铁路岩溶路基注浆处治施工技术研究

铁路岩溶路基注浆处治施工技术研究

杨垒

中铁五局集团华南工程有限责任公司 广东省东莞市 523000

摘要：中国是岩溶地质灾害多发国家，岩溶问题困扰工程建设已久。本文以皖赣铁路某岩溶路基段为工程依托，根据前期地质勘探查明岩溶特点和分布，采用注浆施工方法将水泥浆液注入岩土体裂隙填补孔洞，改善地质条件，提高路基承载能力，保障后续工程的安全施工。根据注浆前后的对比分析，说明了注浆加固的有效性，对其他工程铁路路基岩溶问题的处理有一定的借鉴作用。

关键词：高速铁路；路基；岩溶问题；效果验证

中国是岩溶地质灾害多发国家，岩溶地质从中国北方至南方均有分布[1]，岩溶问题一直是研究的热点问题。目前，人们对岩溶发育过程及形态特征已经有一定的认识。韩宝平[2]研究了岩溶的形成和发育特征，提出了岩石的构造特征最终决定岩溶的发育程度。邓家喜[3]分析了岩溶病害的成因，并总结出常见工程防治措施，为同类工程的岩溶病害问题提供了依据。在高速铁路的建设中，路基承担着至关重要的角色，其安全稳定程度直接影响着高速铁路的使用质量[4]，而路基中的岩溶问题一直是路基长期稳定的重大隐患，因其结构稳定性差，承载力小，导致路基建成后会产生不均匀沉降，严重影响高铁线路的安全运营，所以铁路路基岩溶问题的研究治理也就迫在眉睫。本文结合东山边水阳江特大桥跨既有皖赣铁路岩溶路基段的工程实际，采用注浆法对路基段岩溶发育区域处理并进行效果验证。

1工程概况

新建宣城至绩溪高速铁路东山边水阳江特大桥位于宁国市港口镇境内，全长2881.53m，地质钻探报告显示，勘查区基岩被覆盖，岩溶沿层面、不整合面等有显著溶蚀，呈中小型串珠状洞穴发育，部分孔揭示有较大型的溶洞发育，局部为溶槽，溶槽填充物为粗圆砾土，黄褐色，稍密～中密，地下洞穴系统未形成，局部为集中径流。根据《铁路工程不良地质勘察规程》，桥址岩溶区岩溶发育强度分级属中等发育，属易塌陷区，区内溶沟，溶槽发育，岩面起伏较大。在溶洞顶板较薄的地段，桩基施工时易引起地面沉陷或桩机陷落事故。为确保钻孔注浆加固前后效果验证，按照“先探后灌、探灌结合”的原则，利用30%注浆孔作为施工先导探察孔，通过对岩溶地段路基整治范围的覆盖层、岩层进一步的探察，为后续岩溶注浆或其他整治方案设计提供充分、准确的探察资料。

2施工工艺

注浆加固是岩溶整治较为有效的方法，注浆孔内采用后退式注浆方式，成孔后使用水囊止浆塞进行分段注浆。此注浆方式可实现在同一孔内不同地层的针对性注浆，有效地填补地层的空隙，达到设计加固要求，保证工程质量。

2.1  注浆孔定位。注浆施工前采用全站仪、钢尺等工具按设计要求定出注浆孔孔位。当地表及地面下存在障碍物时,可根据现场实际情况,适当移动注浆孔位置。

2.2  注浆孔施钻。(1) 将钻杆对准所标孔位，开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜。(2) 钻进至—定深度，采用套管护壁。(3) 加固深度不能小于设计深度。若施工过程中遇溶洞，应至溶洞底板下1.0m。

2.3  安设袖阀管。钻孔完成后先退钻杆，袖阀管分节连接下放至孔底，放置套壳料管，拔出套管，在孔口部位采用速凝水泥砂浆填充。袖阀管安装完成后注入套壳料，套壳料采用挤压式注浆机通过注浆管由孔底注入，在注浆压力的作用下注满套管内，注入过程中边注边拔注浆管，套壳料配比为水：灰：土（膨润土）=1.6:1:1。

2.4  配置注浆液。水泥选择P.042.5普通硅酸盐水泥，水玻璃为40.Be波美度液体水玻璃，浆液拌合后使用。现场采用ZDJ-50智能制浆站，由制浆站制作后管道输送至灰浆搅拌机，灰浆机每桶容量为1m3。通过工艺性试验，现场共选取4个浆液配合比：①水：水泥=0.8：1；②水：水泥=0.6：1；③（水：水泥）：水玻璃=1：0.0031（主要使用配比)；④（水：水泥）：水玻璃=1：0.0037。

2.5  注浆。施工现场采用KBY-90/15-2液压注浆泵，最小泵压0.1Mpa，最大泵压15Mpa，最大流量90L/min。注浆过程中,应严格按照:压力由小到大、浓度由稀到浓、速度由慢到快的原则稳步进行。

2.6  终孔条件。当注浆达到下列标准之一时,可结束该孔注浆:(1) 当注浆至一定时期，压力及流量始终保持不变，则停止注浆，应采用间隙式注浆或调整浆液配比确保施工质量。(2) 在岩溶或充填溶洞范围，压力值很小，但进浆量较大时，应采用不小于撑开袖阀管橡胶套的压力进行注浆或灌浆。(3) 现场钻孔过程遇到溶洞立即停止钻孔，并第一时间开展注浆或填筑砂浆料，确保线路安全，待补强后再重新补充钻孔注浆。

3效果验证

试验验证的目的不仅是检验注浆方案的加固效果，同时也是对注浆施工中的设备及工艺的合理性和适用性进行验证，是进行后续高效率高质量施工的关键，注浆加固处理结束后，可采用下列方法进行注浆加固质量的检验。

（1）钻孔抽芯检测。针对35#墩侧K90+421～K90+425，36#墩侧K90+406～K90+412段存在大面积串珠型溶洞范围施工过程采取相应补强措施，注浆施工完成后对该区域进行了采用钻孔抽芯的方法且孔数不少于注浆孔总数的2%，抽取的岩芯可见多处水泥结石体，基本填满可见缝隙，可直观判断达到注浆效果。注浆前芯样多见溶洞，或溶蚀溶槽；注浆后芯样饱满，圆砾土层固结效果较好，可见完整混凝土芯样，充分说明注浆加固的有效性，满足设计要求。

（2）压水试验检测。对检查孔进行压水试验，如果试验所得单位长度吸水量小于注浆前吸水量的3%～5%，则认为达到了注浆效果。本文根据设计及监理要求，针对岩溶发育区域，选取了代表性钻孔进行施工前后压水试验并对比分析，注浆后吸水量明显减少，效果得到显著提高，满足设计要求。具体对比如下：

表1  试验孔注浆前后压水试验成果对比表

（3）物探对比检测。主要采用瞬态面波法和电测探法，注浆前后于路肩及坡脚共布置4条物探测线，通过前后对比，观察注浆施工前后岩土体的面波速度和视电阻率变化，结果显示物探异常区消失或明显减小，岩土体面波曲线速度和视电阻率明显增加，推测分析为注浆加固后，岩溶破碎发育区被浆液充填，导致围岩电阻率和面波速度整体提高，满足合格标准。

4结语

本文依托东山边水阳江特大桥跨既有皖赣铁路路基工程，运用注浆方法对岩溶路基进行加固施工，结合取芯、压水、瞬态面波、电测探等手段对注浆前后效果检验验证，有效充填及加固了溶洞、岩溶裂隙，改善区域地质条件，消除了东山边水阳江特大桥36#墩桥梁桩基施工对既有造成的安全隐患，有利于后续工程的顺利施工。本文研究结果将为类似工程提供参考。

参考文献

[1] 陆琦,铁路岩溶路基施工技术与质量控制[J].工程与建设,2018,32(01):65-67.

[2] 韩宝平,喀斯特微观溶蚀机制研究[J].中国岩溶,1993(2):4-9,91-93.

[3] 邓家喜,广西典型岩溶发育区路基基底勘察及处治技术的研究[D].南宁:广西大学,2006.

[4] 吕绿洲,程远水.高速铁路路基沉降影响因素分析及模型预测方法研究[J].铁道建筑,2021,61(03):69-73.