铁路工程不良地质淘金洞的加固技术与分析

铁路工程不良地质淘金洞的加固技术与分析

尹胜瑞

中铁二十局集团第四工程有限公司山东青岛266000

摘要：铁路工程淘金洞等不良地质地段，处理不当，极易出现塌陷，引起路基下沉，直接威胁铁路运输安全。本文通过采用探灌施工方法对的淘金洞进行加固处理，技术可行、经济合理，可对淘金洞等相关不良地质条件的加固提供参考与借鉴。

关键词：淘金洞；注浆加固

1.工程背景

阳安铁路增建二线工程在K41+240～K41+280段路基开挖过程中沿既有线路方向出现空洞，空洞距离地面1～1.2m，宽度1～1.5m，高度约1m，后经确认为淘金洞。后经地质专业通过物探、挖探及现场调查可以推测：

1）此段卵石土中有淘金洞，沿线路方向延伸，高1m*宽1.2m，卵石土内有水流出，水量较大，4m以下为千枚岩弱风化层。需要对路基基底已探明的淘金洞进行处理。

2）路基施工范围内挖方段覆盖层最大约6m，覆盖层主要以膨胀土、砂砾土及卵石土，存在淘金洞几率较大。建议对本段基底进行淘金洞探查及处理。

该工程为二线并肩并行于既有线右侧，路堤中心最大填高3m。地貌上位于汉江左侧低山丘陵区，工程地层主要为坡积膨胀土、冲积膨胀土、砂类土、碎石类土，志留系千枚岩以及构造岩类。

2.不良地质地段调查与分析：

2.1现场调查

经访问当地人结合现场已挖出淘金洞，得知此段淘金洞基本成型于上世纪八十年代，多为民间开采，采用巷道式掘进确保安全，技术简陋，无支护措施，易坍塌，淘金洞形态及走向不一，开采范围较分散，已发现的淘金洞个别洞口向既有阳安线延伸。

2.2物探

采用物探方法对淘金洞存在几率较大地段进行探测，确定采空的不良地质范围或可疑的不良区段，并进行必要的钻探核实。

2.3钻探核实、验证

在物探的基础上布置一定的勘探孔，勘探孔的布置原则如下：1勘探孔布置在淘金洞口分布较密集的地段。2布置在地表已变形，塌陷或分析可能存在巷道的地段。3物探手段结论可能存在巷道采空的地段进行核实。通过钻探核实及验证，达到确定淘金洞存在的位置，范围以及淘金洞的埋深和高度的目的；并和地质测绘资料结合，提供砂金层开采的空洞率这一重要的工程数量计算参数。钻孔采用直径Φ=120mm，探查孔布置两排，间距：沿线路方向4.0m，垂直线路方向3.0m。

3.淘金洞不良地质特点

淘金洞在掘进和开采过程中一般不进行支撑，完成后也不进行回填，因距地表浅而易于塌陷。已发现不良地质地段距离既有铁路线较近，未塌陷的空洞，在地表路堤填土重力及机车荷载震动的压力下，也会使洞穴坍塌，路基下沉，直接威胁铁路运输安全。

淘金洞长期放置引起坍塌，淤塞及沉陷，路基基底上层失去原有的密实程度，造成地基松散，孔隙比增大，同时，上部填筑土也改变了原有的碾压密实度，造成路基后期沉降大幅度增加。

4.工程技术措施

4.1填方段路基基底加固

以注浆钻孔为先导，再砂浆回填为主及注浆为辅的原则

1基底加固范围，加固宽度根据根据探测到的淘金洞位置确定，至少加固到坡脚外3m宽度范围。

注浆加固深度应钻孔至淘金洞底板以下1m。

2基底加固方法（1）采用钻孔回填的方法：从套管中回填砂浆或混凝土，凝固后具有较大的强度和不可压缩性，其上部未回填空间用水泥砂浆灌注，直至填满，减少施工及后期沉降。（2）钻孔布置：凡地面留有探洞，通过勘测了解地下淘金洞保存较为完好，巷道走向清楚，按巷道位置采用较为精确的布孔回填；凡无法了解淘金洞具体位置的，应按等边三角形密布布孔，孔距一般5m，平面交错布置，在怀疑遗漏部位钻孔应适当加密，进行补钻补灌；注浆结束后用有验证孔检查注浆效果。（3）施工顺序：先外侧，后内侧，封闭外侧，在内侧形成较闭塞的环境，放置外溢造成浪费。3注浆压力，由于淘金洞多为空洞，即使坍塌空隙仍较大，所以注浆压力近于零，可属于自重回填灌浆，当钻孔中空洞灌满之后再实施注浆，注浆压力不大于0.1MPa，注浆管直径50mm，淘金洞整治主要目的是回填充实，其基本不具有对土体挤密压实的作用，同时注浆要严格控制注浆压力不得过高以免影响既有线路基的稳定。4淘金洞回填注浆材料淘金洞整治的主要原理为回填灌注，因此回填材料应既经济又实用，且具有一定的强度和承载能力。所用材料主要有：水泥，石骨料，砂，粉煤灰，黏土，碎石等（1）钻孔回填以惰性材料和石骨料为主：砂或碎石尽量就地取材，以节省造价，但骨料不应松散存在，否则易流动变形并产生沉降。（2）骨料中搅拌参加少量水泥：水灰比要小，流动性不宜过大，要将骨料粘合成一体，形成不流动，具有一定承载力的实体，水泥应搅拌均匀，不应水泥和骨料分离，也不应先投放骨料，后填充注浆，靠注浆混合效果将大打折扣。（3）钻孔注浆材料：钻孔回填完成之后，其顶部往往仍存在较大空间未被充满，需要注浆填充，浆液可以用水泥粉煤灰浆液或水泥砂浆，为控制注浆可添加一定量的水玻璃。

对路堤基底卵石土中可能存在的淘金洞采用探灌结合的方式进行，线打孔进行淘金洞探查，如若探查发现空洞后加密钻孔，采用钻孔注入M10水泥砂浆对发现的淘金洞进行处理。

4.2挖方段路基基底加固

1淘金洞在路肩高程之上时，开挖后应用黏土夯实或浆砌片石回填，必要时地表钻探灌浆回填至路堑顶外5m。2淘金洞在路肩高程之下不足2m时，开挖路肩应清除洞顶土层洞中淤塞堆积松软土，换填并夯实粘性土或回填浆砌片石，路堑里侧应地表钻孔灌浆回填至路堑外侧5m。3淘金洞在路肩高程之下大于2m时，应按上述路基基底加固方案实施，在路堑开挖之前进行基底加固。

淘金洞的整治路基及外侧5m范围内的所有淘金洞，均应抽干积水，回填夯实粘性土或浆砌片石至地表以上0.2m，防止地表水或降雨灌入探洞中。

4.3施工安全及注意事项

在既有线附近施工时，应加强与铁路局的联系，征得相关部门同意，签订安全协议后方可进入，并按照有关既有线施工要求做好施工防护，施工的过程中加强瞭望，防止施工机械及人员对既有线列车行车安全造成影响。

施工人员应认真核对现场地形地貌，尤其应查明淘金洞、窑洞、隐蔽墓穴、淘沙洞及其他坑洞等，核对无误后组织实施。

应避开雨季施工路基工程，施工注意安全，并做好临时及永久排水设施。施工引起地貌变化可能引起边坡不稳定、水害等时及时与有关单位联系，妥善解决。

施工应注意安全，排查安全隐患和潜在危险源，避免对人员、施工机具等造成危害。钻孔注浆时注意对施工机械的稳固，防止机械倒塌威胁既有线行车。

施工前及施工期间应加强地质资料核对，如发现与设计不符，应及时通知设计单位。本施工前应加设防护排架，加强对既有线的防护，应自上而下施工，及时开挖及时防护，避免边坡长时间裸露。

查明施工范围内的油气、光缆、缆线及其他工程设施，迁改并保证安全后施工，排查和论证施工对场地附近油气管线等设施可能造成的影响，确保安全。

5.整治效果及结论

通过采用探灌施工方法对铁路工程中存在的淘金洞不良地质进行加固处理，技术可行、经济合理，能够满足路基沉降技术要求。对淘金洞等相关不良地质条件的加固可参考该技术实施，同时需根据实际地质条件进一步改良与创新，使先关加固技术更合理。

对可能存在淘金洞的地质地段务必加强调查与探测，给予高度重视。淘金洞未探测到位或处理不当将严重影响铁路路基的稳定，属不良地质问题，直接威胁铁路安全。如若地基沉降难以控制，可采取桩基等措施进行加固，严重地段甚至可以采取桥梁方式通过相关不良地质地段。