注漿技術(shù)在巖溶路基加固處理中的應(yīng)用

鐘亮根

(京福閩贛客運專線有限公司，福州 350000)

近些年，隨著鐵路、公路等基礎(chǔ)設(shè)施投入的加大以及向地形、地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)的引入，在巖溶地區(qū)或巖溶發(fā)育地段穿越的線路越來越多。地下水位隨季節(jié)變化特別是雨季，地下水上下波動急劇，在潛蝕、真空抽吸等作用下，易形成土洞，并發(fā)展成坍陷;或由于填筑路堤等原因增加荷載而使溶洞頂板產(chǎn)生坍陷等。坍陷危及路基穩(wěn)定，影響行車安全，需進(jìn)行巖溶注漿加固處理。覆蓋型巖溶路基［1］采用注漿加固措施后，在巖土界面上下形成一定厚度的帷幕，避免由于地下水的長期活動而引起土質(zhì)的長期蠕變或沉降危及路基的穩(wěn)定，從而保證整個路基工程施工質(zhì)量。本文以工程實例為基礎(chǔ)，通過對注漿后處理效果的檢測，探討了壓力注漿技術(shù)對巖溶路基的加固處理效果，為巖溶路基注漿加固處理技術(shù)研究提供參考依據(jù)。

1 工程概況

合福客運專線DK493+012.00—DK493+038.27段路基，位于上饒市境內(nèi)，長26.27 m，上覆地層主要為粉質(zhì)黏土，厚度0～6.3 m;下伏為T1d基巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖溶發(fā)育，主要以溶槽、溶孔、溶蝕裂隙及溶洞為主。地下水為基巖裂隙水及巖溶水，較發(fā)育。地下水、地表水均無化學(xué)侵蝕性，補(bǔ)給來源為大氣降水。

2 注漿設(shè)計

該段路基基底位于覆蓋型巖溶地段，為防止地表塌陷危及行車安全，經(jīng)綜合評比采用巖溶注漿加固處理。

2.1 注漿材料

注漿水泥采用P.O32.5水泥，水玻璃38～43 Be'，模數(shù)2.4～3.0。水泥漿液水灰比為0.75∶1～1∶1。若遇空的巖溶通道、較大溶洞或裂隙處，視具體情況先灌注中粗砂或稀的水泥砂漿對溶蝕腔體進(jìn)行充填，再采用水泥漿液或雙液注漿，全充填溶洞一般采用單液注漿。

2.2 孔位設(shè)計

巖溶注漿要遵循“探灌結(jié)合”原則，一般選取鉆孔總數(shù)的30%作為先導(dǎo)勘探孔，探明巖溶的發(fā)育情況，獲取合理的巖溶注漿施工參數(shù)和施工工藝。覆蓋型巖溶路基注漿，原則上以封閉土、石界面，形成隔水帷幕，阻隔上層滯水與巖溶水的聯(lián)系，注漿厚度不小于8 m，伸入基巖面以下不小于5 m，注漿孔采用正三角形布置，間距為5 m，路堤地段加固范圍至路堤坡腳外不少于2排注漿孔，路塹地段加固范圍至側(cè)溝外不少于2排注漿孔。結(jié)合本段巖溶路基工程實際情況，注漿孔孔位設(shè)計如圖1所示。

2.3 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，保證注漿質(zhì)量。

2.4 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)［2］

在注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸下降，當(dāng)注漿達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一時，可結(jié)束該孔注漿:①注漿孔口壓力維持在0.1～0.5 MPa左右，吸漿量應(yīng)≤4.0 L/min，維持30 min。②冒漿點已出有效距離3～5 m時。③單孔注漿量達(dá)到平均注漿量的1.5～2.0倍，且進(jìn)漿量明顯減少時。④巖溶裂隙不發(fā)育和巖層完整的鉆孔，注漿壓力達(dá)至1.5 MPa，漿液難以注入時。

圖1 注漿孔孔位布置平面(單位:m)

3 注漿施工

3.1 注漿施工工藝流程

一次性注漿施工工藝流程如圖2所示［3-4］。

3.2 鉆孔及注漿

土層鉆孔采用 φ108 mm鉆頭鉆進(jìn)，全孔采用φ110 mm套管，護(hù)壁套管露出地面0.2～0.5 m;基巖面以下采用φ91 mm鉆頭。鉆孔過程中均取出芯樣，擺放整齊，用小標(biāo)簽記錄不同巖性和溶洞的深度。鉆至設(shè)計深度后，對鉆孔進(jìn)行清洗，清孔時間不少于20 min。鉆孔完成后，及時對巖芯進(jìn)行地質(zhì)編錄。

注漿前壓水試驗完成后按要求開始注漿，注漿結(jié)束后，回填M7.5水泥砂漿封孔，搗鼓密實，并作好孔口標(biāo)記。先導(dǎo)勘探孔施工完畢后，對一般注漿孔進(jìn)行鉆孔、注漿施工及封孔。

4 注漿效果檢測

本次共注先導(dǎo)孔14個，如圖1所示，并對注漿后加固處理效果進(jìn)行了鉆探取芯、壓水試驗和物探檢測(瑞雷面波法)。

4.1 鉆探取芯

在可能出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行鉆孔檢查，檢查孔數(shù)量按注漿孔總數(shù)的5%控制，本次鉆探檢查孔布置在7-6孔原位右側(cè)40 cm處。通過鉆探取芯揭示，在節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎巖層中可見水泥結(jié)膜，溶洞處可見水泥結(jié)塊，巖體完整性、取芯率有較大的提高，注漿加固處理效果明顯。

4.2 壓水試驗

通過對比注漿前、后壓水試驗，注漿后巖土體單位長度吸水量w滿足表1中要求時即可判定達(dá)到注漿效果。壓水試驗孔按不少于注漿孔的3%，且每個工點不少于2孔控制。

表1 路基巖土體注漿質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)［2］

該段抽取6-2(無溶洞)和7-6(有溶洞)為壓水試驗孔，檢測結(jié)果見表2。從表2中可知:兩孔注漿后單位長度吸水量急劇下降，僅為注漿前的5% ～6%，且均滿足表1的要求，可見注漿加固處理效果明顯。

表2 壓水試驗孔注漿前后吸水量對比

4.3 物探檢測

利用瑞雷面波在介質(zhì)中傳播時的頻散特性，來檢測注漿加固處理效果［5-7］。檢測孔介于兩先導(dǎo)孔中點的未注漿點位，以便于地層速度對比，如圖3所示。檢測孔與相鄰兩先導(dǎo)孔頻散曲線如圖4所示。由圖4反演計算可得，先導(dǎo)孔2-5、3-6點位7 m以上深度速度分別為383～497 m/s和346～417 m/s，7 m以下速度為531～1 145 m/s;BJ-1點位7 m以上深度速度為245～323 m/s，7 m以下速度為 469～909 m/s。由此可見，與未注漿孔對比，先導(dǎo)孔注漿后，其頻散曲線速度較大、速率上升較快，說明注漿后地層速度有較大提高，波速未出現(xiàn)明顯低速異常，注漿效果明顯。

5 結(jié)論

通過檢測表明，注漿后巖體物理力學(xué)性質(zhì)有了較大的提高，具體為:

圖3 檢測孔點位示意

圖4 先導(dǎo)孔與檢測孔頻散曲線對比

1)孔隙、裂隙、溶洞等管道灰漿充填飽滿，巖體完整性、取芯率有較大的提高。

2)巖體單位長度吸水量急劇下降，僅為注漿前的5% ～6%，巖體密實。

3)頻散曲線不離散，進(jìn)入基巖后介質(zhì)速度快速提高，未發(fā)現(xiàn)低速度異常，注漿效果明顯。

［1］王道俊，王培新，張武東，等.新耒陽站巖溶路基變形整治施工綜合技術(shù)［J］.鐵道建筑，2010(1):125-127.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)［2010］126號 鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程［S］.北京.中國鐵道出版社，2010.

［3］劉好正.既有鐵路覆蓋型巖溶路基病害整治的勘察設(shè)計［J］.鐵道勘察，2010(4):125-128.

［4］韓志懷.象山隧道巖溶地段全斷面超前注漿堵水與加固技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2009(5):558-562.

［5］楊新安，李怒放.路基檢測新技術(shù)［M］.北京:中國鐵道出版社，2006.

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［7］王躍文.浙贛線巖溶地區(qū)路基注漿加固技術(shù)［J］.鐵道建筑，2008(6):74-76.