铁路路基岩溶整治的施工工艺及实践探索

铁路路基岩溶整治的施工工艺及实践探索

随着社会经济和科学技术的不断发展，我国高速铁路得到快速发展。作为一项相对成熟的地基加固整治技术，岩溶注浆技术对于岩溶路基加固具有重要的作用。本文将以我国某客运专线铁路工程为例，来探讨路基岩溶整治的施工工艺。

标签：路基岩溶；整治；施工工艺

一、工程概况

正在建设的一条标准较高的省际高速铁路，其设计时速为350km，全线采用无砟轨道。先期开工段全长45.38km，其中337+771.43～338+365.77段为松软土岩溶路基，上覆软塑、硬塑状黏土，覆盖层厚7～34m，下伏白云质灰岩，岩溶发育，钻探揭示发育的溶洞直径多为0.6～8.8m，并且填充着许多黏土和碎石。岩溶地下水的来源主要是基岩裂隙水和孔隙潜水，深2.5～16.3m，受季节影响明显。由于在雨季该地段地下水位较浅，雨水在通过谷沟或岩溶裂隙等进行排泄时，部分地段的地下水会从地表流出，而在旱季该地段的地下水位比较深。

二、整治设计

由于受气候的影响，再加上该段路基的地下水处于岩土交界面，在真空抽吸和侵蚀等作用下，极易发生由于路基下方土洞的出现而引发路基塌陷等问题。此外，由于路基下方基岩岩溶发育，分布着较多的溶洞，如果不对溶洞进行有效的整治，就会对铁路的安全行驶造成一定的隐患。而注浆加固法不仅能够将岩溶水和上层滞水阻隔在岩溶裂隙与岩土界面之外，还能够填充溶洞，提高路基强度，控制路基整体沉降。因此，在该段岩溶路基整治中，可采用压力注浆和梅花孔位布置的方式进行加固。其中，软塑土段的排距和孔间距为 1.5m，岩溶段的排距和孔间距为5m。为了解岩溶与黏土的软硬情况，要先选取钻孔数20%作为先导勘探孔，岩土界面以下6m为岩溶加固深度，土层帷幕厚3m。溶洞底板下1m为对溶洞加固的深度，再将惰性材料浆液嵌入基岩0.5m。在进入硬塑土层1m处进行注浆加固处理，将3根钢筋支架放入下界面到平基岩面的注浆孔中，并用混凝土进行回填密实。最后，要用钻孔检测、物探检测和沉降观测等方法对注浆的质量和效果进行检查。

三、施工方法

（一）对溶洞的整治

在通过先导孔探明溶洞发育情况的前提下，对于溶洞的整治可采取以下办法：

第一，对于轻微溶蚀溶洞可采用单液注浆法。一方面，对于溶洞内有软塑和松散等填充物的情况，可直接进行注浆固结。另一方面，对于溶洞内无填充物或

者填充物不满的情况，为挤密和填筑溶洞，可在浆液中加入适当的中粗砂。

第二，对于一般溶洞，单液注浆法或双液注浆法都可以使用。在使用钻机钻至溶洞地下1.0m时，可采用单液注浆法，在浆液中添加适当的中粗砂对溶洞进行填筑。如果注浆流量大于其所设计量的1.5倍，就要采用双液注浆法。

第三，对于复杂溶洞的整治，要采取双液注浆法。在使用双液注浆法之前，要用钻机钴到溶洞地下 1.0m，确保溶洞能够被水泥个中粗砂灰浆等填满。如果溶洞的裂隙较大或注浆孔地下水位较高，要适当调整浆液的浓度，确保溶洞裂隙能够被浆液填满，并且使地下裂隙封闭。

（二）注浆施工机具和技术指标参数

在这一铁路建设施工过程中，注浆施工所使用的水泥为32.5级硅酸盐水泥，所采用的机械如下表所示。一般情况下，采用纯水泥浆液对岩石裂缝或溶洞等进行填充或补强。但是，对于裂隙较大的岩石或溶洞进行填充时，要根据其具体实际情况，先填充溶蚀腔体，再进行注浆，其施工水泥浆液的参数为水：水泥：砂=（0.8～1.0）：1.0：1.0。通常情况下，水灰比的控制范围为0.8～1.0，而在实体工程中，大多采用0.8的水灰比。为满足施工需要，要根据浆液渗透系数、浆液粘度和结石强度等控制浆液的搅拌时间，其最佳搅拌时间为30s。此外，在这一注浆施工工程中，对水玻璃和水泥浆液的参照比为水：水泥：水玻璃=（0.8～1.0）：1：（0.08～0.20）。其中，水玻璃用量是水泥量的8%～20%，水玻璃美度为38°～43°。施工中采用加入缓凝集的方法使其搅拌时间控制在5min～30min之间，能够有效控制水玻璃和水泥的反应速度，提高浆液在岩溶或溶洞内的渗透力。在选用注浆压力方面，0.6～0.8是对于一般岩溶来讲的，而0.1～0.3是对于极发育岩溶来设的。但是，在岩土界面附近进行注浆时，其注浆压力不能超过0.8～1.0，结束注浆时间以发现3～5m以外出现冒浆点为准。在这一工程的最后阶段，如果在岩土界面3m以内出现冒浆点，就要立即采取降低注浆压力等方法进行整治。

（三）施工工艺

第一，在钻孔控制方面。为使其孔桩的偏差不超过50mm，施工人员要依据布孔设计，正确使用钢尺，采用坐标的方法准确定位孔位并进行钻孔作业；采用锤球法控制钻机垂直度；采用循环水分节进行钻孔。为有效控制入深度，在进行先导勘探钻孔时，要将所取出的每一节芯樣与每一节具体的地质设计情况进行比对。

第二，在注浆施工方面。要遵循一定的注浆顺序，采用分段前进和先钻孔后注浆的方法，将被串浆孔同时注浆或封堵。如果在注浆点3m以内有冒浆情况发生，就要采用开挖填堵等方法对冒浆点进行整治。对于没有达到结束标准的注浆，要在清理注浆孔的基础上再次进行注浆作业，直至其达到注浆标准。

四、效果检验

（一）对钻孔进行验证

其一，可通过钻孔岩芯浆液的填充情况来判定注浆的质量和效果，若岩溶地段的芯样为柱状水泥块，则说明岩溶地段的注浆效果明显。其二，可采用注水试验的方法对注浆效果进行验证，若在注浆后，对5%的总孔数进行注水试验时，其压力上升明显，并且钻孔单位长度的吸水量是注浆前的1%～2%，则说明注浆效果显著。

（二）进行物探检测

首先，在浅层土硬塑土层进行注浆时，由于其含水量小、凝固速度比较快，其所形成的灰桩极易提高注浆区的整体电阻率。因此，在进行物探检测时，若注浆区的电阻在50～140Ω·M之间，而无注浆区的电阻率在50—120Ω·M之间，则说明其注浆效果明显。其次，由于软塑土层的含水量比较高，在进行注浆时，其整体电阻率会降低。因此，在进行物探检测时，若在该软塑土层进行注浆时其整体电阻降低，则说明其注浆效果明显。最后，在对注浆区基岩面下6m进行物探检测时，如果其电阻率绝对值小于120Ω·并且其等值线呈水平近似平行分布；而在20m高程以下区域，其电阻率绝对僮大于200Ω·M，并且其等值线呈水平层状分布，则说明注浆效果明显。

（三）进行沉降观测

通过在路基填筑过程中埋设剖面观测管、中心沉降板、和层次沉降观测管等对路基岩溶进行沉降观测，若填筑后期比前期沉降幅度小且不明显，则说明注浆效果明显。

结语：

在对铁路路基岩溶进行整治时，要充分考虑岩溶的发育情况、岩溶裂隙的大小、溶洞的大小及其本身的填充情况等，采取适当的注浆方法，选择合适的注浆液和注浆压力，保证注浆效果，同时需考虑兼具经济性、合理性。