岩溶注浆施工工法

岩溶注浆施工工法

1前言

在我国，岩溶给包括高速铁路在内的各类工程建筑造成危害最突出的问题就是在地下水作用下产生岩溶塌陷或不均匀沉陷，岩溶路基的病害可分为两大类：一类是变形问题，另一类是水害问题。客运专线设计时速350km，路基设计标准高，工后沉降要求严格，设计上采用岩溶注浆进行地基加固。而国内350km/h客运专线刚刚起步，为了确保岩溶地基加固效果，施工单位必须在借鉴已完成客运专线施工经验的基础上，结合当地特殊地质情况，不断总结及优化实践中遇到的技术问题。此工法即是在客运专线岩溶地基注浆加固处理施工经验的基础上，经总结形成，供类似工程参考。

2工法特点

1)该工法的施工机械体积小，灵活轻便，施工简便。

2)施工工期短，见效快，适用范围广。

3)该工法在注浆前期可对地质情况进行复核，并不用另外再上地质钻机，选取钻孔总数的30%作为先导勘探孔复核该处的地质情况。

4)在先导勘探孔探明地质情况下，后续钻机可大量跟进，有利于大面积展开施工。

5)可根据探明的地质情况，对于不同的地质条件确定采用不同的注浆方法以及确定浆液配制方法。

6)采用较大孔径的注浆孔，91mm～110mm，在有效控制注浆压力及浆液配比的情况下，对注浆效果进行控制。

7)采用面波、钻孔取信、压水试验对注浆前后进行对比，可以有效确定注浆加固地基效果。

8)料源广阔。浆液以水泥为主体。在地下水流速快或含有腐蚀性元素、土的含水量大或固结体强度要求高的情况下，则可在水泥中掺入适量的外加剂，以达到速凝、高强度、抗冻、耐蚀和浆液不沉淀等效果。

3工法适用范围

1)适用于岩溶路基需进行地基加固处理的铁路、公路工程。

2)适用于地下水波动较大，对路基工后沉降控制严格的路基工程。

4工法原理

1)由于岩溶地区的地下水位随时间的变化会发生变化，而水位的改变会造成该地段地层的强度下降，从而导致路基基底的承载力下降，危及路基的安全，通过岩溶注浆，可以封闭土、石帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，保持地下水位的稳定。

2)由于灰岩中溶沟、溶隙、溶洞发育，在上部地层受到较大压力时可能造成该段地层塌陷，从而严重危及路基的安全。施工时根据先导勘探孔揭示路基地层中的岩溶发育情况，加固深度由探灌结合孔确定，一般为岩土界面以下6m，对溶岩进行注浆加固，从而确保页岩灰岩地层的稳定。

3)路堤地段加固范围至路堤坡脚外约5.0m,路堑地段加固范围至侧沟平台或墙顶平台外边缘。

由以上几点可以看出，岩溶注浆的原理是形成隔水帷幕，加固地基、减小沉降、提高地基承载力满足线路运行要求。

5施工工艺流程及操作要点

5.1流程图

见图1。

图1 岩溶注浆工艺流程图5.2施工方法及操作要点

5.2.1施工准备

1)熟悉本段路基岩溶注浆工点工程概况，提前作好施工技术交底等工作。

2)施工场地预先平整，并沿钻孔位置开挖沟槽和集水坑。

3)在每次注浆施工前，对钻机、注浆泵、拌浆机等机械进行检查、调试、维修，使其保持良好的状态。

4)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。

5)接通施工用水、电，确保设备能正常开钻。

6)对现场操作人员进行技术交底、岗前培训。

7)由于单位注浆量与注浆孔距、注浆压力、浆液浓度以及岩溶的发育程度密切相关，注浆施工前应进行现场注浆试验，合理选择注浆工艺，合理确定注浆压力、浆液配比、单位注浆量等相关参数，确定停止注浆的条件等。

5.2.2重要参数的选定

浆液配合比：在注浆过程施工前与现场工程师和监理工程师根据压水和钻探的情况来确定，在施工中根据注浆检查情况来调整，遵循浆液由稀到浓的原则，可根据施工机械及施工现场地质情况对设计浆液1:1做出适当调整。

浓度检测方法：现场浆液浓度检测仪器采用泥浆三件套。

浆液拌合用水控制：现场设尺寸为1.5*Φ1.0的水箱，根据配合比将水箱里固定位置做一标记定为六袋（300kg）水泥的用水量。

5.2.3定孔位

根据设计要求由测量班准确放出注浆孔位置：一般地段采用正三角形布置，孔间距5.0m；对岩溶发育地段，采用正三角形布置，孔间距3.0m；对注浆量大的地段，应追加适当的补充注浆孔，设3-5%的注浆验证孔，验证孔主要布置在岩溶发育等薄弱部位。

布孔的优点：路基宽度大，正三角形布置孔位可以使注浆范围扩散在整个路基基础，并把岩石链接成一个整体，使得地基整体强度增加，在重压下不会形成不均匀沉降。

5.2.4钻机与注浆设备就位

注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置。钻机就位后，用倾斜尺、水平尺等工具调整钻机角度，使得钻机呈垂直，安装牢固，定位稳妥。

5.2.5钻进

钻机安装必须使立轴中心、孔口管中心、孔位中心三心一致，方位与设计一致。钻进使用长粗径，孔深时宜使用代导器的粗径。

成孔采取全孔取芯的地质钻探方法。开孔孔径≮110mm，终孔孔径≮91mm。地表有覆土时，为防止孔口坍塌或缩孔，必要时下孔口管或采用跟管钻进。钻孔过程中填写钻探记录，记录反应该孔在钻进过程中有无翻、漏水，土层分界，并对岩芯按回次顺序摆放整齐，同时注意保护岩芯至注浆完成。

对于孔斜超出规定要求时，应结合该部位注浆资料，和质量检查情况进行全面分析，如确定对注浆质量确存影响时，应采取补救措施。

钻孔遇坍塌掉块、空洞裂隙、漏失地层难以钻进时，确定部位查清原因，可先进行注浆处理，而后进行钻进，也可采用自上而下的注浆成孔方式。

不管是成孔之后等待灌浆，还是灌浆结束等待成孔，孔口均应封堵加盖，妥善保护。

5.2.6洗孔

钻孔结束后，应在孔内下入导管到孔底通入大流量水流从孔底向外进行冲洗，直至回清水5-10min为止。孔底沉积物不得超过20cm。冲洗压力为注浆压力的80%，即0.24MPa。

5.2.7注浆施工

冲洗结束后，即可进行注浆。注浆水泥采用PO42.5水泥，水玻璃38－43°Be,模数2.4－3.0。水泥浆液水灰比为1:1。若遇空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙时，视具体情况先灌注稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进行填充，再采用粉煤灰水泥浆液或双液注浆。全填充溶洞一般采用单液注浆。注浆压力参数：灰岩中为0.1-0.3MPa，岩土界面附近逐步加大至0.3-0.5MPa。

5.2.8注浆终孔

当注浆达到下列标准之一时，可结束该孔注浆：1）注浆孔口压力维持在0.5MPa 左右、吸浆量不大于40L/min、维持30min。2）冒浆点已出注浆范围外3-5m时。3）单孔注浆量达到平均注浆量的1.5-2.0倍，且进浆量明显减少时。当达不到上述结束标准时，应清孔再次注浆。

5.3压水试验

注浆前后，同时采用压水试验进行注浆效果检查，根据质量检验结果，结合施工过程资料，对注浆效果作出评价。压水试验钻孔检测完成后仍要进行注浆。