路基巖溶注漿的施工工藝及應(yīng)用研究

張金祥

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原030000）

1 工程概況

新建向莆線中仙車站是時(shí)速200km/h的客貨共用車站，其中涵洞7座，大橋2座及路基支擋結(jié)構(gòu)和路基附屬工程方。中仙車站存在不良地質(zhì)及特殊巖土，具體為：DK420+790～DK421+250地段灰?guī)r巖溶發(fā)育，存在巖溶塌陷區(qū)，表層細(xì)角礫土厚大于40.0m，松散～稍密，其密度差異較大，溶洞充填物多為粉質(zhì)黏土夾角礫、碎石，可塑～硬塑，局部軟塑，部分充填物為細(xì)角礫土。鉆孔的遇洞率為44.12%，溶洞空洞率15%，鉆孔線巖溶率為36.09%，最大洞穴為29.45m；共有5個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)土洞，最大土洞3.97m。

2 路基巖溶注漿施工工藝

2.1 施工方案

為防止巖溶地面塌陷及變形，并使覆蓋層工后沉降能滿足設(shè)計(jì)要求，采用注漿帷幕封閉土石分界面溶蝕發(fā)育帶，巖溶發(fā)育地段按照“探灌結(jié)合”的原則進(jìn)行處理。施工時(shí)，首先實(shí)施先導(dǎo)勘探注漿孔（取鉆孔總數(shù)30%），然后根據(jù)先導(dǎo)孔資料確定注漿段落、深度及注漿參數(shù)，進(jìn)行巖溶發(fā)育地段的整治處理。對(duì)煤洞、人工坑洞采用回填片石、砂礫石后注漿處理。

2.2 路基巖溶注漿施工

2.2.1 施工順序

施工準(zhǔn)備→定孔位→鉆機(jī)與注漿設(shè)備就位→鉆進(jìn)→注漿→結(jié)束注漿→注漿結(jié)束效果檢查→封孔。

2.2.2 施工準(zhǔn)備

調(diào)查地下管線的分布情況，防止鉆孔傷及地下管線和當(dāng)?shù)厮?，防止污染水源；將?shí)驗(yàn)場(chǎng)地平整，設(shè)置必要的排水坡，防止地表水下滲；接通施工用水、電，鉆機(jī)試運(yùn)行，確保設(shè)備能正常開(kāi)鉆；準(zhǔn)備灌漿用的水泥、砂等，并對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)；檢測(cè)所有注漿設(shè)備狀態(tài)，確保能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底、崗前培訓(xùn)。

2.2.3 定孔位

根據(jù)設(shè)計(jì)要求定出注漿孔位置，完成注漿孔位放樣，測(cè)量、記錄孔口地面高程，并進(jìn)行復(fù)測(cè)。注漿孔采用梅花型布置，間距5m。

2.2.4 鉆機(jī)與注漿設(shè)備就位

注漿孔位標(biāo)定后，移動(dòng)鉆機(jī)至鉆孔位置，完成鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位后，用傾斜尺、水平尺等工具調(diào)整鉆機(jī)角度，安裝牢固，定位穩(wěn)妥。各類設(shè)備就近安裝，注漿管線固定并不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為30～50m，以防壓力損失。

2.2.5 鉆進(jìn)

將鉆桿對(duì)準(zhǔn)所標(biāo)孔位，用φ108鉆頭開(kāi)孔鉆進(jìn)，保證開(kāi)孔直徑≮110mm。開(kāi)孔時(shí)要輕加壓、慢速、大水量，防止將孔開(kāi)斜。鉆進(jìn)至一定深度，采用套管護(hù)壁。鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度要求后進(jìn)行終孔，終孔直徑≮91mm。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意觀察地層變化，詳細(xì)作好鉆孔記錄?？孜坏钠睢?0cm，鉆孔實(shí)際孔深誤差≯10cm，斜孔方向偏移和傾角誤差均≯3°。鉆孔的直徑和終孔深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，孔內(nèi)殘留巖芯≯20cm。鉆孔在施鉆進(jìn)入巖層0.3～1.0m時(shí)，應(yīng)將注漿套管帶鉆頭與巖層用水泥砂漿固結(jié)完好。

2.2.6 注漿

1）漿液配制：注漿水泥采用P.042.5水泥。水泥漿液水灰比為 1:1。若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況先灌注中粗砂或稀的水泥砂漿對(duì)溶蝕腔體進(jìn)行充填，再采用水泥漿液或雙液注漿，距線路中心線最外一排注漿孔必須灌注水泥砂漿，全充填溶洞一般采用單液注漿。

2）注漿順序：按自路基坡腳向線路中心的順序進(jìn)行，先兩側(cè)后中間，以保證注漿質(zhì)量。

3）注漿壓力控制：灰?guī)r中為0.1～0.3MPa，巖土界面附近逐步加大到 0.3～0.5MPa。

2.2.7 結(jié)束注漿

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：

1）注漿鉆孔孔口壓力長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)1.5MPa時(shí)，漿液很難注入。

2）冒漿點(diǎn)已出注漿范圍外3～5m時(shí)。

3）單孔注漿量達(dá)到平均注漿量1.5～2.0倍，且進(jìn)漿量明顯減少時(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。

2.2.8 注漿效果檢查

1）檢查孔觀察法，通過(guò)對(duì)檢查孔的觀察，確定檢查孔完整，無(wú)涌水、涌沙、涌泥現(xiàn)象，檢查孔放置一段時(shí)間后無(wú)塌孔現(xiàn)象。

2）檢查孔取芯法，對(duì)檢查孔進(jìn)行取芯，通過(guò)對(duì)檢查孔取芯率、巖芯強(qiáng)度試驗(yàn)等進(jìn)行綜合分析，判定檢查孔合格。

3）檢查孔P-Q-t曲線法，對(duì)檢查孔進(jìn)行注漿試驗(yàn)，根據(jù)檢查孔PQ-t曲線線性特征進(jìn)行分析，判定檢查孔合格。

2.2.9 封孔

注漿結(jié)束后及時(shí)用水泥砂漿封孔至孔口，封孔必須保證質(zhì)量，并在孔口作好水泥標(biāo)志。

2.3 施工安全措施

1）現(xiàn)場(chǎng)施工安全操作人員為持證上崗的工人。鉆機(jī)操作工、注漿泵司泵人員都具有熟練的操作技能并了解施工的全過(guò)程。

2）現(xiàn)場(chǎng)所使用的機(jī)械、電氣設(shè)備經(jīng)檢查已達(dá)到國(guó)家安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；在施工中發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常，應(yīng)立即關(guān)閉電源進(jìn)行檢修。現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電設(shè)備被固定就位，以免設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶來(lái)的不可控制的甩動(dòng)，且不隨意搬動(dòng)，電機(jī)的電動(dòng)部分設(shè)置網(wǎng)罩，保證安全，電箱電線應(yīng)懸掛起來(lái)，電箱要隨時(shí)保持上鎖狀態(tài)。

3）注漿過(guò)程中應(yīng)避免高壓噴嘴接頭斷開(kāi)或軟管破裂導(dǎo)致漿液噴射、軟管甩出引發(fā)安全事故。實(shí)際操作中，在每次注漿前先進(jìn)行壓水試管，若管線運(yùn)轉(zhuǎn)正常方可開(kāi)始注漿，注漿過(guò)程中派專人對(duì)注漿的沿線進(jìn)行檢查，注漿結(jié)束后，對(duì)注漿管進(jìn)行通水清洗，以免漿液對(duì)管線造成腐蝕或堵塞。

4）施工中鉆機(jī)應(yīng)置于平整堅(jiān)實(shí)的地面上，鉆機(jī)移位時(shí)應(yīng)平穩(wěn)并保持挺桿垂直，防止傾斜倒塌。

2.4 環(huán)境保護(hù)措施

1）對(duì)注漿孔注漿時(shí)，應(yīng)按照操作規(guī)程要求進(jìn)行施工，減少漿液的浪費(fèi)；對(duì)廢棄漿液按指定的地點(diǎn)進(jìn)行排放，注意與周圍水溝的通暢，確保與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2）施工過(guò)程中，嚴(yán)禁將含有污染的物質(zhì)或可見(jiàn)懸浮物的水排入河渠、水道。所有機(jī)械費(fèi)油回收利用或妥善處理，嚴(yán)禁隨意潑倒。

3）水泥和粉煤灰等細(xì)顆粒散體材料，應(yīng)遮蓋存放，運(yùn)輸時(shí)防止遺撒、飛揚(yáng)。化學(xué)注漿時(shí)應(yīng)避免漿液對(duì)地下水源及周圍環(huán)境的污染。

4）廢棄的砂料及水泥袋等包裝物及時(shí)清理，不得隨處拋撒，嚴(yán)禁在工地現(xiàn)場(chǎng)焚燒廢棄物和會(huì)產(chǎn)生有害有毒氣體、煙塵、臭氣的物品。

5）選擇性能優(yōu)良、噪音小的施工機(jī)械，對(duì)工程使用的鉆機(jī)、等機(jī)械要進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)，以減少因機(jī)械故障產(chǎn)生的附加噪聲與振動(dòng)，同時(shí)施工機(jī)具應(yīng)采取降低噪聲措施，減少擾民。

2.5 水土保持措施

1）嚴(yán)格組織施工管理，開(kāi)展文明施工，創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)化施工現(xiàn)場(chǎng)，施工前做到全員教育，全面規(guī)劃，合理布局。

2）定期檢查、監(jiān)督本施工段的各項(xiàng)水土保持工作的落實(shí)；建立健全的水土保持體系，堅(jiān)持“預(yù)防為主，綜合防治，全面規(guī)劃”原則，抓住本工程水土保持工作重點(diǎn)，有針對(duì)性地采取措施，確保水源、植被不被污染和破壞。

3）施工前對(duì)沿線水文、地質(zhì)、植被情況進(jìn)行調(diào)查，研究制定出可行的水土保持方案以及詳細(xì)的水土保持施工措施。

3 結(jié)束語(yǔ)

巖溶注漿具有防滲、堵水、固結(jié)、防止滑坡、降低地表下沉、提高地基承載力等功能。因此，巖溶注漿加固地基施工技術(shù)，已成為鐵路線巖溶地區(qū)地基加固的主要措施之一，并被廣泛推廣和使用。該技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，工效快，并為建設(shè)新建向莆鐵路線提供了優(yōu)質(zhì)的技術(shù)保證，成功有效的保證了路基施工質(zhì)量。