高速铁路岩溶路基稳定性与注浆治理应用研究

高速铁路岩溶路基稳定性与注浆治理应
用研究
摘要：随着我国经济的快速发展和运输的日益便捷，人们对高铁的需求也日
益增加。

高速铁路路基施工技术是影响列车运行安全与稳定的关键技术，合理科
学的施工工艺是保证列车安全平稳运行的关键。

岩溶灌浆技术最大的优点是可以
保证路基的强度和稳定性，并且可以阻止地下水的冲刷，从而增强路基的抗渗性。

本文对岩溶路基的稳定性以及注浆治理进行分析，以促进路基稳定性的提升。

关键词：高速铁路；路基；岩溶注浆
一、岩溶路基的稳定性分析
喀斯特地基的整体失效模式可以理解为：当地基受到外力的影响时，地基上
的溶洞顶部和溶洞会因受压而塌陷。

在对喀斯特地基的整体破坏形态进行稳定性
分析时，可以从洞顶崩塌后是否能够充分填充溶洞空间进行分析判断。

洞室充填时的稳定性分析：在洞口上部被填充时，由于顶板被裂隙分隔，崩
塌形式受到破坏，造成洞室容积增加，从而造成洞室内塌陷。

在这种情况下，可
通过下列公式来测定坍塌高度H：
即：
式中：
K一岩石涨余系数；
V一溶洞空间体积；
V0一塌落体体积；
假设溶洞塌陷前后洞体形状均为圆柱体，溶洞的截面积可以假设为a，溶洞
的最大高度设为H0。

若H大于H0，此溶洞不安全。

二、岩溶路基注浆加固治理研究
在处理溶洞时，对强度、承载力、变形等有很高的要求，目前常用的处理方
式有：压注浆、强夯法、高压旋喷桩等。

当多个溶洞要处理时，首先要处理的是
底层的溶洞，其次是上层的岩溶。

采用压浆技术，首先将注浆管道插入溶洞底部，然后在一定的压力作用下向岩层中注入一定比例的泥浆。

在一定的压力下，将事
先准备好的浆料经排水管向注浆管内注入，并在一定的压力下进行灌浆。

该矿体
呈带状伸展、挤压伸展，可有效地加强断裂地层、充填溶洞及裂缝。

此方法具有
较好的加固效果，可有效解决基础刚度不均匀问题，缩短施工周期，降低施工噪声。

（一）岩溶路基注浆的特点
岩体裂缝发育，形成了大量的溶洞、裂缝或槽沟，这些溶洞、裂缝、槽沟等
地质特征均为新的土壤或砂类。

因此，在岩溶地区，灌浆工程具有很大的工作量
和复杂的工程环境。

1.注浆法的选择
(1)灌浆。

一般应用于大型洞室、构造断裂带、岩体裂缝断裂等病害的防治。

(2)渗透灌浆。

渗透灌浆的最大优点是可以确保土体的稳定，当灌浆压力很低时，可以通过泥浆的流动，缓慢地渗透到土壤的裂缝中，当泥浆固化后，泥浆就会和
土壤结合在一起。

渗透灌浆对浆料的配比和物料特性都有一定的要求。

(3)采用压实法进行灌浆。

在软弱地基中，压实灌浆的作用尤其显著，在浆
液质量的控制上，与渗透灌浆相比，需要更高的浓度和粘性。

在压力作用下，泥
浆被挤压进入岩石土壤，并在一定的时间内达到固化的条件，从而在岩石和泥浆
中形成一个有机的整体。

同时，灌浆附近的土壤在一定程度上会被泥浆的压力所
影响，从最初的弹性向塑性变形，导致岩土的孔隙率减小，渗透性下降，从而使
岩石的强度和稳定性得到改善。

(4)劈裂注浆是一种用于软弱岩层的加固技术。

泥浆沿着裂缝流过，并在压
力的作用下，继续向更高的强度方向劈开。

泥浆在土壤中形成了一种脉状结构，
从而使土壤的可注性发生了变化。

注浆方式主要是以充填、渗透注浆为主，而压
密注浆为辅的方式对周边岩石裂缝进行加固，使浆液在压力作用下更容易的渗入
到岩体裂缝中。

2.注浆材料的选择
由于水泥的成本低廉、无毒、环境友好等优点，再加上它本身的高强度、高
抗渗性等特性，使得它在工程应用中的应用越来越广泛，特别是对基础的防渗和
加固。

在选择灌浆材料时，一般选择常规的硅酸盐水泥。

注浆用的水泥对混凝土
的要求很高，不仅要满足施工条件，还要保证混凝土的干燥度。

同时，水泥凝固
所需的时间也较长，在地下水流速度较高的情况下，泥浆很容易被冲淡，从而大
大降低了注浆效率。

在岩体裂缝的封闭中，最常用的是水泥、水玻璃浆，它既具有二者的共性，
又具有较好的资源和经济价值。

水泥与水玻璃同为一种既廉价又有广泛来源的无
机硅酸盐材料。

化学浆料在灌浆过程中有着自己的优势，在注浆率、固化时间等
方面都优于化学浆料。

不过，化学浆的造价相对较高，而且会对环境产生很大的
污染，因此在使用化学浆时要慎重。

该泥浆应该符合下列性能标准：
(1)超早强：选择适当的混凝土主体材料和早期强化剂，克服了单一使用外
加剂来解决超早强问题。

混凝土的抗压强度在半个小时内超过8 MPa，弯曲超过
2 Mpa，在后期使用后，在火车的重载作用下，其力学特性没有发生改变，结构
保持完好，28天内的强度不会降低。

(2)稳定性：通过选择适当的掺合料、高效
减水剂、制浆工艺等综合因素，使灌浆材料具有较好的可灌性。

其中，适当的添
加剂对改善不分散和提高凝固效果，减水剂的高分散性，制浆过程采用高速制浆
技术，两者结合，提高了浆液的稳定性和流畅性。

综上，注浆材料的选用要考虑到施工条件、地形地质条件、浆液性能指标、
注浆工艺和经济适用范围等因素，才能使注浆后的基础更好的满足工程地质要求。

（二）岩溶注浆方案及流程
1.加固范围
软弱部位：溶洞顶板相对疏松，溶蚀作用较慢，灌浆深度宜设定在10~15 m；强渗区：加固深度应设在5~8米以内，并对围岩周围进行重点加固保护，以阻止
地下水渗入和流淌，并预防溶蚀，最后达到预防崩塌的效果。

在溶洞区段加固时，宜将加固深度设在溶洞以下2~3 m以内。

2.定孔位
注浆孔洞的布置应采用梅花形排列，孔距约5.0 m*5.0 m，而路堑区的加固
范围至侧沟台的外缘。

3.钻机与注浆的设备
在确定了注浆孔后，将钻头移至钻孔位置，完成钻机的定位，并用斜尺和水
平尺调节钻头的角度，以保证其牢固、稳定；各种设备应在邻近地区进行，为了
避免压力损失，灌浆管道的固定长度不能太长。

4.钻孔
在土质基础上，使用钻井液护壁合金钻头，将钻杆对准要打好的钻孔位置。

在进行钻井期间，要对钻井记录进行完整的记录，并及时上报监理工程师，按照
工程师的要求进行处理。

5.钻孔冲洗
钻孔的冲刷主要是冲蚀孔壁和岩体的裂缝。

孔壁清洗，先把管子伸入孔内，
用大量的水流冲洗，直至恢复干净。

6.浆液的配置
水泥由32.5等级的普通水泥制成，水玻璃的波美度在38-43℃，模量在
2.4-
3.4之间。

对大裂缝用粗砂或较稀疏的水泥砂浆进行充填；普通裂缝根据混
凝土的配比要求进行搅拌。

图1注浆处理施工工艺流程图
三、注浆质量控制要点与特殊情况处理分析
（一）注浆治理的过程中质量控制要点
(1)采用跳孔进行注浆，不能等到全部打完后才按顺序打浆，以免造成孔间的串浆，造成清孔的困难和工作量。

(2)灌浆孔从路基两侧开始，由两边依次推进，采用跳孔灌浆方式，由路基两侧向路基中部推进，可确保灌浆效果。

(3)灌浆用水必须严格遵守水泥水的规范，并在使用之前进行水质的检查。

(4)必须严格检查原料，保证原料符合使用要求。

（二）特殊情况处理分析
灌浆工作应当是一项不断进行的工作。

在灌浆过程中，若出现了突发情况，必须迅速查明造成灌浆中断的原因，并及时采取相应的对策，以保证注浆工作的顺利进行。

在岩溶破裂区发育多孔时，必须采取自下而上的注浆法。

在工程地质条件比较复杂的情况下，如岩溶发育、岩溶通道填充物的稳定性较差等，必须进行相应的现场测试，以确定其施工方法，并找到合适的施工技术，以指导后续大规模的施工。

结束语
高速铁路由于其自身特点，对路基的要求也较高。

而岩溶灌浆技术就是其中的一项优点。

该技术可以将路基的强度最大化，避免地下水的冲刷，同时保持路基的稳定，从而使其在高速铁路路基施工中得以推广。

参考文献
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[2]肖子卫.路基基底岩溶整治技术[J].建筑技术开发,2022,49(08):45-47.。