鐵路路基巖溶病害的探測與處理

曾水生

中國鐵路昆明局集團公司工電檢測所 云南昆明 650011

作為人類學(xué)者長期所要研究的重要內(nèi)容，巖溶地質(zhì)的存在無疑是十分重要的，且本身具有極高的應(yīng)用價值與現(xiàn)實意義。當(dāng)前，隨著我國綜合實力的不斷提升，人們對于巖溶地質(zhì)的發(fā)育狀態(tài)以及所具備的形態(tài)特征的了解也越發(fā)深入，從特性上來講，處于路基下方的巖溶是具備隱蔽性的，并且在某種特定環(huán)境與條件的影響下，巖溶還會出現(xiàn)再次發(fā)育的可能。對于鐵路工程施工而言，在竣工后，受到巖溶病害的影響，很容易會導(dǎo)致路基發(fā)生坍塌現(xiàn)象，導(dǎo)致軌枕出現(xiàn)懸空，因而對列車的行駛狀態(tài)以及人員的安全造成較為不利的影響。

1 工程概況

本文選用某地區(qū)所開展的鐵路工程施工，該鐵路工程是以雙線工程為主，并坐落在巖溶區(qū)域，在進行線路設(shè)計的過程中，為了滿足該地區(qū)的人員交通需求以及發(fā)展需要，將200km/h作為鐵路時速。由于受到地形層面的限制，在進行工程設(shè)計的過程中，靠近峰林的一邊是采用了路塹形式，且周邊坐落著落水洞以及具有溶蝕性的洼地，在塹頂部分所具備的植被相對茂密，因而需要將這些內(nèi)容全部考慮進去，以此來確保方案能夠順利開展。在道床的設(shè)計上，則是以級配碎石為主，并在中層部分選用白云質(zhì)灰?guī)r，該類物質(zhì)在應(yīng)用到工程后，表面會呈現(xiàn)出不同面積的紫紅色。此外，受到該地區(qū)降雨量的影響，整個地區(qū)的年均降雨量達到1300mm左右，雨量充沛的同時，降雨周期相對集中，因而能夠滿足地下水的補給需求。

2 巖溶地探測工作

2.1 探測方法

在對巖溶開展探測工作的過程中，一般是選用雷達的手段開展相應(yīng)的工作，以此來滿足鐵路路基建設(shè)的各方面需求。施工單位需要先了解到當(dāng)前路基下層巖溶的發(fā)育狀態(tài)以及程度，并對其風(fēng)險性進行相應(yīng)的預(yù)估，當(dāng)巖溶本身并不會對車輛行駛產(chǎn)生不利影響時，才能夠開展后續(xù)的管理工作。與其他技術(shù)相比，地址雷達探測技術(shù)能夠帶來更為直觀的感受，并且在方法應(yīng)用上十分簡潔，且準(zhǔn)確率相對較高，不會對周邊環(huán)境以及工程應(yīng)用造成不利的影響，是性價比最高的物理探測手段。通過對該技術(shù)的應(yīng)用，施工人員能夠?qū)Ξ?dāng)前溶洞內(nèi)部的實際分布情況，所涉及的影響范圍，連通情況有一個較為高效且精細地掌握[1]。

2.2 儀器設(shè)備和數(shù)據(jù)采集

為了確?，F(xiàn)場探測工作能夠順利開展，在本次工程施工中則是選用了具有低頻性的探測雷達系統(tǒng)，該系統(tǒng)在天線頻率上是以100MHz為基礎(chǔ)開展相應(yīng)的探測工作，并且在數(shù)據(jù)采集方面所涉及到的應(yīng)用時間在400s內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)64次的次數(shù)疊加。在開展相應(yīng)探測工作的過程中，為了確保數(shù)據(jù)采集質(zhì)量不受影響，則是以軌枕距離來完成測量工作，軌距為60cm，則測點所具備的距離也要滿足60cm的數(shù)值，在進行測線布置的過程中，需要確保測線與鐵軌呈現(xiàn)出平行的狀態(tài)，以此來滿足后續(xù)的數(shù)據(jù)計算需求。為了確保整個工程能夠順利開展，在進行地質(zhì)雷達探測內(nèi)容的設(shè)計過程中，一共設(shè)計了8個剖面用來完成相應(yīng)的探測工作，不同剖面的布置位置不同，根據(jù)現(xiàn)場情況分別安放在側(cè)溝的外部、上行線道、枕木以及道心，從而來滿足本次工程的測量建設(shè)需求。

2.3 探測結(jié)果

施工單位在完成雷達探測工作后，根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)資料進行了最終的信息判斷，發(fā)現(xiàn)，在上下行路基結(jié)構(gòu)之中，存在著處于發(fā)育狀態(tài)的巖溶，而在里程范圍內(nèi)則是存在著相應(yīng)的巖溶通道，并且在整個工程區(qū)域內(nèi)存在著三處不同位置的溶洞，在進行工程加固與處理的過程中，則要對這一部分開展相應(yīng)的應(yīng)對措施，以此來避免車輛在形勢過程中，自身的安全系數(shù)因為巖溶的存在而受到不利影響[2]。

3 巖溶塌陷的成因及機理

巖溶塌陷是道路工程施工中較為重視的病害問題，一旦出現(xiàn)這一情況，不但會導(dǎo)致道路整體質(zhì)量受到不利影響，還會嚴重威脅到國民的生命健康安全。從本質(zhì)上，巖溶塌陷現(xiàn)象的存在是因為原本處于發(fā)育狀態(tài)的巖溶自身所承受的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，本該處于正常狀態(tài)的巖土體自身結(jié)構(gòu)受到了影響，這才誘發(fā)了巖溶塌落的情況。通常情況下，導(dǎo)致巖溶塌陷的原因有很多，或者說，在多種不同因素的共同作用下，引發(fā)了巖溶塌陷，而從重要因素上進行分析，在本文所提到的工程施工基礎(chǔ)上，可以將主要因素歸結(jié)到兩方面：

（1）溶蝕因素。上述提到，本次工程在進行道床檢測時，所涉及地質(zhì)材料是白云質(zhì)石灰?guī)r，從物質(zhì)角度上分析，這類石灰?guī)r本身屬于碳酸巖石系列的一種，因而本身具有極高的溶解性，在雨量充沛且集中的施工地區(qū)，頻繁的降雨會導(dǎo)致巖石節(jié)理的發(fā)育狀態(tài)受到不利影響，在潛移默化中不斷滲透，利用石灰?guī)r的溶解性離開縮短頂板的整體厚度，使其自身所具備的完整性大幅度下降，進而引發(fā)塌陷情況的出現(xiàn)；

（2）振動因素。本次工程中所涉及的巖石內(nèi)容無論是節(jié)理還是裂隙本身都是具備一定發(fā)育性的，由于是鐵路工程施工，車輛本身的特性會導(dǎo)致鐵路長時間處于一種高頻率的荷載狀態(tài)，在這一作用下，巖體的應(yīng)力發(fā)生變化，不斷形成全新的裂縫，同時也會對原本就存在的裂縫造成擴張?zhí)幚恚瑢?dǎo)致整體巖石的應(yīng)用質(zhì)量大幅度下降，這樣不但會使得原本處于穩(wěn)定狀態(tài)的頂板結(jié)構(gòu)無法達到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，在相應(yīng)的荷載力上也會受到一定程度的影響，而當(dāng)荷載力的數(shù)值與抵抗力數(shù)值存在較大差異后，頂板結(jié)構(gòu)便會出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象[3]。由此可見，振動因素的存在是引起巖溶塌陷的重要因素之一。

4 巖溶的整治

由于巖溶塌陷會對車輛的行駛質(zhì)量以及人員的生命安全造成較為不利的影響，因而施工單位需要加強對巖溶病害的整治工作，提高路基的穩(wěn)定性與最終質(zhì)量，確保列車在運行過程中，整體工作不會受到不利影響。在這一過程中，施工單位需要通過開展相應(yīng)的處理手段與預(yù)防措施，來實現(xiàn)路基結(jié)構(gòu)的加固，從而來滿足后續(xù)工程的應(yīng)用需求。當(dāng)前，我國在這方面最常用的措施相對較多，比如說填碎石法、樁基固定法以及錨桿固定法，這三種方法能夠?qū)﹁F路路基起到積極有效的加固作用[4]。而在對巖溶水物質(zhì)開展防治處理的過程中，為了提高整體效率與防治質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況選用不同類型的方法與手段，既要考慮到周邊地區(qū)的施工內(nèi)容與要求，不能夠?qū)囕v行駛產(chǎn)生較為明顯的干擾與影響，同時還要對溶洞開展填充工作，在這一過程中，可以選用壓力注漿的方式方法，通過合理的手段降低巖溶的發(fā)育效率，以此來確保鐵路路基的整體質(zhì)量能夠得到有效保障與提升。

4.1 注漿孔布置

在進行注漿孔的布置過程中，施工單位需要根據(jù)實際情況開展內(nèi)容的調(diào)整，比如說在進行線路布置的過程中，便要將整體防線放在上行線上，并沿著路肩來開展布置工作，這一過程中，鉆孔要和水平面構(gòu)成不同角度的斜孔，內(nèi)容嚴格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且孔徑需要符合角度空的應(yīng)用質(zhì)量，從而來確保后續(xù)工作能夠順利開展。而在角度孔的格式方面，則是要根據(jù)工程需要進行隔離的劃分，采用6+6+4的個數(shù)標(biāo)準(zhǔn)完成后續(xù)的布置工作。

4.2 注漿配合比及壓力

在進行水泥注漿的過程中，施工單位需要先對水泥的整體質(zhì)量進行相應(yīng)的分析，在本次工程之中，為了滿足方案所設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)需求，則是選用P.042.5水泥，該類水泥屬于硅酸鹽水泥，能夠滿足鐵路工程需求。后續(xù)開展水泥灰比的工作應(yīng)用時，則是根據(jù)實際情況設(shè)定了不同類型的比值，以此來確保在進行加固工作的過程中，水泥能夠更好地灌注到溶洞之中，確保其后續(xù)工作能夠順利開展。在這一過程中，施工人員需要嚴格遵守配合比的基本原則，先是淺漿為主，之后再選用濃漿，結(jié)合現(xiàn)場實際情況完成對水泥水灰比的有效調(diào)整，這樣不但能夠有效提高工程質(zhì)量的控制水平，確保最終的注漿效果能夠滿足于其標(biāo)準(zhǔn)，同時還能夠?qū)ψ{質(zhì)量帶來積極有效的影響。由于注漿壓力會隨著施工變化而出現(xiàn)上升，當(dāng)其處于高速上升的狀態(tài)時，施工人員需要及時開展回漿工作，從而來確保線路不會因壓力影響而出現(xiàn)抬起的情況，注漿管也不會因為這一變化而受到爆裂的影響。

4.3 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

通常情況下，施工人員在進行注漿工作時，需要根據(jù)實際情況進行判斷，當(dāng)其滿足技術(shù)結(jié)束后，才能夠確認注漿工作順利完成，詳細標(biāo)準(zhǔn)如下所示：

（1）當(dāng)注漿孔所具備的壓力數(shù)值處于1.0MPa左右時，且孔洞在吸漿量上不超過40L/min，時間維持在半個小時，那么便可以結(jié)束注漿工作。

（2）孔洞的冒漿點超出了注漿范圍，且范圍達到了3到5米區(qū)間時，可以結(jié)束注漿工作。

（3）注漿孔的進漿量呈現(xiàn)大幅度下降，且單孔所具備的注漿量能夠滿足其平均數(shù)值的2倍左右，也可以結(jié)束注漿工作。

（4）倘若發(fā)現(xiàn)已經(jīng)滿足相關(guān)要求，施工人員對孔閥進行關(guān)閉，并確?？锥磧?nèi)部所存在的注漿壓力不會發(fā)生改變，當(dāng)達到固定時間后打開孔閥，發(fā)現(xiàn)沒有出現(xiàn)泛漿的情況，便可以技術(shù)注漿工作。

如果施工單位在進行注漿結(jié)束后發(fā)現(xiàn)沒有達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，那么需要對整個孔內(nèi)空間進行清洗，重新開展注漿工作。

4.4 注漿效果檢測

一般來講，對注漿效果進行檢測的時間是要在注漿完成后的第七天，利用地址雷達技術(shù)的應(yīng)用對整個區(qū)域進行探測，倘若發(fā)現(xiàn)了孔洞或者裂縫的存在，則需要再次對其開展注漿工作，以此來確保鐵路路基的整體質(zhì)量不會受到較為嚴重的影響。

5 巖溶的整治施工

5.1 施工工藝

在進行注漿加固施工的過程中，施工人員需要嚴格遵守相關(guān)工藝流程，根據(jù)實際情況進行內(nèi)容上的管理。除了要做好施工準(zhǔn)備以及注漿內(nèi)容外，還要在注漿結(jié)束后進行封口處理，并對所用到的設(shè)備進行清洗，以此來確保施工場地能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)。在這一過程中，施工單位需要根據(jù)實際情況進行鉆頭的選用，在鉆孔前還要結(jié)合地質(zhì)情況以及方案要求選用符合要求的角度，對鉆機進行有效的固定處理，從而來確保鐵路行車的出行質(zhì)量能夠得到有效保障。在注漿工作時，施工人員還要對所涉及到的注漿變化量以及壓力情況進行有效記錄，倘若出現(xiàn)壓力增大的情況，則要第一時間進行回漿處理，并對原因進行分析，等到確認無誤后才能夠繼續(xù)開展相應(yīng)的注漿工作，通過這一措施，能夠有效降低線路抬道的情況發(fā)生。

5.2 防止注漿壓力不足或跑漿的措施

正常來講，導(dǎo)致注漿壓力出現(xiàn)問題的根本原因，是因為漿液在進行日常流動的過程中，沿著口徑較大的縫隙而流經(jīng)到遠處，引發(fā)跑漿現(xiàn)象的發(fā)生，從而導(dǎo)致整個內(nèi)部的注漿壓力出現(xiàn)了不足。在應(yīng)對這一問題時，相關(guān)人員需要對鉆孔進行記錄上的檢查，并尋找是否存在較為明顯的通道或者裂縫，之后再觀察整個線路鋪設(shè)周邊是否存在著漿液出漏的情況。在進行應(yīng)對與處理的過程中，可以在漿液中加入速凝劑，利用速凝劑本身所具備的特性來進行有效預(yù)防，而在整個注漿過程中，則是選用一注一停的節(jié)奏，這樣能夠極大程度上提高漿液的凝結(jié)效率，在短時間內(nèi)對裂縫起到堵塞的作用，避免發(fā)生跑漿的現(xiàn)象。

5.3 既有線施工防護措施

在開展施工工作的過程中，有線施工具有極高的危險性，為了確保工作人員的生命健康不受影響，相關(guān)人員需要嚴格遵守標(biāo)準(zhǔn)開展作業(yè)，并根據(jù)實際情況進行安全防護措施的安裝，其內(nèi)容如下所示：

（1）在施工準(zhǔn)備階段，施工單位需要根據(jù)實際情況進行不同標(biāo)志的安裝，并放置好防護欄桿，進行固定。

（2）派遣兩名防護人員，一名管理車站區(qū)域，一名管理施工區(qū)域，在可觀察環(huán)境較差的區(qū)域或者是站內(nèi)施工階段，也要進行防護人員的派遣。

（3）在開展線路檢查的過程中，需要對其進行有效的保養(yǎng)與維護，在發(fā)現(xiàn)問題的第一時間開展消除與管理，并進行記錄。

（4）倘若出現(xiàn)了意外情況，則需要及時進行運行車輛的通知，并提前做好停車信號的釋放，避免列車的行駛安全受到不利影響。同時，還要對車站進行溝通交流，立即進行車輛的記錄，并及時對問題開展搶修工作，等到安全無誤后才能夠正常進行列車的放行。

（5）電纜設(shè)備與通信設(shè)備是路基施工中不可缺少的重要內(nèi)容，在進行施工作業(yè)的過程中，施工人員需要盡可能避免對這類設(shè)備產(chǎn)生破壞或者干擾。

6 結(jié)語

綜上所述，地址雷達技術(shù)是鐵路路基探測過程中不可缺少的重要內(nèi)容，能夠?qū)Ξ?dāng)前路基下巖溶的實際情況以及狀態(tài)進行有效的數(shù)據(jù)采集與探測。在進行實際應(yīng)用的過程中，相關(guān)內(nèi)熱源需要根據(jù)實際情況進行注漿壓力的選擇，通過巖溶發(fā)育狀態(tài)的不同變化以及裂縫程度選用合理的手段進行控制，這樣不但能夠有效提高鐵路路基工程的施工質(zhì)量，同時還能夠?qū)竦某鲂邪踩o予其足夠的保障。正因如此，施工單位在開展路基加固工作中，需要嚴格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，既要做好防護工作，同時也要及時進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，并與相關(guān)部門進行溝通交流，在出現(xiàn)問題時能夠第一時間給出合理的解答方法，對促進我國鐵路行業(yè)與工程施工行業(yè)而言，有著極為重要的作用。