巖溶地區(qū)鐵路路基洞穴處理技術(shù)應(yīng)用

喻 英

1 概述

2 洞穴成因

路基表層土屬覆蓋于灰?guī)r之上的次生紅黏土,具有收縮性、上硬下軟、裂隙發(fā)育及較強(qiáng)的膨脹性,在與基巖的接觸面多為軟塑狀,根據(jù)土工試驗(yàn)報(bào)告,其液限為45%左右;不良地質(zhì):灰?guī)r、灰色弱風(fēng)化,節(jié)理裂隙發(fā)育,溶溝溶巢發(fā)育,巖溶發(fā)育,呈串珠狀空溶洞,溶洞一般發(fā)育在巖層面附近,大多全部填充或半填充軟、流塑狀黏土、粉質(zhì)黏土。地下水不斷變化,特別是雨季,地下水上下波動(dòng)急驟,在潛蝕、真空抽吸等作用下,基巖面附近的土層易掏空,形成土洞,導(dǎo)致地面塌陷,對(duì)路基的穩(wěn)定形成直接威脅。

3 處理方法

3.1 采用的處理方法

一般方法有清除填堵法,跨越法,強(qiáng)夯法,注漿法,深基礎(chǔ)法,旋噴加固法,平衡地下水,氣壓力法,本工程采用注漿法。

本段路基由于面積大,洞穴多,地下情況復(fù)雜,故路堤、路塹基底采用壓力注漿加固。

3.2 工藝原理

通過(guò)鉆孔注漿及漿液流動(dòng)、擴(kuò)散,水泥液漿逐步填滿洞穴及裂隙,能夠在巖土面以下形成一層完整的基巖層,從而降低巖土的滲透性,改善巖土或結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能,為軟基處理提供穩(wěn)定的持力層。

3.3 工藝流程

巖溶洞穴注漿施工工藝流程:施工準(zhǔn)備→先導(dǎo)孔鉆進(jìn)→注漿前注水試驗(yàn)→注漿→封孔→一般注漿孔鉆進(jìn)→一般注漿孔注漿→注漿效果檢測(cè)。

3.4 施工要點(diǎn)

1)施工準(zhǔn)備。熟悉設(shè)計(jì)文件和施工規(guī)范要求;做好技術(shù)交底,準(zhǔn)備好灌漿材料和機(jī)械設(shè)備(鉆機(jī)、攪拌機(jī)、泥漿泵);配備好所需勞動(dòng)力;建立好組織機(jī)構(gòu);進(jìn)行崗位培訓(xùn);建好配漿灌漿站;完成水、電、路及場(chǎng)地布置與臨時(shí)設(shè)施修建工作。材料的選擇:普通硅酸鹽超細(xì)水泥、膨潤(rùn)土、注漿管等。2)鉆孔布置。本段路基采用梅花形或正方形布孔,孔間距均為5 m,注漿孔深度一般至基巖面以下5 m,遇溶洞至溶洞底板下2 m。3)鉆進(jìn)成孔。本段成孔采用旋挖鉆機(jī)。根據(jù)測(cè)定的孔位,采用泥漿護(hù)壁,按照鉆孔操作程序及有關(guān)要求進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè),并在一定深度范圍內(nèi)安設(shè)好井口套管。鉆進(jìn)時(shí)宜先用小沖程,后用大沖程。鉆進(jìn)過(guò)程中要做好泥漿消耗量觀測(cè),詳細(xì)記錄漏水層及漏水量。終孔層位必須符合設(shè)計(jì)要求,終孔后必須準(zhǔn)確丈量鉆具并測(cè)量水位。鉆進(jìn)時(shí),要選取一定數(shù)量的孔位進(jìn)行全孔取芯鉆進(jìn),以取得準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。取芯嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行,按照順序放好,清洗干凈,編寫好回次號(hào),以便地質(zhì)編錄。根據(jù)鉆進(jìn)情況準(zhǔn)確確定上覆松散土層底界面;同時(shí)按照規(guī)定格式及要求做好所有鉆進(jìn)原始記錄,以便進(jìn)行洞穴狀況分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。4)注漿。a.通過(guò)注漿前注水試驗(yàn)和探灌結(jié)合的成果,調(diào)整材料配比和注漿壓力等工藝技術(shù)參數(shù)。b.注漿孔應(yīng)跳孔施鉆,不應(yīng)全部鉆孔完后再注漿,以免孔位串漿,增加難度及清孔工作量。注漿施工應(yīng)按自路基坡腳向線路中心的順序進(jìn)行,先兩側(cè)后中間,保證注漿質(zhì)量。c.注漿過(guò)程做好地面觀測(cè)記錄(豎向及水平位移、冒漿點(diǎn)的位置、地面沉陷等)。d.注漿全過(guò)程做好技術(shù)資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)記錄、整理、分析工作。e.各孔注漿量依據(jù)具體地質(zhì)情況有較大差異,當(dāng)連續(xù)注漿單孔超過(guò)15 t水泥不見升壓時(shí),應(yīng)考慮提高漿液濃度、添加粉煤灰或雙液注漿。必要時(shí)間歇注漿。注漿量過(guò)大時(shí),應(yīng)提請(qǐng)有關(guān)四方會(huì)勘,采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┻M(jìn)行處理。f.注漿結(jié)束后及時(shí)采用C15混凝土將注漿孔封填飽滿至孔口。5)注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注漿達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一時(shí),可結(jié)束該孔注漿:a.注漿孔中壓力維持在0.5 MPa左右,吸漿量不大于40 L/min,維持30 min。b.冒漿點(diǎn)已出注漿范圍外3 m～5 m時(shí)。c.單孔注漿量達(dá)到平均注漿量1.5倍～2.0倍,且進(jìn)漿量明顯減少時(shí)。d.注漿孔基巖完整,或多次注漿,孔口壓力超過(guò)1.5 MPa時(shí)。當(dāng)達(dá)不到上述結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)清孔再次注漿。注漿結(jié)束后及時(shí)用水泥砂漿封孔。6)注漿效果檢查。進(jìn)行注漿施工前后物探成果資料對(duì)比,檢查注漿效果;進(jìn)行注漿前后鉆孔注水試驗(yàn)的單位長(zhǎng)度吸水量對(duì)比,檢查注漿效果。注漿后,單位長(zhǎng)度吸水量應(yīng)小于注漿前吸水量的3%～5%,且不存在明顯漏水現(xiàn)象;鉆孔檢查,檢查孔數(shù)為5%,根據(jù)取芯漿液充填情況直觀判斷注漿效果;注漿觀察,冒漿點(diǎn)在路基范圍之外3 m～5 m時(shí),可視路基范圍巖溶通道堵塞完畢。

3.5 質(zhì)量控制措施

1)孔位放樣及測(cè)量。施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)測(cè)量復(fù)核場(chǎng)地平整標(biāo)高,孔位放樣采用由控制樁引測(cè)出具體孔位的辦法,保證孔位放樣的偏差小于50 cm。2)鉆機(jī)對(duì)位檢查。鉆機(jī)就位后,鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心,調(diào)整鉆桿垂直度偏差不大于1%后開鉆,孔位偏差不大于0.5 m,確保成孔質(zhì)量。3)鉆孔深度控制。鉆孔深度按鉆至基巖面以下5 m控制,若遇到溶洞,則鉆孔至溶洞底板下2 m。4)注漿。a.清孔:封孔砂漿凝固后,連接注漿機(jī),泵壓清水進(jìn)行清孔,直到排漿管排出清水后,完成清孔。b.注漿:當(dāng)注漿達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一時(shí),結(jié)束該孔注漿。注漿孔口壓力維持在0.5 MPa左右,維持10 min。冒漿點(diǎn)已出注漿范圍外3 m～5 m時(shí)。未達(dá)結(jié)束條件處理:經(jīng)檢查達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí),清孔后再次注漿。

3.6 安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)

1)加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理工作,提高預(yù)測(cè)預(yù)防能力,消除事故隱患。2)施工機(jī)械設(shè)備使用前進(jìn)行強(qiáng)制性的安全檢查,加強(qiáng)保養(yǎng),使其保持良好的工作狀態(tài)及具備完好的安全裝置。3)在施工現(xiàn)場(chǎng)和外界通行道路邊界設(shè)置醒目的交通行車標(biāo)志、安全警示標(biāo)志。4)嚴(yán)格按照施工現(xiàn)場(chǎng)安全用電規(guī)程的要求,進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)電力設(shè)施的布置和使用。5)施工現(xiàn)場(chǎng)按平面布置圖布置,做到布局合理,機(jī)械設(shè)備安置穩(wěn)固,材料堆放整齊,用電設(shè)施安裝觸電保護(hù)器,場(chǎng)地平整,為安全生產(chǎn)創(chuàng)造良好環(huán)境。6)所有起重設(shè)備、電器設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備等,加強(qiáng)保養(yǎng),使其保持良好的工作狀態(tài)并具有完備的安全裝置,所有機(jī)具設(shè)備的操作人員均經(jīng)嚴(yán)格培訓(xùn),持證上崗,并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。7)切實(shí)加強(qiáng)雨季施工安全工作,認(rèn)真執(zhí)行《鐵路實(shí)施中華人民共和國(guó)防汛條例》細(xì)則,落實(shí)防洪措施。8)注漿過(guò)程加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),及時(shí)清理漿液污染物。9)施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)在注漿場(chǎng)坪四周修建完善的臨時(shí)排水設(shè)施。10)當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)與居住區(qū)較近時(shí),做好現(xiàn)場(chǎng)降噪措施。

4 施工體會(huì)

1)巖溶注漿對(duì)于洞穴的處理效果較為理想,能夠在巖土面以下形成一層完整的基巖層,為軟基處理如CFG樁、PHC管樁、強(qiáng)夯等可提供較為穩(wěn)定的持力層。2)新建武廣客運(yùn)專線鐵路路基的沉降要求標(biāo)準(zhǔn)高,經(jīng)過(guò)注漿處理完全可以滿足設(shè)計(jì)及使用要求。

[1]杜 勇.客運(yùn)專線鐵路巖溶地區(qū)鉆孔樁施工技術(shù)[J].山西建筑,2008,34(20):264-265.