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1、浅谈高铁施工中的路基岩溶整治施工技术浅谈高铁施工中的路基岩溶整治施工技术摘要：摘要：沪昆高铁贵州段是岩溶发育地区，容易造成塌陷给施工带来极大困难。本文阐述了沪昆九标岩溶注浆在 D1K820+955D1K821+200 段岩溶路基的施工技术。关键词：关键词：高铁 路基 岩溶整治 注浆 施工技术沪昆高铁是上海至昆明的新建高速铁路，本条线设计时速是 300km/h，为了保证列车安全、舒适、高速的运行，无论在设计和施工中都具有科技含量高、质量要求高、设计标准高、施工难度高等特点，路基岩溶整治就是施工中的难点。1.1.工程概况工程概况沪昆线贵州段 D1K820+955D1K821+200 位于安顺市镇宁
2、县，地处溶丘谷地地貌区，地 面高程 13001360m。地表上覆黏性土，土厚 16m，具弱膨胀性。区域范围内地质构造复 杂，构造线密集，断层发育，以近 SN 和 NE 向断层为主。下伏基岩三叠系中统关岭组段 （T2gl）白云岩、白云质灰岩。地下水埋深 16m，第四系黏性土含少量孔隙水，岩溶水 较发育溶岩，主要受大气降雨及地表水补给。经综合分析评价，设计范围属易塌陷区，需 进行岩溶地面塌陷防治处理。2 2岩溶整治对象、措施和目的岩溶整治对象、措施和目的2.12.1 岩溶整治对象岩溶整治对象对溶蚀平原（或谷地）覆盖层厚度小于 30m 或岩溶化高原（或坡地）覆盖层厚度小于20m 的易、极易塌陷区，整
3、治对象为：危及路基稳定的溶洞与覆盖层土洞；具备诱发地面塌陷的溶蚀破碎带（连通性较好且垂直发育）；土石分界地面附近的开口岩溶形态。对裸露型岩溶，整治对象为危及路基稳定的不稳定溶洞；覆土充填的渗漏性溶槽。当溶蚀平原（谷地）岩溶区覆盖层厚度大于 30m 或岩溶化高原（或坡地）的岩溶区覆盖层厚度大于20m 时，一般可不进行整治。2.22.2 岩溶整治措施岩溶整治措施覆盖型岩溶以钻孔注浆为主要整治措施。对覆盖层平均厚度大于 2m 的区段，通过注浆填充土石界面附近的土洞、溶洞和溶蚀裂隙阻隔地表水下渗及地下水渗流通道，防止岩溶地面塌陷发生，对覆盖层平均厚度不小于 2m 的区段以清除地表覆土换填不易风化硬石为
4、主要处理措施，并针对溶洞进行注浆充填处理。覆盖型岩溶路堑地段采用土工膜封闭，加强对地下水的防渗处理。裸露型岩溶区的开口型溶洞及浅埋溶洞，采取揭盖浇筑 C15 砼进行加固处理，深埋溶洞采用钻孔充填粗骨料（碎石、砂）后补注浆处理，覆土充填的渗漏性溶槽以清除溶槽充填土并浇筑 C15 砼进行加固处理。对于封闭溶蚀洼地、漏斗，地下暗河、水网密集或集中渗流带，规模较大或串株状发育溶洞，软基高填段，采用桩板，桩筏结构跨度处理。本文主要阐述注浆处理。2.32.3 岩溶整治目的岩溶整治目的确保岩溶路基施工和运营时地表不塌陷，保证道路运营安全。3.3.路基岩溶注浆施工特点路基岩溶注浆施工特点机台平整岩层钻进注浆土
5、层跟管钻进施工准备检查合格钻孔冲洗孔口管封孔注浆完成终注条件设计深度图 4.1 注浆施工工艺流程图图 否是否是否是（1）施工机具设备简单、操作方便。（2）路基岩溶注浆是对覆盖型岩溶整治最简便最有效的方法。（3）路基岩溶注浆原材料采用的是水泥浆，流动性好对岩溶能起到很好的填充和加固作用。4 4施工方法施工方法4.14.1 施工工艺流程图施工工艺流程图施工准备布置孔位测量放线钻孔检查岩芯终孔清孔封孔注浆注浆 完成试验检测。 注浆处理施工工艺流程见图 4.1。 4.24.2 施工方法施工方法4.2.14.2.1 定孔位定孔位 按“探灌结合”的原则，岩溶整治注浆孔分先导探灌孔，和分序注浆孔两种类型，分
6、 序布置与实施。根据设计要求标出注浆孔位置，并进行复测。孔位偏差不大于 10cm，当因 避让管、线等客观原因需对孔位进行调整，且距离大于 50cm 时，报设计、监理单位核对。 注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。 钻机就位后，用经纬仪、水准仪等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。 各类设备就近安装，注浆管线固定，不宜过长，以 30 公分为宜，以防压力损失。 4.2.24.2.2 钻孔钻孔 覆盖层中钻孔采用跟管钻进，直径不得小于 130mm。基岩段终孔直径不得小于 91mm。 所有先导探灌孔均须按勘探钻孔技术要求施钻，进行岩芯鉴定和编录。 4.2.34.2.3 检查岩芯检查岩芯
7、根据钻取岩芯的形态，并结合钻进时钻机的状态确认具体的地质情况，并以此判定入 岩的深度及注浆方案。 4.2.44.2.4 终孔终孔 钻孔应以实际钻探深度为准，加固厚度满足设计要求。加固深度为岩土界面以下 2m。 钻至设计孔深度，经专业工程师自检后，报请现场监理工程师检查，同意后方可提钻。 4.2.54.2.5 清孔清孔 在钻孔结束后，要及时进行清孔，将孔中碎石等破碎岩芯取出，确保注浆时水泥浆能 顺利的充填基岩中破碎岩层和裂隙。对冲洗时返水的钻孔，以冲洗液变清为结束条件。对 溶洞、溶蚀破碎带发育、冲洗时不返水的钻孔，要求流量不小于泵送额定流量的 80%，冲 洗时间不少于 10min。 4.2.64
8、.2.6 封孔封孔 在满足设计注浆压力条件下，根据现场地质情况可采用浓水泥浆(水泥砂浆)一次性 封闭或孔口管动态阻塞法封孔，封孔深度最小不少于 2m。 对未遇溶洞的钻孔采用一次性封闭法封孔，管径 30mm；当钻探揭示有溶洞、漏水严 重情况时，为满足冲填粗骨料需要，采用孔口管动态阻塞法封孔，护孔管管径为 110mm； 对于路基已经填筑地段的钻孔，为避免影响路基，必须采用孔口管动态阻塞法封孔，封孔 深度位于地面以下 1m。 孔口管动态阻塞法封孔技术要求，见图 4-2： 封孔流程为：钻孔冲洗在预定深度设置 110mmPVC 孔口管，孔口管外侧底部 20cm 用粘土堵截层在封孔段灌注浓水泥浆终凝后用止
9、浆阀动态封闭注浆。采用孔口管 动态阻塞法封孔时，封孔段钻孔直径不小于 130mm，孔口管直径为 110mm，为避免影响注浆 效果，要求孔口管下部位于土石界面 0.5m 以上，不得进入基岩。当覆盖层较厚时，可将起 护孔作用的孔口管设置为花管。 终孔与验收时间间隔不宜过长，以免垮孔等不利情况发生。终孔验收后应及时进行封孔作业，封孔水泥浆（或水泥砂浆）终凝后进行注浆作业。钻孔芯样TTDK820+955（张官堡隧道出口）DK821+200IX821-1单元排排排排排排中线注浆孔平面布置图水泥砂浆或 浓水泥浆压力表进浆管出浆管黏土灰岩进浆管止浆塞黏性土灰岩孔口管水泥浆速 凝封闭阀 门压力表出浆管阀 门(
10、a)孔口一次性封闭结构图(b)孔口管动态封闭结构图图 4-1 注浆孔封孔结构示意图图 4-2 孔口管动态阻塞法实施照片和止浆阀结构示意图4.2.74.2.7 注浆注浆钻孔完毕，进行清孔检查，在确认没有坍孔和探头石的情况下，方可下管。否则，必 须用钻机进行扫孔。在确定注浆管内无阻塞物后，即可进行注浆管安装。把管子插入孔内，再将管顶入孔 内到设计要求深度，使橡胶栓塞与孔壁充分挤压紧实，注浆管和止浆塞固定。注浆管外露 的长度不小于 30cm，以便连接孔口阀门和管路。注浆管安放好后，在注浆管管口加上孔口 盖，以防止杂物进入。 做压水试验，压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续 15min。 （1）
11、浆液配制 注浆以纯水泥浆为主的单液注浆材料，水泥采用 42.5 级普通硅酸盐水泥，水灰比为 1:10.6:1。开始注浆时采用稀浆灌注，当灌入量增大时采用浓一级的浆液灌注。 对溶蚀裂隙发育、连通性好、漏液严重时注浆时刻掺入一定的粉土或粉煤灰，粉土 参入量水泥重量的 10%，粉煤灰掺入量为水泥重量的 30%。 所用浆液采用搅拌机拌合随拌随用，搅拌时间不少于2min。将配制好的浆液送入搅 拌式储浆桶内备用。 （2）注浆 注浆管路系统的试运转：用 1.5 倍于注浆终压的压力对系统进行吸水试验检查，并 接好水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备状况 是否正常；使设备充分热
12、身，试运转时间为 20min。 注浆顺序：遵循先边排，后内排、跳孔、由疏至密注浆顺序；自路基坡脚向中心的 顺序进行，先两侧后中间，以保证注浆质量。注浆方式采用分段前进方式，即先钻孔后注 浆。 灌浆压力控制根据受灌地层的地质条件和渗透性、灌浆时吸浆量，以及对浆液稠度 变换等一并考虑。一般情况下，当吸浆量较小时，可尽快地达到规定的灌浆压力；而在吸 浆量较大时，则可较缓慢的升到规定的灌浆压力。 灌浆过程中，灌浆压力的控制采用“一次升压法”。“一次升压法”，就是在灌浆开 始后，将压力尽快的升高到规定的压力，使整个灌浆过程尽量是在规定的压力下进行。其 优点是裂隙不至于在低压下提前被堵塞，能较多地灌进一些
13、浆液，使一些较小的裂隙也能 得到充分地灌实。 终注条件为：在终注压力下连续注浆 10min 的注入率不大于 5L/min 时，可终止注浆。 注浆完成后应立即拔管，若拔管不及时，浆液会把注浆管凝固住而造成拔管困难。拔 管时使用拔管机。每次上拔高度为 500mm。注浆结束后，拔出套管，用水泥砂浆或 C15 砼 封孔，及时刷洗注浆管，以便保持清洁、通畅。4.2.84.2.8 注浆效果检查注浆效果检查（1）注浆前后，物探成果资料对比，检查注浆效果。（2）注浆前后，钻孔注水试验的单位长度吸水量对比，检查注浆效果。注浆后单位长 度吸水量应小于注浆前吸水量的 35%，且不存在明显漏水现象。 （3）钻孔检查，
14、检查孔数为 5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。 （4）注浆观察，冒浆点在路基范围之外 35m 时，可视路基范围岩溶通道堵塞完毕。5.5.注浆出现问题的处理注浆出现问题的处理（1）注浆过程中，发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用表面封堵、添加速凝剂、 低压泵送、浓浆、限流、间歇注浆等方法进行处理； （2）注浆过程中发现串浆时，如串浆孔具备注浆条件，可以同时进行注浆，应一泵注 一孔，否则应将串浆孔用塞塞住，待注浆孔注浆结束后，串浆孔再进行扫孔，而后进行钻 进和补浆； （3）注浆工作必须持续，若因故中断可按以下原则进行处理：1）应及早恢复注浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复注浆，若无法冲洗或
15、冲洗无效，则应进行扫孔而后注浆； 2）恢复注浆时应使用开注比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前的相近，即可用 中断前比级的水泥浆继续进行灌注；如注入率与中断前的减少较少则浆液应逐级加浓继续 灌注； 3）恢复注浆后，如注入率较中断前减少较多且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施， 如加大临近孔的注浆压力或加孔。 （4）在岩溶发育段注浆时应先查明溶洞的类型和规模，而后采取相应的措施处理； 1）岩溶内无充填物时，根据溶洞的大小可采用一边投碎石等级配料一边注入水泥砂浆 等措施； 2）溶洞内有充填物时，根据充填物的类型、性能以及充填的程度，可采用提高注入压 力并结合投入级配料充填等措施处理。5.5.结束语结束语沪昆高铁施工中已广泛采用了注浆处理岩溶整治，岩溶处理方案并在施工中不断完善。 在今后高铁施工中为岩溶处理提供了宝贵的经验。
