鐵路路基巖溶整治的施工工藝及實踐探索

【摘要】隨著社會經濟和科學技術的不斷發展，我國高速鐵路得到快速發展。作為一項相對成熟的地基加固整治技術，巖溶注漿技術對于巖溶路基加固具有重要的作用。本文將以我國某客運專線鐵路工程為例，來探討路基巖溶整治的施工工藝。

【關鍵詞】路基巖溶；整治；施工工藝

一、工程概況

正在建設的一條標準較高的省際高速鐵路，其設計時速為350km，全線采用無砟軌道。先期開工段全長45.38km，其中337+771.43～338+365.77段為松軟土巖溶路基，上覆軟塑、硬塑狀黏土，覆蓋層厚7～34m，下伏白云質灰巖，巖溶發育，鉆探揭示發育的溶洞直徑多為0.6～8.8m，并且填充著許多黏土和碎石。巖溶地下水的來源主要是基巖裂隙水和孔隙潛水，深2.5～16.3m，受季節影響明顯。由于在雨季該地段地下水位較淺，雨水在通過谷溝或巖溶裂隙等進行排泄時，部分地段的地下水會從地表流出，而在旱季該地段的地下水位比較深。

二、整治設計

由于受氣候的影響，再加上該段路基的地下水處于巖土交界面，在真空抽吸和侵蝕等作用下，極易發生由于路基下方土洞的出現而引發路基塌陷等問題。此外，由于路基下方基巖巖溶發育，分布著較多的溶洞，如果不對溶洞進行有效的整治，就會對鐵路的安全行駛造成一定的隱患。而注漿加固法不僅能夠將巖溶水和上層滯水阻隔在巖溶裂隙與巖土界面之外，還能夠填充溶洞，提高路基強度，控制路基整體沉降。因此，在該段巖溶路基整治中，可采用壓力注漿和梅花孔位布置的方式進行加固。其中，軟塑土段的排距和孔間距為1.5m，巖溶段的排距和孔間距為5m。為了解巖溶與黏土的軟硬情況，要先選取鉆孔數20%作為先導勘探孔，巖土界面以下6m為巖溶加固深度，土層帷幕厚3m。溶洞底板下1m為對溶洞加固的深度，再將惰性材料漿液嵌入基巖0.5m。在進入硬塑土層1m處進行注漿加固處理，將3根鋼筋支架放入下界面到平基巖面的注漿孔中，并用混凝土進行回填密實。最后，要用鉆孔檢測、物探檢測和沉降觀測等方法對注漿的質量和效果進行檢查。

三、施工方法

（一）對溶洞的整治

在通過先導孔探明溶洞發育情況的前提下，對于溶洞的整治可采取以下辦法：

第一，對于輕微溶蝕溶洞可采用單液注漿法。一方面，對于溶洞內有軟塑和松散等填充物的情況，可直接進行注漿固結。另一方面，對于溶洞內無填充物或者填充物不滿的情況，為擠密和填筑溶洞，可在漿液中加入適當的中粗砂。

第二，對于一般溶洞，單液注漿法或雙液注漿法都可以使用。在使用鉆機鉆至溶洞地下1.0m時，可采用單液注漿法，在漿液中添加適當的中粗砂對溶洞進行填筑。如果注漿流量大于其所設計量的1.5倍，就要采用雙液注漿法。

第三，對于復雜溶洞的整治，要采取雙液注漿法。在使用雙液注漿法之前，要用鉆機鈷到溶洞地下1.0m，確保溶洞能夠被水泥個中粗砂灰漿等填滿。如果溶洞的裂隙較大或注漿孔地下水位較高，要適當調整漿液的濃度，確保溶洞裂隙能夠被漿液填滿，并且使地下裂隙封閉。

（二）注漿施工機具和技術指標參數

在這一鐵路建設施工過程中，注漿施工所使用的水泥為32.5級硅酸鹽水泥，所采用的機械如下表所示。一般情況下，采用純水泥漿液對巖石裂縫或溶洞等進行填充或補強。但是，對于裂隙較大的巖石或溶洞進行填充時，要根據其具體實際情況，先填充溶蝕腔體，再進行注漿，其施工水泥漿液的參數為水：水泥：砂=（0.8～1.0）：1.0：1.0。通常情況下，水灰比的控制范圍為0.8～1.0，而在實體工程中，大多采用0.8的水灰比。為滿足施工需要，要根據漿液滲透系數、漿液粘度和結石強度等控制漿液的攪拌時間，其最佳攪拌時間為30s。此外，在這一注漿施工工程中，對水玻璃和水泥漿液的參照比為水：水泥：水玻璃=（0.8～1.0）：1：（0.08～0.20）。其中，水玻璃用量是水泥量的8%～20%，水玻璃美度為38°～43°。施工中采用加入緩凝集的方法使其攪拌時間控制在5min～30min之間，能夠有效控制水玻璃和水泥的反應速度，提高漿液在巖溶或溶洞內的滲透力。在選用注漿壓力方面，0.6～0.8是對于一般巖溶來講的，而0.1～0.3是對于極發育巖溶來設的。但是，在巖土界面附近進行注漿時，其注漿壓力不能超過0.8～1.0，結束注漿時間以發現3～5m以外出現冒漿點為準。在這一工程的最后階段，如果在巖土界面3m以內出現冒漿點，就要立即采取降低注漿壓力等方法進行整治。

（三）施工工藝

第一，在鉆孔控制方面。為使其孔樁的偏差不超過50mm，施工人員要依據布孔設計，正確使用鋼尺，采用坐標的方法準確定位孔位并進行鉆孔作業；采用錘球法控制鉆機垂直度；采用循環水分節進行鉆孔。為有效控制入深度，在進行先導勘探鉆孔時，要將所取出的每一節芯樣與每一節具體的地質設計情況進行比對。

第二，在注漿施工方面。要遵循一定的注漿順序，采用分段前進和先鉆孔后注漿的方法，將被串漿孔同時注漿或封堵。如果在注漿點3m以內有冒漿情況發生，就要采用開挖填堵等方法對冒漿點進行整治。對于沒有達到結束標準的注漿，要在清理注漿孔的基礎上再次進行注漿作業，直至其達到注漿標準。

四、效果檢驗

（一）對鉆孔進行驗證

其一，可通過鉆孔巖芯漿液的填充情況來判定注漿的質量和效果，若巖溶地段的芯樣為柱狀水泥塊，則說明巖溶地段的注漿效果明顯。其二，可采用注水試驗的方法對注漿效果進行驗證，若在注漿后，對5%的總孔數進行注水試驗時，其壓力上升明顯，并且鉆孔單位長度的吸水量是注漿前的1%～2%，則說明注漿效果顯著。

（二）進行物探檢測

首先，在淺層土硬塑土層進行注漿時，由于其含水量小、凝固速度比較快，其所形成的灰樁極易提高注漿區的整體電阻率。因此，在進行物探檢測時，若注漿區的電阻在50～140Ω·M之間，而無注漿區的電阻率在50—120Ω·M之間，則說明其注漿效果明顯。其次，由于軟塑土層的含水量比較高，在進行注漿時，其整體電阻率會降低。因此，在進行物探檢測時，若在該軟塑土層進行注漿時其整體電阻降低，則說明其注漿效果明顯。最后，在對注漿區基巖面下6m進行物探檢測時，如果其電阻率絕對值小于120Ω·并且其等值線呈水平近似平行分布；而在20m高程以下區域，其電阻率絕對僮大于200Ω·M，并且其等值線呈水平層狀分布，則說明注漿效果明顯。

（三）進行沉降觀測

通過在路基填筑過程中埋設剖面觀測管、中心沉降板、和層次沉降觀測管等對路基巖溶進行沉降觀測，若填筑后期比前期沉降幅度小且不明顯，則說明注漿效果明顯。

結語：

在對鐵路路基巖溶進行整治時，要充分考慮巖溶的發育情況、巖溶裂隙的大小、溶洞的大小及其本身的填充情況等，采取適當的注漿方法，選擇合適的注漿液和注漿壓力，保證注漿效果，同時需考慮兼具經濟性、合理性。