控制巖溶注漿對臨近營業(yè)線影響的實踐與思考

馬中元 上海鐵路局上海華東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司

控制巖溶注漿對臨近營業(yè)線影響的實踐與思考

馬中元 上海鐵路局上海華東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司

隨高速鐵路的不斷發(fā)展,越來越多的高鐵工程建設(shè)位于巖溶地區(qū)。為保證路基工程的長期穩(wěn)定性,需要對巖溶進(jìn)行注漿加固，現(xiàn)場巖溶注漿施工鉆孔、注漿工藝（孔位、孔徑、孔深、清孔，注漿順序、壓力、時間、注漿量）是否滿足設(shè)計規(guī)范要求將直接影響到施工質(zhì)量 ，另一方面，注漿壓力過高、時間過長、注漿量過大又會引起臨近既有路基地面隆起而影響鐵路正常運行，甚至造成鐵路交通事故。重點介紹如何通過有效措施來解決以上問題，控制好巖溶注漿對臨近營業(yè)線影響 。

巖溶注漿；營業(yè)線；安全

1 引言

近年來，一種新型的地基處理技術(shù)-灌漿技術(shù)在地基加固中得到了廣泛應(yīng)用，采用灌漿技術(shù)處理巖溶地基是一種很有效的方法，特別在臨近既有線的巖溶地質(zhì)地帶修建鐵路，雖然上部覆土承載力、壓縮模量均能滿足設(shè)計及規(guī)范要求，但地下石灰?guī)r、水及二氧化碳反應(yīng)后，生成能溶解的碳酸氫鈣隨地下水流不斷流失，在路基下面巖溶洞穴、裂隙不斷發(fā)育的情況下，會造成巖溶土洞吸蝕塌落，影響到路基的安全穩(wěn)定性，如果采取打開洞穴灌填的施工方法，不但會造成工期長、成本大，而且會直接影響到臨近既有線正常運行，采用巖溶注漿技術(shù)可以克服以上問題并保證工程質(zhì)量，同時也能阻止既有線路基下方地下水的流動而防止巖溶繼續(xù)發(fā)育，加強了既有線路基的安全穩(wěn)定性，但巖溶注漿施工過程中會造成周邊地面沉降變形，如措施不到位，會影響車輛運行安全，為此，本文將結(jié)合實例，探討臨近營業(yè)線巖溶注漿的安全控制措施。

2 工程概況

根據(jù)勘測資料揭示,徐州至大湖客車聯(lián)絡(luò)線臨近隴海鐵路上下行線的L2DK0+312.88～L2DK0+800.94段 和L1DK0+000-L1DK0+903.65段路基工程地基 （1.39 km）下伏基巖為寒武系（∈）灰?guī)r，巖溶發(fā)育?，F(xiàn)場鉆孔揭露，巖溶主要以溶洞形態(tài)存在，單孔線巖溶率1.71%～16.77%，其中最大洞高1.4 m。溶洞多為全充填，充填物主要為溶蝕灰?guī)r碎塊夾粉質(zhì)粘土，局部揭示空洞 ?，F(xiàn)場按照如下巖溶注漿工藝要求對路基進(jìn)行加固，鉆孔深度21～25（m）,靠近營業(yè)線一側(cè)注漿孔距最外側(cè)鋼軌5.1～8.3（m）。

2.1 鉆孔工藝

（1）場地平整：施工前進(jìn)行場地平整，采用人工開挖排水溝，排水溝連至沉淀池，確保施工現(xiàn)場無積水。

（2）測量放樣：測量隊采用全站儀按照布樁圖現(xiàn)場放樣。將復(fù)合過的孔位分排按序號Ⅰ，序號Ⅱ進(jìn)行交叉分類，并插上孔位牌。

（3）鉆機就位：注漿孔位標(biāo)定后，移動鉆機至鉆孔位置，復(fù)核孔位，孔位偏差<50 cm，符合要求；鉆機就位后，調(diào)整鉆機角度，對鉆桿進(jìn)行垂直度檢查，垂直度<1%，符合要求。

（4）鉆孔：鉆孔采用跳孔施鉆，成孔直徑土層中孔徑不小于110 mm，在巖層中孔徑不小于91 mm。

（5）終孔：鉆孔深度一般巖土界面以下5 m，如鉆孔過程中遇溶洞要繼續(xù)鉆至溶洞底板下2 m；先導(dǎo)孔鉆孔過程中對地質(zhì)取樣進(jìn)行檢查，當(dāng)鉆至設(shè)計加固深度時，經(jīng)質(zhì)檢工程師自檢后，報請現(xiàn)場監(jiān)理檢查，監(jiān)理同意后方可提鉆，孔內(nèi)殘留巖芯不超過20 cm。

（6）下套管：套管采用Φ110鋼套管，并在準(zhǔn)備安裝的最底層一節(jié)套管的1 m范圍內(nèi)交叉錯位的切割2-3（cm）的孔洞不少于8個。成孔后，套管底部下至巖土交界處；頂部露出地表0.1 m以上。

（7）封孔：套管裝完后先清除地表松動土層，再開挖直徑1 m左右，深度不小于50 cm錐形坑，并用M10水泥砂漿固結(jié)套管，并四周搗實封閉。封孔應(yīng)在注漿前一天完成。

2.2 注漿工藝

（1）清孔：用PE管插入注漿孔內(nèi)注水清孔，直至孔口冒出清水，如不返水，沖洗時間30 min左右。清孔用水可回流到沉淀池循環(huán)使用。

（2）注漿管安裝：將2根注漿管（一根下至孔底以上0.8 m處，一根下至巖面以上0.5 m處），在止?jié){閥上安裝0.6 MPa壓力表，通過止?jié){閥與注漿管一起安裝在套管頂部。注漿管采用內(nèi)徑20 mm PVC管。注漿管口貼上標(biāo)簽，防止用錯。

（3）漿液配制：采用漿液攪拌機隨拌隨用，每桶攪拌時間不少于2 min。將配制好的漿液送入攪拌式儲漿桶內(nèi)備用。采用泥漿比重測試儀測試。

（4）注漿：基巖中用距離孔底0.8 m的注漿管注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.3 MPa后，持續(xù)10 min注漿量不大于5 L/min，即可停止；在巖土界面1 m帷幕中，用下至巖土界面處的注漿管注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.4 MPa后，持續(xù)10 min注漿量不大于5 L/min，即可停止。在注漿過程安排技術(shù)人員負(fù)責(zé)儀表的觀測，如壓力突然上升，應(yīng)立即停止并卸壓，等查明原因后，再行處理。如果發(fā)現(xiàn)儀表損壞或指針等異常時立即更換，注漿過程中做好注漿記錄。

（5）封孔：注漿結(jié)束后，用C15細(xì)石砼封孔，封孔時必須邊灌邊插搗，確?？變?nèi)密實。封孔完成后，在原孔位處標(biāo)注注漿孔號。

3 施工中出現(xiàn)問題及采取措施

2014年4月16日，中鐵十二局鄭徐客專徐州樞紐工程項目部在鄰近隴海下行K211+500處進(jìn)行巖溶注漿工藝試驗中隴海下行線路左股鋼軌隆起，兩股鋼軌高低發(fā)生變化引起晃車事件。經(jīng)分析，主要是巖溶注漿孔距營業(yè)線的最近距離5.5 m，下伏基巖為寒武系灰?guī)r，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖溶發(fā)育，注漿孔處的裂隙、溶洞串至既有路基下方，甚至更遠(yuǎn)，作業(yè)人員沒有根據(jù)現(xiàn)場開孔地質(zhì)情況控制好灌漿的速度、壓力及灌漿量 。另外采用跳孔間隔注漿，由于試驗段施工段落較短，間隔施工時間短，沒有掌握好水泥漿凝結(jié)硬化時間 ，造成局部應(yīng)力集中。再者缺乏經(jīng)驗，雖然考慮到了巖溶注漿會對既有線產(chǎn)生影響，但僅在柵欄外布點觀測，觀測數(shù)據(jù)難以分析出線路的變化趨勢，檢查觀測記錄局部位移累積最大值達(dá)到4.9 mm也沒有引起重視。針對以上問題，采取了如下控制措施：

3.1 增強安全控制措施

3.1.1 完善施工方案，提高施工安全管理等級

根據(jù)巖溶注漿特點及施工中發(fā)現(xiàn)的問題，本著安全第一、預(yù)防為主的原則，征得路局及設(shè)備管理部門的同意和支持，將原方案為臨近營業(yè)線施工管理提升為營業(yè)線施工管理，并將原方案中增加如下內(nèi)容:

（1）編制營業(yè)線施工方案及應(yīng)急預(yù)案，鄰近線路的巖溶注漿施工地段客車限速80km/h，貨車限速60 km/h，并與工務(wù)、電務(wù)、車務(wù)部門簽訂施工安全協(xié)議。

（2）增加駐站聯(lián)絡(luò)員和現(xiàn)場防護(hù)員，并嚴(yán)格執(zhí)行"上鐵施〔2014〕164號"《上海鐵路局營業(yè)線施工、檢修作業(yè)駐站安全防護(hù)辦法》（技術(shù)規(guī)章編SHG/ZS107-2014）的要求 。

（3）針對巖溶注漿施工特點，加強現(xiàn)場安全人員教育培訓(xùn)，做到現(xiàn)場不間斷巡查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鐵路路基附近地面有冒漿、起拱、開裂及沉降變形等情況時，立即通知測量人員對既有路基及鋼軌進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)問題，及時組織應(yīng)急搶修，并作好記錄。

（4）針對巖溶注漿施工影響既有線運行安全的特點，加強作業(yè)人員的安全教育培訓(xùn)，進(jìn)行安全、技術(shù)交底，作業(yè)中嚴(yán)格控制好注漿順序、壓力、時間和壓漿量。

（5）針對施工中可能出現(xiàn)的問題，所有參建人員做好各自的應(yīng)急準(zhǔn)備工作，配備好必備的機具、材料。

3.1.2 加強了監(jiān)測力度

與設(shè)備管理部門進(jìn)行聯(lián)測，發(fā)現(xiàn)軌道高程及水平位移超標(biāo)及時調(diào)整。

（1）進(jìn)行聯(lián)測，在既有線兩側(cè)側(cè)路肩上埋設(shè)觀測樁（見圖1），形成固定觀測點。在接觸網(wǎng)立柱貼觀測反光條。提前3天開始進(jìn)行觀測，采集測量數(shù)據(jù)，作為正式起始讀數(shù)。每天施工前，必須對所有的樁位進(jìn)行復(fù)測，并對觀測與檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)，立即停止施工。

圖1 觀測樁埋設(shè)示意圖

（2）施工過程中要對營業(yè)線路基和接觸網(wǎng)立柱的垂直沉降和水平位移每隔2 h觀測一次，施工完成后連續(xù)觀測72 h，如沉降變形趨勢趨于穩(wěn)定狀態(tài)（每次觀測數(shù)據(jù)變化不大于±1 mm），即可停止觀測；當(dāng)路基橫向水平位移或垂直位移變化量大于2 mm/天，或累計變化量大于10 mm時應(yīng)暫停施工，待路基穩(wěn)定后方可繼續(xù)施工。或采取穩(wěn)定路基的相應(yīng)措施。

（3）施工單位借助設(shè)備管理單位對營業(yè)線施工管理力量，要求設(shè)備管理部門在注漿期間安排線路檢測人員對既有線路基及軌道沉降、位移進(jìn)行檢查，同時檢查列車通過后軌距、方向及高低有無變化。發(fā)現(xiàn)問題及時組織調(diào)整。

3.1.3 按照營業(yè)線施工管理要求，增加調(diào)整現(xiàn)場監(jiān)理，加強監(jiān)理現(xiàn)場盯控

（1）增調(diào)現(xiàn)場監(jiān)理人員。配足配齊現(xiàn)場監(jiān)理，增派懂業(yè)務(wù)，責(zé)任心強具有營業(yè)線施工經(jīng)驗的監(jiān)理人員進(jìn)駐施工現(xiàn)場，開展施工安全、質(zhì)量監(jiān)理工作。

（2）加強監(jiān)理計劃管理。按照路局[2012]423號文件要求，落實好月 、周 、日計劃及派工單制度，同時建立跟班寫實制度。監(jiān)理站、監(jiān)理組加大對施工現(xiàn)場的巡視檢查力度，總監(jiān)每周不少于2次，副總監(jiān)及監(jiān)理組長每周不少于3次，及時發(fā)現(xiàn)、整改施工現(xiàn)場存在的施工安全質(zhì)量及文明施工問題。

（3）加強過程控制。施工中，現(xiàn)場監(jiān)理人員必須督促施工單位嚴(yán)格按照設(shè)計及施工方案進(jìn)行施工，監(jiān)理人員嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)理細(xì)則要求嚴(yán)格履行監(jiān)理職責(zé)，對施工單位違反營業(yè)線施工安全規(guī)定、違反設(shè)計及施工工藝方案要求的，必須加以制止 ，情節(jié)嚴(yán)重的必須下發(fā)停工令并報告業(yè)主。

（4）完善落實好應(yīng)急預(yù)案。督促施工單位編制安全風(fēng)險控制對策表，對現(xiàn)場進(jìn)行動態(tài)安全管理，施工前對有可能在施工過程中出現(xiàn)的安全風(fēng)險充分預(yù)想，施工過程中落實包保責(zé)任人加以控制，遇有緊急情況必須立刻匯報，停止施工，確保營業(yè)線施工安全。

（5）認(rèn)真做好監(jiān)理人員教育培訓(xùn)。加強對監(jiān)理人員進(jìn)行營業(yè)線施工安全監(jiān)理細(xì)則、施工方案、規(guī)章制度等知識的培訓(xùn)。堅持持證上崗。不斷提高監(jiān)理人員的

監(jiān)控能力、處理突發(fā)事件的應(yīng)變能力和崗位履職能力。

3.1.4 增加相應(yīng)技術(shù)措施，減少巖溶注漿對既有線鐵路運行的影響

（1）為了控制注漿壓力，既滿足注漿效果又不能引起既有線路基的沉降，現(xiàn)場選用0.6Mpa的低壓注漿泵。

（2）注漿口安裝0.6 MPa壓力表，在注漿泵出口安裝泄壓旁通管，當(dāng)注漿口壓力表讀數(shù)超標(biāo)時，立即打開旁通閥泄壓，讓部分漿液回到漿液池，確保在巖層壓力不超0.3 MPa、在帷幕層壓力不超0.4MPa。

（3）漿液濃度大，在巖溶裂隙內(nèi)及帷幕層土體內(nèi)的流動性差，需要注漿壓力大、時間長才能達(dá)到注漿效果，采用0.8：1，0.9：1及1：1的3組水灰比進(jìn)行試驗。最終確定注漿液以1：1水灰比可以在不超過控制壓力的前提下滿足注漿效果。

（4）注漿施工采取先兩側(cè)后中間，鄰近營業(yè)線采取先施工既有線一側(cè)，注漿時營業(yè)線側(cè)采取加10%水玻璃進(jìn)行雙漿液施工，保證注漿質(zhì)量和行車安全。

（5）注漿泵出口安裝流量計，當(dāng)單孔持續(xù)注漿量達(dá)到15 m3，啟動水玻璃漿液泵，增加水玻璃摻量，采取間歇施工。

4 結(jié)束語

通過以上措施，在巖溶注漿過程中沒有發(fā)生較大的地面位移和鋼軌變形，對一些微量的變化也有設(shè)備管理部門即時調(diào)整，沒有造成對既有線鐵路運行的影響。對巖溶注漿施工質(zhì)量進(jìn)行了壓水試驗、鉆孔檢查及瞬態(tài)面波探測，注漿效果均達(dá)到了設(shè)計和規(guī)范要求。12月26日上海鐵路局組織全局鐵路參建單位來鄭徐客專聯(lián)絡(luò)線學(xué)習(xí)臨近既有線巖溶注漿施工經(jīng)驗。由此可見，采取提高營業(yè)心施工管理等級、加強監(jiān)測力度、完善施工工藝、加強作業(yè)人員培訓(xùn)、提高作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、加強監(jiān)理盯控、改進(jìn)技術(shù)措施等手段，可以控制好臨近營業(yè)線巖溶注漿施工的安全。另外本人認(rèn)為，對于臨近營業(yè)線巖溶注漿施工，如對注漿設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn) ，注漿泵增加變頻穩(wěn)壓、時控裝置等自動化手段，不但可以減少作業(yè)人員的工作強度，同時更能滿足注漿工藝要求，確保既有線的運行安全。

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［9］上海鐵路局.關(guān)于公布上海鐵路局路基大維修管理辦法的通知[Z].上海:上海鐵路局,2013.

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［11］上海華東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司.關(guān)于鄭徐客專徐州樞紐相關(guān)工程Ⅰ標(biāo)地基處理巖溶注漿工藝試驗施工方案審查會的會議紀(jì)要[K].徐州:上海華東鐵路建設(shè)監(jiān)理有限公司,2014.

責(zé)任編輯：萬寶安

來稿日期：2015-02-06