武廣客專巖溶地基加固注漿工藝參數(shù)的確定＊

謝長征

(中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北十堰442012)

武廣客專巖溶地基加固注漿工藝參數(shù)的確定＊

謝長征

(中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北十堰442012)

為確保武廣客運(yùn)專線巖溶路基的地基承載力和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)采用注漿加固巖溶地基方案，為確保施工質(zhì)量，通過對試驗(yàn)段開展注漿工藝試驗(yàn)，對注漿過程中進(jìn)行監(jiān)測和注漿加固后效果檢測，形成適合本工區(qū)的地質(zhì)條件的巖溶注漿的施工工藝，為后續(xù)施工提供資料及相關(guān)的參數(shù)，也為類似工程提供參考。

武廣客專;巖溶地基;注漿;工藝;參數(shù)

為確保武廣客運(yùn)專線XXTJⅠ標(biāo)試驗(yàn)段(以下稱試驗(yàn))路基施工質(zhì)量，為后續(xù)大面積開展施工提供資料及相關(guān)的參數(shù)，通過對施工過程中材料配比、注漿壓力及流量，拌漿、輸送、注漿和鉆孔的控制，注漿過程中的監(jiān)測和注漿加固后的效果檢測，最終形成適合本工區(qū)的地質(zhì)條件的巖溶注漿的施工工藝及配置機(jī)械等。

一、工程地質(zhì)概況

本次試驗(yàn)點(diǎn)選于DK1273+781.18～DK1273+855段，對該段路基基底進(jìn)行注漿加固，設(shè)計(jì)孔間距7m，梅花型布置，土層帷幕厚3m，加固注漿孔深16.0～30.0m。施工中遇溶洞，孔深至溶洞底板下1.0m。該區(qū)段地形地貌:地表為壟崗及谷地，壟崗低緩，自然坡度約100，相對高差為5～10m。地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造為:(1)粉質(zhì)黏土，棕紅色，硬塑，Ⅱ級;(2)黏土，褐黃～棕紅色，軟塑，Ⅱ級;(3)泥質(zhì)粉砂巖，含礫砂巖、砂礫巖互層，鈣質(zhì)膠結(jié)，棕紅色，全風(fēng)化，Ⅲ級;(4)泥質(zhì)粉砂巖，含礫砂巖、砂礫巖互層，鈣質(zhì)膠結(jié)，棕紅色，強(qiáng)風(fēng)化，Ⅳ級;(5)泥質(zhì)粉砂巖，含礫砂巖、砂礫巖互層，鈣質(zhì)膠結(jié)，棕紅色，弱風(fēng)化，Ⅳ級。

二、主要原材料及設(shè)備

(一)原材料

⑴水泥選用P.O.32.5袋裝普通硅酸鹽水泥;⑵水玻璃采用38～43Be'，模數(shù)2.4～3.0的桶裝水玻璃;⑶砂采用中粗砂。

(二)施工機(jī)械及設(shè)備

⑴XY－1A和XY－1B的地質(zhì)鉆機(jī);⑵工作壓力為2MPa的BW－150型注漿機(jī);⑶注漿導(dǎo)管采用φ25PVC管;⑷護(hù)壁導(dǎo)管采用φ108×4.5無縫鋼管;⑸止水采用操作方便、止水可靠的機(jī)械式止水栓塞或水泥砂漿進(jìn)行封堵;⑹水泥漿拌制采用攪拌桶過濾灰團(tuán)后流入儲漿桶。

三、漿液配合比及選用

漿液配合:純水泥漿:水灰比W/C=0.8～1.0;水泥砂漿水水泥砂=0.81.01.0;水泥水玻璃漿:水泥漿液中摻入水泥量3%～10%的水玻璃。

根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭示的溶洞大小采用如下的漿液:(1)土層帷幕注漿:采用純水泥漿;(2)較小的溶洞及非巖溶巖層注漿:同樣采用純水泥漿灌注;(3)較大的溶洞注漿: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溶蝕腔體進(jìn)行充填，再采用純水泥漿液或雙液注漿。

四、注漿施工工藝

(一)施工準(zhǔn)備

⑴調(diào)查地下管線分布情況，防止鉆孔傷及地下管線和當(dāng)?shù)厮乐刮廴舅?⑵將試驗(yàn)場地平整，設(shè)置必要的排水坡，防止地表水下滲;⑶完成工藝試驗(yàn)段全部孔位放樣，并測量、記錄孔口地面高程;⑷接通施工用水、電，鉆機(jī)試運(yùn)行，確保設(shè)備能正常開鉆;⑸準(zhǔn)備灌漿用的水泥、砂、水玻璃等，并對進(jìn)場原材料進(jìn)行檢驗(yàn);⑹檢測所有注漿設(shè)備狀態(tài)，確保設(shè)備能正常運(yùn)轉(zhuǎn);⑺對現(xiàn)場操作人員進(jìn)行技術(shù)交底、崗前培訓(xùn)。

(二)鉆孔

⑴注漿孔鉆進(jìn)，土層、巖層均采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。

土層鉆孔:首先啟動(dòng)水泵，開動(dòng)鉆機(jī)鉆進(jìn)，當(dāng)?shù)谝桓@桿鉆進(jìn)后，接長鉆桿，繼續(xù)鉆進(jìn)，直到鉆至土石界限;土層鉆孔過程中，若遇流塑土層，及時(shí)用φ108導(dǎo)管護(hù)孔，防止塌孔。

巖層鉆孔:土層鉆孔結(jié)束后，清孔。(若遇流塑土層提鉆至孔口，下φ108無縫鋼管護(hù)筒)。然后采用φ91鉆頭鉆進(jìn)，直到鉆至設(shè)計(jì)深度。

⑵鉆孔過程中，邀請監(jiān)理工程師旁站記錄地質(zhì)變化情況，所有芯樣擺放整齊。當(dāng)遇巖溶時(shí)，應(yīng)詳細(xì)記錄巖溶深度、填充情況等。

(三)注漿

方案一:分層注漿。

根據(jù)地質(zhì)資料選四個(gè)具有代表性的注漿點(diǎn)進(jìn)行分段注漿。注漿采用純壓注漿，自上而下進(jìn)行，對土層帷幕注漿完畢后，再對巖層(或溶洞)孔進(jìn)行注漿。

①土層帷幕注漿

鉆孔至土石界面后，在基巖以上3m處安裝止水栓塞，進(jìn)行壓漿;當(dāng)灌漿壓力達(dá)到0.3～0.5MPa左右，且注漿壓力呈直線上升或吸漿量不大于40L/min，持續(xù)10～30min，方可提塞清孔，清孔完畢后進(jìn)入巖層鉆孔。

②溶洞部分巖層注漿

當(dāng)鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，提鉆清孔，清孔完畢后視鉆孔揭示的地質(zhì)情況及溶洞大小，可先灌注中粗砂或水泥砂漿對溶洞腔體進(jìn)行填充，然后下注漿管和止?jié){栓塞，最后加壓注入純水泥漿，直到達(dá)到注漿結(jié)束條件為止。

③非巖溶巖層注漿

當(dāng)基巖中無溶洞時(shí)，注漿管安裝到位后，下止?jié){栓塞，直接加壓注入純水泥漿，直到達(dá)到注漿結(jié)束條件為止。

方案二:一次性注漿。

鉆孔一次性成孔到設(shè)計(jì)深度，提鉆清孔，下入注漿導(dǎo)管至孔底或溶洞底板上部1.0m處，采用純水泥砂漿封閉孔口，封閉深度進(jìn)入原生黏土層0.5m以上，待水泥砂漿凝固后，接通注漿管至注漿機(jī)，在0.1～0.5MPa壓力下自下而上進(jìn)行注漿，直至達(dá)到注漿終止條件后結(jié)束注漿。

根據(jù)注漿孔鉆探地質(zhì)資料，當(dāng)有溶洞存在時(shí)，視具體情況先灌注中粗砂或水泥砂漿對溶蝕腔體進(jìn)行填充，再采用純水泥漿進(jìn)行灌注，直到達(dá)到注漿結(jié)束條件后結(jié)束灌漿。

(四)施工工藝流程圖

圖1 注漿施工工藝流程圖

五、施工控制及效果檢測

(一)鉆孔

⑴按注漿工藝試驗(yàn)布孔圖現(xiàn)場放測孔點(diǎn)。場地平整并確保排水通暢，準(zhǔn)確測量鉆孔前原始地面高程。

⑵根據(jù)探灌相結(jié)合的原則，鉆孔分為探灌結(jié)合孔和一般注漿孔，探灌結(jié)合孔應(yīng)對土樣進(jìn)行取樣。

⑶鉆孔及注漿順序:

為防止臨孔串漿，增加處理難度，本次工藝試驗(yàn)孔鉆及注漿順序原則為:①先鉆探灌結(jié)合孔，后鉆其余試驗(yàn)孔;②無論探灌結(jié)合孔還是其余試驗(yàn)孔，全部采用跳孔鉆進(jìn);③其余試驗(yàn)孔采用路基兩側(cè)向路基中心進(jìn)行。④邊鉆邊灌

⑷樁機(jī)就位后，讓鉆頭對準(zhǔn)孔心，確保對準(zhǔn)偏差不大于5cm，鉆桿垂直度偏差不大于1%后，既開鉆;開鉆時(shí)，注意保持并經(jīng)常校核鉆桿垂直度，保證垂直鉆孔。

⑸鉆孔深度控制

鉆孔深度按設(shè)計(jì)圖要求鉆至設(shè)計(jì)深度，若鉆至設(shè)計(jì)深度后遇溶洞則鉆至該溶洞底板以下1.0m。

(二)注漿

⑴土層帷幕注漿

①當(dāng)土層帷幕注漿完畢后，注漿管提至孔口，清孔，再進(jìn)行巖溶巖層注漿。②確保注漿的連續(xù)進(jìn)行，不得中途中斷。當(dāng)冒漿點(diǎn)在注漿范圍3m以內(nèi)時(shí)，采用間歇注漿，如再次冒漿，則再次間歇，直到注漿達(dá)到結(jié)束條件為止。

⑵巖溶(巖層)注漿達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)之一時(shí)，可結(jié)束注漿:

①注漿壓力達(dá)到0.3～0.5MPa后，注漿壓力呈直線上升或吸漿量不大于40L/min時(shí)，再維持10～30min;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)。

(三)孔口封堵

當(dāng)注漿達(dá)到注漿結(jié)束條件后，經(jīng)現(xiàn)場相關(guān)技術(shù)人員認(rèn)可，即進(jìn)行拔注漿管，注漿管拔出孔口后應(yīng)及時(shí)用水泥砂漿進(jìn)行孔口封堵，并做好孔口標(biāo)記。

(四)注漿效果檢驗(yàn)

⑴注漿前后，物探成果對比，檢驗(yàn)注漿效果。

⑵注漿前后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注水試驗(yàn)，對比單位長度吸水量，檢驗(yàn)注漿效果，注漿后單位長度吸水量應(yīng)小于注漿前吸水量的3%～5%，且不存在明顯的漏水現(xiàn)象。

⑶注漿過程中觀測記錄:當(dāng)冒漿點(diǎn)在注漿范圍外3～5m時(shí)，可視注漿范圍內(nèi)巖溶通道堵塞完畢。

六、結(jié)語

1、通過檢測單位的物探和鉆芯取樣試驗(yàn)，兩種方案均可滿足設(shè)計(jì)要求，從工藝的有效性和本地地層來看推薦采用第一種工藝。

2、注漿終止標(biāo)準(zhǔn)為:純壓注漿孔口壓力維持在0.3～0.5MPa后，注漿壓力呈直線上升或吸漿量不大于40L/min，維持10～30min;或冒漿點(diǎn)已出注漿范圍3～5m時(shí);或單孔注漿量達(dá)到平均注漿量1.5～2.0倍，且進(jìn)漿量明顯減少時(shí)。

3、當(dāng)?shù)刭|(zhì)鉆孔發(fā)現(xiàn)巖溶較大，相臨兩孔可能連通時(shí)，注漿孔應(yīng)跳2孔施鉆，不應(yīng)全部鉆孔完后再注漿，以免孔位串漿，增加難度及清孔工作量。溶洞較大且填充較少時(shí)，應(yīng)先快速灌注中粗砂，再灌注水泥漿。

4、確保注漿的連續(xù)進(jìn)行，不得中途中斷。當(dāng)冒漿點(diǎn)在注漿范圍3.0m以內(nèi)時(shí)，采用間歇注漿，如再冒漿，則再次間歇，直到注漿達(dá)到結(jié)束條件為止。

［1］龔曉南.復(fù)合地基理論及工程應(yīng)用［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］葉書麟.地基處理手冊［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1995.

［3］《客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》鐵建設(shè)〔2005〕160號［S］.北京:中國鐵道出版社.

［4］TB10416－2003鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國鐵道出版社.

2010－12－11

謝長征(1975－)，男，安徽定遠(yuǎn)人，工程師。