巖溶路基的處理與施工管理

朱壽驥 上海鐵路局寧安鐵路有限責任公司

巖溶是指可溶性巖石在水的溶（侵）蝕作用下，產生的各種地質作用、形態和現象的總稱。可溶性巖石按化學成分和礦物成分可分為3種類型：碳酸巖類巖石、硫酸巖類巖石、鹵鹽類巖石。一般情況下，巖溶化程度最強的為灰巖，其次為白云質灰巖和白云巖，再次為泥質灰巖。巖溶按埋藏條件可分為：裸露型、淺覆蓋型、深覆蓋型、埋藏型；巖溶發育強度可分為：微弱發育、弱發育、中等發育、強烈發育。

1 概述

目前，我國正在進行大鐵路建設，巖溶對路基的危害主要表現為溶洞頂板、土洞坍塌引起的路基下沉和破壞及巖溶地面坍塌對路基穩定性破壞。特別是覆蓋型巖溶地區，覆蓋土層在地下水的作用下，使巖面以上的土體流失而形成土洞。當地下水在基巖面附近波動時，這種作用最強烈。隨土洞不斷擴展，將造成土體失穩、地表開裂、下沉或塌陷。由于土洞發育速度快、分布密，對工程的影響遠大于巖洞。

2 巖溶路基主要處理方法

對危及路基穩定的巖溶，可采用下列方法處理：

(1)對于外露干洞穴可根據其大小、深度、所處位置及施工條件采取回填、封閉、蓋板、跨越等措施。

(2)對隱伏的洞穴可根據其大小、埋藏深度、頂板厚度及施工條件采取洞內支頂或回填、注漿、跨越等措施。

(3)路基范圍內的地表塌陷土洞覆蓋層較淺時，應回填夯實并作好地表水的引排封閉措施。

(4)覆蓋層較厚時采用注漿封閉土、石界面，形成隔水帷幕，注漿厚度一般為5m～8m，深入基巖頂面以下3m～5m。當巖溶很發育，溶洞呈串珠狀或空洞較大時，注漿深度可適當增加，注漿孔間距一般5m左右。

(5)既有線或增建二線的巖溶病害宜采用注漿加固。

3 巖溶路基注漿施工

巖溶路基注漿施工應按"先探后灌、探灌結合"原則進行，即：巖溶施工探察及成果分析→注漿施工→質量檢測。

3.1 巖溶路基施工探察

巖溶路基注漿施工前利用部分注漿孔對巖溶地基進行施工探察，進一步查清注漿區域巖溶發育情況，探察孔應均勻布置在探察區。

施工探察孔應按鐵路工程勘探孔技術要求真實、詳細記錄勘探情況：鉆探時間、鉆孔位置、穩定水位、覆蓋層厚度、巖層溶蝕情況、溶洞高度及溶洞充填情況。對鉆進過程中的掉鉆、漏水等情況應詳細記錄，對采取的芯樣設置標簽進行拍照，并注明工點名稱、鉆孔編號、分層深度等。

施工探察由施工單位委托有資質的勘察單位進行，探察報告由施工、監理單位及時分段整理，由建設單位組織，經四方討論確認后提交設計單位。

鉆孔施工主要工藝流程如下：

(1)布孔：按設計排距、孔距測量確定孔位、標高，進行統一編號釘樁。

(2)安裝鉆機：平整場地、機臺后，設置GXY-1A型或XY-150型鉆機，調平機架、機體，然后進行孔位對正。

(3)鉆孔：開孔前先了解有無地下埋藏物，確認無誤后采用110巖芯管開孔鉆進。對鉆進過程詳細記錄、拍照，詳細記錄土巖分界面位置和溶洞起至高程，量測空洞的深度、大小、充填物的情況。

(4)鉆孔完成后，由地質編錄員及時對巖芯進行編錄，分層記錄不同土層和巖層的深度，巖溶發育的情況以及地下水位的深度。鉆孔過程中，監理工程師旁站記錄地質變化情況。

(5)采用水泥砂漿對注漿套管進行固定。

3.2 注漿施工

注漿前應進行簡易壓水試驗，檢查孔口套管固結密封程度和止漿塞的止漿效果。注漿方式可根據地質情況，選用分段下行式注漿、混合式或全孔一次注漿等方法。注漿應遵循漿液濃度由稀到濃，注漿壓力由低到高，凝膠時間由長到短的原則，防止由于漿液粘度大，注漿壓力小，凝膠時間短使漿液擴散距離短而影響注漿質量。

巖溶路基注漿主要施工工藝如下：

(1)試泵：開泵前先將三通轉芯閥調到回漿位置，待泵吸水正常時，將三通回漿口慢慢調小，泵壓徐徐上升。當泵壓達到預定注漿壓力時，持續2min～3min不出故障，即可結束。

(2)安裝注漿套管及射漿管：鉆孔完畢，進行清孔檢查，在確認沒有坍孔和探頭石的情況下，下注漿套管。否則，用鉆機進行掃孔。在注漿管管口安裝2.5MPa的壓力表。

(3)壓水試驗：壓水壓力由0MPa開始逐漸增大到0.2MPa，并持續15min，做好記錄(見圖1)。

圖1 巖溶路基注漿工藝流程圖

(4)漿液配制：水泥漿液水灰比為 0.8∶1～1∶1，拌和站加工運輸至現場。若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況先摻入粉煤灰或水玻璃對溶蝕腔體進行充填。

(5)將配制好的水泥漿液送入泥漿池內備用。

(6)注漿管路系統的試運轉。

(7)注漿順序：按自路基坡腳向線路中心的順序進行，先兩側后中間，以保證注漿質量。

(8)注漿壓力控制：可溶巖中為0.1MPa～0.3MPa，土層為0.2MPa～0.5MPa，最大不超過 1.5MPa。

(9)停漿標準：一般孔吸漿量不大于5L/min～10L/min，孔口壓力維持0.2MPa左右，維持30min。

3.3 巖溶注漿質量檢驗

巖溶注漿采用面波檢測、壓水試驗配合鉆孔取芯綜合方法進行注漿效果檢測及評價，質量檢測在注漿結束14天之后進行。

4 巖溶路基注漿管理

由于巖溶發育情況受多種因素影響而復雜多變，造成巖溶路基注漿施工工藝復雜，施工周期長，注漿工程量難以確定，同時注漿質量直接影響路基工程的安全、穩定及運營使用，因此巖溶路基注漿管理尤為重要。

(1)施工計劃應依據工期要求、施工單位可能投入的人員、設備及巖溶注漿施工特點進行編制。施工計劃應保證重點、統籌兼顧，組織連續、均衡施工，同時嚴格遵守有關施工規范、規程和制度。

(2)編制巖溶注漿工程技術方案前，首先要熟悉設計圖紙，領會設計意圖，注漿施工前組織技術人員學習設計圖紙、施工規范、施工組織設計，明確圖紙及規范要求、操作要領、質量標準、檢驗方法、實驗內容等，結合技術人員各自的工作內容，解決發現的問題。在施工過程中對發現的問題要及時解決，對共性問題要集中研究，找出最佳解決方案，推廣實施。

嚴格按已批準的施工組織設計施工，注漿材料進場前進行檢查驗收，注漿施工操作者要求考核持證上崗。

由于巖溶發育復雜多變，為有效控制注漿量，現場成立建設、設計、監理、施工四方聯合小組對施工探察、注漿施工進行共同監督，當注漿孔遇有溶洞時采取灌注砂、砂漿、漿液中摻加粉煤灰、水玻璃或調整水灰比、分段或多次注漿等方法，必要時應進行擴孔，嚴禁在空溶腔內灌注純水泥漿。注漿孔鉆探過程中遇有較大溶洞或注漿量大時，應及時通知建設、設計、監理單位，共同研究單孔注漿方案，以控制注漿量，保證注漿質量。同時，漿液配比及注漿工藝應在注漿施工過程中持續改進，以達到控制注漿量、提高注漿質量的目的。注漿量通過流量計進行計量。

(3)注漿施工前應排查遷改注漿區域內地下管線，在靠近既有線地段注漿施工時，應對既有路基及結構物進行變形觀測。注漿過程中嚴格控制注漿壓力，避免因注漿施工對既有線產生破壞。

5 小結

巖溶路基注漿做為一項隱蔽工程，對路基工程的安全、穩定影響重大，路基注漿施工應加強質量控制。同時，由于巖溶注漿量難以確定，對注漿過程中遇有較大溶洞或單孔注漿量較大時，應及時調整注漿方案，控制注漿量，節省工程投資。