进行资料的整理工作、统计工作、分析工作。

7岩溶注浆质量检查

（1）对于钻孔取岩芯的检查工作，要求的检查孔数为5%，做好灰浆的填充量观察工农在。对于孔隙、裂隙等问题，只要管道灰浆充填饱满就可以认为合格。

（2）对于注浆工作前后的压水试验比，一定要做好这方面的工作，对于压水试验孔应该比3%还要多点，同时每一个工点的压水试验孔都要在数量上超过两孔。完成注浆工作以后，只有注浆后吸水量比注浆前吸水量的35％还要小的时候，或者是完成注浆工作以后的岩土体单位吸水量达到了“路基岩土体注浆质量检测标准”表的具体要求，可以被认为是合格的。

图1先导孔MB5-4与其旁边比较点MB7-1的频散曲线和反演速度对比图

8结语与经验总结

按上述方法完成了京福铁路客专路基岩溶注浆施工技术，该施工方法有效地保证了岩溶注浆的施工质量。现将岩溶注浆的施工总结如下所示：

（1）施工前期要做好场地的平整措施，并且做好临时排水设施。

（2）严格按照设计的要求来进行施工工作，遵循先两边后中间，并且进行跳孔施工。

（3）如果在注浆的过程中出现了串孔的现象，就需要采取止浆塞或套管帽封闭一个串浆孔的方式，确保注浆工作能够高质量的完成。

（4）要控制好注浆的效果，根据施工设计的要求来保证注浆的孔口能够控制在0.2MPa～0.5MPa，将吸浆量控制在4L/min以内，持续维持30分钟左右。

（5）控制好浆液的配比，选择使用桶搅拌的方式来开展制浆工作，在桶壁上讲加水的水位标识出来，一旦达到这个位置就停止注水工作，根据配合比来加入适量的水泥，以便能够做好控制工作。

（6）选用合适的配合比：根据先导孔获得的钻探结果，将浆液配合比进行确定，浆液的配合选择两种方式：1∶1（水泥∶755kg/m3，水∶755kg/m3）以及1∶0.8（水泥∶866kg/m3，水∶692kg/m3）。如果有较大的溶洞或者岩溶发育比较特别时选择双液注浆的方式。

参考文献：

[1]《铁路路基施工规范》（TB10202-2002）

[2]《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）

[3]《客运专线铁路路基施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）

[4]《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31—2003

[5]《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62—94