利用機(jī)械鉆孔注漿整治公路巖溶路基技術(shù)研究

喬 宇

（中鐵十八局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，天津 300222）

某高速公路DK785+252～DK786+525段巖溶路基以挖方通過測(cè)區(qū)，屬丘陵地貌，地形起伏較小，地面高差小于15m，地面坡度較緩，自然坡度5°～30°，局部較陡，坡面植被發(fā)育，其余為耕地。

鉆孔注漿深度一般不小于10m或進(jìn)入基巖不小于5m，若地面以下15m深度內(nèi)存在溶洞，則加固至洞底以下不小于2m。溶洞頂板厚度大于15m地段一般不作整治，當(dāng)頂板破碎、溶洞跨度較大時(shí)，采取安全頂板厚度法進(jìn)行判別。若頂板厚度達(dá)不到要求，整治深度加深至溶洞底板以下2m［1］。

1 施工工藝及施工技術(shù)

1.1 巖溶注漿施工工序

巖溶注漿施工工序流程圖如圖1。

1.2 孔位布置

依據(jù)巖溶整治施工設(shè)計(jì)圖，易塌陷區(qū)：根據(jù)巖溶發(fā)育情況，對(duì)于溶洞、土洞、垂直溶蝕破碎帶發(fā)育的地段采用“探灌結(jié)合”的原則，發(fā)育地段按I（含先導(dǎo)孔T）、Ⅱ序進(jìn)行巖溶注漿［2］。

極易塌陷區(qū)：按Ⅰ、Ⅱ序進(jìn)行全面注漿整治，對(duì)已發(fā)生塌陷、有支擋工程、溶洞強(qiáng)烈發(fā)育及車站咽喉區(qū)等地段的注漿孔應(yīng)適當(dāng)加密。注漿孔原則為：先導(dǎo)探灌孔：對(duì)溶洞、土洞、垂直溶蝕破碎帶不發(fā)育且連續(xù)長(zhǎng)度超過30m的地段，及7m縱距沿中線交替布置先導(dǎo)探灌孔。Ⅰ序（含先導(dǎo)孔T）間距7m，按正方形均布；Ⅱ序孔在Ⅰ序孔正方形中心點(diǎn)及溶洞位置內(nèi)插加密，Ⅰ、Ⅱ序孔之間形成菱形布置，間距5m；Ⅲ序孔在Ⅰ、Ⅱ序孔形成的菱形中心點(diǎn)內(nèi)插，加密后相鄰各序孔之間的間距為3.5m。注漿孔布置示意圖如圖2、圖3。

圖1 工序流程圖

圖2 易陷區(qū)注漿孔布置示意圖

圖3 極易塌陷區(qū)注漿孔布置示意圖

1.3 鉆孔

（1）鉆孔位置依據(jù)平面圖施放，孔位偏差不大于50mm。施工時(shí)，因地質(zhì)、施工場(chǎng)地、避讓管線等客觀情況需要移動(dòng)孔位且距離大于50cm時(shí)，應(yīng)報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位核準(zhǔn)［3］。

（2）鉆孔孔口直徑不得小于130mm，基巖段終孔直徑不得小于91mm。

（3）在鉆探過程中，土層和溶蝕破碎帶采用跟管鉆進(jìn)。

（4）注漿前須進(jìn)行成孔沖洗。對(duì)沖洗時(shí)返水的鉆孔，以沖洗液變清為結(jié)束條件。對(duì)溶洞、溶蝕破碎帶發(fā)育、沖洗時(shí)不返水的鉆孔，要求流量不小于泵送額定流量的80%，沖洗時(shí)間不少于10min。

（5）對(duì)垮孔嚴(yán)重的溶蝕破碎帶及充填粗粒土的溶洞，實(shí)施跟管鉆進(jìn)極為困難的注漿鉆孔，可采用自上而下注漿法復(fù)鉆施工，嚴(yán)禁使用泥漿等影響注漿加固效果的方法護(hù)壁鉆進(jìn)。

（6）鉆至設(shè)計(jì)深度后，埋入注漿管、回漿管，注漿管管底與孔底留置50cm距離，防止孔壁土、石掉落及沉渣堵塞注漿管，鉆孔終孔并沖洗后空置時(shí)間不宜超過24h。如因故無(wú)法在24h內(nèi)實(shí)施注漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)及時(shí)做好孔口封閉和護(hù)孔措施。注漿前須進(jìn)行孔深復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)孔深須達(dá)設(shè)計(jì)要求。

圖4 巖溶路基注漿示意圖

1.4 封孔

（1）在滿足設(shè)計(jì)注漿壓力條件下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況采用濃水泥漿或水泥砂漿一次性封閉，或孔口管動(dòng)態(tài)阻塞法封孔?？卓诠芊忾]可有效的避免垮孔，并可靈活處理漿液漏失，優(yōu)先采用孔口管動(dòng)態(tài)阻塞法。

（2）當(dāng)鉆探揭示有溶洞發(fā)育、溶蝕破碎且漏水嚴(yán)重時(shí)，采用孔口管動(dòng)態(tài)阻塞法，孔口管直徑為110mm。當(dāng)覆蓋層為黏性土?xí)r，封孔深度不小于4m；當(dāng)覆蓋層為砂性土及卵石土?xí)r，應(yīng)封至土石界面，4m以下孔口管設(shè)置為花管。

（3）終孔與驗(yàn)收時(shí)間間隔不宜過長(zhǎng)，以免垮孔等不利情況發(fā)生。終孔驗(yàn)收后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封閉作業(yè)，封孔水泥漿（或水泥砂漿）終凝后進(jìn)行注漿作業(yè)。

1.5 注漿

（1）使用以純水泥漿為主的單液注漿，水泥采用P.O 42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.6∶1～1∶1。開始注漿時(shí)采用稀漿灌注，當(dāng)灌入量較大時(shí)可據(jù)情況采用濃一級(jí)的漿液灌注。

（2）注漿壓力為0.2～0.4MPa（孔口壓力表讀數(shù)），終注壓力為0.3～0.5MPa。

（3）設(shè)計(jì)基巖段注漿量一般為0.6～1.2m3/m，土石界面以上3m范圍內(nèi)，一般為0.2m3/m，其它土層段封孔充填注漿量一般為0.01m3/m估列。

（4）對(duì)土洞、空溶洞或半充填溶洞，應(yīng)高壓沖填砂、碎石后再進(jìn)行注漿處理。

（5）對(duì)溶蝕裂隙發(fā)育、連通性好、漏漿嚴(yán)重時(shí)，注漿可摻入一定量的粉土或粉煤灰，粉土摻入量小于水泥重量的10%，粉煤灰摻入量為水泥重量的20%～50%。

（6）在終注壓力下連續(xù)注漿10min的注入率不大于5L/min時(shí)，可終止注漿。

（7）注漿過程特殊情況處理。

注漿必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，找出注漿中斷原因，盡快采取處理措施，及早恢復(fù)。注漿過程中分序施工。如出現(xiàn)串漿現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)串漿孔同時(shí)進(jìn)行注漿處理。注漿過程中如有冒漿、返漿等現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)暫停注漿，盡快采取處理措施，處理完后立即恢復(fù)注漿。對(duì)垮孔嚴(yán)重的溶蝕破碎帶、充填粗粒土的溶洞等實(shí)施跟管鉆進(jìn)極為困難的注漿鉆孔，可采用自上而下注漿法復(fù)鉆施工，嚴(yán)禁使用泥漿等影響注漿加固效果的方法護(hù)壁鉆進(jìn)。如注漿漏失嚴(yán)重，局部使用雙液注漿堵漏時(shí)，應(yīng)先據(jù)試驗(yàn)確定水玻璃與漿液體積比，水玻璃濃度35～40°Bé，模數(shù)2.4～3.4。當(dāng)采用充填砂、碎石或摻入其他填充物處理后注漿量仍然較大時(shí)，可采用間歇注漿處理。

2 質(zhì)量檢查

在分段（或整段）施工結(jié)束后，應(yīng)采用鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)及物探結(jié)合進(jìn)行注漿質(zhì)量檢查。取芯鉆孔在灌漿孔間布置，孔數(shù)不少于注漿孔總數(shù)的2%且不小于3孔；壓水注漿試驗(yàn)利用取芯鉆孔進(jìn)行，瞬態(tài)面波測(cè)點(diǎn)在整治范圍內(nèi)抽檢，測(cè)點(diǎn)數(shù)不少于注漿總孔數(shù)的5%；電測(cè)深檢查測(cè)線長(zhǎng)度為選整治段落長(zhǎng)度的10%，優(yōu)先選取巖溶形態(tài)強(qiáng)烈發(fā)育地段布置，測(cè)線位置應(yīng)與平面圖中的測(cè)線重合。合格的注漿施工一般應(yīng)滿足如下條件：

（1）檢查孔巖芯可見多出水泥結(jié)石體，基本填滿可見縫隙。漿液結(jié)石體試塊單軸抗壓強(qiáng)度≥0.3MPa。

（2）檢查孔的單位吃漿量不超過周圍4孔單位平均吃漿量的15%。

（3）壓水試驗(yàn)測(cè)定的滲透系數(shù)小于注漿前的1/10。

（4）瞬態(tài)面波法檢測(cè)檢測(cè)巖土體注漿后的面波速度，合格標(biāo)準(zhǔn)按JTG D30-2015《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》辦理。

（5）采用電測(cè)深法進(jìn)行注漿前后物探異常對(duì)比測(cè)試。

檢測(cè)單位進(jìn)行灌漿質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，采用電測(cè)深、瞬態(tài)面波法及電磁波CT等綜合物探方法，輔以鉆孔取芯、注水或灌漿試驗(yàn)，以進(jìn)行施工前后物性參數(shù)變化的對(duì)比，注水或灌漿施工參數(shù)變化對(duì)比。（1）、（2）、（3）為1套指標(biāo)，可只檢測(cè)1項(xiàng)。綜合上述檢測(cè)結(jié)果分析后對(duì)灌漿施工質(zhì)量進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

表1 檢測(cè)方法

3 結(jié)束語(yǔ)

高速公路路基基底巖溶整治的目的主要有兩個(gè)：（1）隨著時(shí)間的變化，巖溶地區(qū)的地下水位也會(huì)變化，從而造成這段地層輕度下降，路基基地的承載力隨之下降，使路基的安全受到威脅，因此需要巖溶注漿，封閉土、石界面，阻隔上層滯水與巖溶水的聯(lián)系，穩(wěn)定地下水的水位；（2）由于白云質(zhì)石灰?guī)r中溶洞的發(fā)育，上部地層因受到較大壓力，可能造成地層塌陷，嚴(yán)重危及路基安全。因此施工過程中，用先導(dǎo)勘探孔了解地層中的巖溶發(fā)育情況，用探灌結(jié)合詳細(xì)查明本工點(diǎn)的可溶巖分布、巖溶發(fā)育程度及巖溶特征參數(shù)等一系列地質(zhì)參數(shù)。路基基底巖溶整治不僅能夠提高路基的承載力，而且提高路基施工的效率和安全性，為類似的工程提供參考。