武广客专岩溶地基加固注浆工艺参数的确定＊

谢长征

(中铁十一局集团第三工程有限公司，湖北十堰442012)

武广客专岩溶地基加固注浆工艺参数的确定＊

谢长征

(中铁十一局集团第三工程有限公司，湖北十堰442012)

为确保武广客运专线岩溶路基的地基承载力和稳定性，设计采用注浆加固岩溶地基方案，为确保施工质量，通过对试验段开展注浆工艺试验，对注浆过程中进行监测和注浆加固后效果检测，形成适合本工区的地质条件的岩溶注浆的施工工艺，为后续施工提供资料及相关的参数，也为类似工程提供参考。

武广客专;岩溶地基;注浆;工艺;参数

为确保武广客运专线XXTJⅠ标试验段(以下称试验)路基施工质量，为后续大面积开展施工提供资料及相关的参数，通过对施工过程中材料配比、注浆压力及流量，拌浆、输送、注浆和钻孔的控制，注浆过程中的监测和注浆加固后的效果检测，最终形成适合本工区的地质条件的岩溶注浆的施工工艺及配置机械等。

一、工程地质概况

本次试验点选于DK1273+781.18～DK1273+855段，对该段路基基底进行注浆加固，设计孔间距7m，梅花型布置，土层帷幕厚3m，加固注浆孔深16.0～30.0m。施工中遇溶洞，孔深至溶洞底板下1.0m。该区段地形地貌:地表为垄岗及谷地，垄岗低缓，自然坡度约100，相对高差为5～10m。地层岩性及地质构造为:(1)粉质黏土，棕红色，硬塑，Ⅱ级;(2)黏土，褐黄～棕红色，软塑，Ⅱ级;(3)泥质粉砂岩，含砾砂岩、砂砾岩互层，钙质胶结，棕红色，全风化，Ⅲ级;(4)泥质粉砂岩，含砾砂岩、砂砾岩互层，钙质胶结，棕红色，强风化，Ⅳ级;(5)泥质粉砂岩，含砾砂岩、砂砾岩互层，钙质胶结，棕红色，弱风化，Ⅳ级。

二、主要原材料及设备

(一)原材料

⑴水泥选用P.O.32.5袋装普通硅酸盐水泥;⑵水玻璃采用38～43Be'，模数2.4～3.0的桶装水玻璃;⑶砂采用中粗砂。

(二)施工机械及设备

⑴XY－1A和XY－1B的地质钻机;⑵工作压力为2MPa的BW－150型注浆机;⑶注浆导管采用φ25PVC管;⑷护壁导管采用φ108×4.5无缝钢管;⑸止水采用操作方便、止水可靠的机械式止水栓塞或水泥砂浆进行封堵;⑹水泥浆拌制采用搅拌桶过滤灰团后流入储浆桶。

三、浆液配合比及选用

浆液配合:纯水泥浆:水灰比W/C=0.8～1.0;水泥砂浆水水泥砂=0.81.01.0;水泥水玻璃浆:水泥浆液中掺入水泥量3%～10%的水玻璃。

根据地质钻孔揭示的溶洞大小采用如下的浆液:(1)土层帷幕注浆:采用纯水泥浆;(2)较小的溶洞及非岩溶岩层注浆:同样采用纯水泥浆灌注;(3)较大的溶洞注浆:遇空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，视具体情况先灌注中粗砂或稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再采用纯水泥浆液或双液注浆。

四、注浆施工工艺

(一)施工准备

⑴调查地下管线分布情况，防止钻孔伤及地下管线和当地水井，防止污染水源;⑵将试验场地平整，设置必要的排水坡，防止地表水下渗;⑶完成工艺试验段全部孔位放样，并测量、记录孔口地面高程;⑷接通施工用水、电，钻机试运行，确保设备能正常开钻;⑸准备灌浆用的水泥、砂、水玻璃等，并对进场原材料进行检验;⑹检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转;⑺对现场操作人员进行技术交底、岗前培训。

(二)钻孔

⑴注浆孔钻进，土层、岩层均采用泥浆护壁钻进。

土层钻孔:首先启动水泵，开动钻机钻进，当第一根钻杆钻进后，接长钻杆，继续钻进，直到钻至土石界限;土层钻孔过程中，若遇流塑土层，及时用φ108导管护孔，防止塌孔。

岩层钻孔:土层钻孔结束后，清孔。(若遇流塑土层提钻至孔口，下φ108无缝钢管护筒)。然后采用φ91钻头钻进，直到钻至设计深度。

⑵钻孔过程中，邀请监理工程师旁站记录地质变化情况，所有芯样摆放整齐。当遇岩溶时，应详细记录岩溶深度、填充情况等。

(三)注浆

方案一:分层注浆。

根据地质资料选四个具有代表性的注浆点进行分段注浆。注浆采用纯压注浆，自上而下进行，对土层帷幕注浆完毕后，再对岩层(或溶洞)孔进行注浆。

①土层帷幕注浆

钻孔至土石界面后，在基岩以上3m处安装止水栓塞，进行压浆;当灌浆压力达到0.3～0.5MPa左右，且注浆压力呈直线上升或吸浆量不大于40L/min，持续10～30min，方可提塞清孔，清孔完毕后进入岩层钻孔。

②溶洞部分岩层注浆

当钻机钻孔至设计深度后，提钻清孔，清孔完毕后视钻孔揭示的地质情况及溶洞大小，可先灌注中粗砂或水泥砂浆对溶洞腔体进行填充，然后下注浆管和止浆栓塞，最后加压注入纯水泥浆，直到达到注浆结束条件为止。

③非岩溶岩层注浆

当基岩中无溶洞时，注浆管安装到位后，下止浆栓塞，直接加压注入纯水泥浆，直到达到注浆结束条件为止。

方案二:一次性注浆。

钻孔一次性成孔到设计深度，提钻清孔，下入注浆导管至孔底或溶洞底板上部1.0m处，采用纯水泥砂浆封闭孔口，封闭深度进入原生黏土层0.5m以上，待水泥砂浆凝固后，接通注浆管至注浆机，在0.1～0.5MPa压力下自下而上进行注浆，直至达到注浆终止条件后结束注浆。

根据注浆孔钻探地质资料，当有溶洞存在时，视具体情况先灌注中粗砂或水泥砂浆对溶蚀腔体进行填充，再采用纯水泥浆进行灌注，直到达到注浆结束条件后结束灌浆。

(四)施工工艺流程图

图1 注浆施工工艺流程图

五、施工控制及效果检测

(一)钻孔

⑴按注浆工艺试验布孔图现场放测孔点。场地平整并确保排水通畅，准确测量钻孔前原始地面高程。

⑵根据探灌相结合的原则，钻孔分为探灌结合孔和一般注浆孔，探灌结合孔应对土样进行取样。

⑶钻孔及注浆顺序:

为防止临孔串浆，增加处理难度，本次工艺试验孔钻及注浆顺序原则为:①先钻探灌结合孔，后钻其余试验孔;②无论探灌结合孔还是其余试验孔，全部采用跳孔钻进;③其余试验孔采用路基两侧向路基中心进行。④边钻边灌

⑷桩机就位后，让钻头对准孔心，确保对准偏差不大于5cm，钻杆垂直度偏差不大于1%后，既开钻;开钻时，注意保持并经常校核钻杆垂直度，保证垂直钻孔。

⑸钻孔深度控制

钻孔深度按设计图要求钻至设计深度，若钻至设计深度后遇溶洞则钻至该溶洞底板以下1.0m。

(二)注浆

⑴土层帷幕注浆

①当土层帷幕注浆完毕后，注浆管提至孔口，清孔，再进行岩溶岩层注浆。②确保注浆的连续进行，不得中途中断。当冒浆点在注浆范围3m以内时，采用间歇注浆，如再次冒浆，则再次间歇，直到注浆达到结束条件为止。

⑵岩溶(岩层)注浆达到下列标准之一时，可结束注浆:

①注浆压力达到0.3～0.5MPa后，注浆压力呈直线上升或吸浆量不大于40L/min时，再维持10～30min;②冒浆点已出注浆范围外3～5m时;③单孔注浆量达到平均注浆量1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时。

(三)孔口封堵

当注浆达到注浆结束条件后，经现场相关技术人员认可，即进行拔注浆管，注浆管拔出孔口后应及时用水泥砂浆进行孔口封堵，并做好孔口标记。

(四)注浆效果检验

⑴注浆前后，物探成果对比，检验注浆效果。

⑵注浆前后，按设计要求进行注水试验，对比单位长度吸水量，检验注浆效果，注浆后单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3%～5%，且不存在明显的漏水现象。

⑶注浆过程中观测记录:当冒浆点在注浆范围外3～5m时，可视注浆范围内岩溶通道堵塞完毕。

六、结语

1、通过检测单位的物探和钻芯取样试验，两种方案均可满足设计要求，从工艺的有效性和本地地层来看推荐采用第一种工艺。

2、注浆终止标准为:纯压注浆孔口压力维持在0.3～0.5MPa后，注浆压力呈直线上升或吸浆量不大于40L/min，维持10～30min;或冒浆点已出注浆范围3～5m时;或单孔注浆量达到平均注浆量1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时。

3、当地质钻孔发现岩溶较大，相临两孔可能连通时，注浆孔应跳2孔施钻，不应全部钻孔完后再注浆，以免孔位串浆，增加难度及清孔工作量。溶洞较大且填充较少时，应先快速灌注中粗砂，再灌注水泥浆。

4、确保注浆的连续进行，不得中途中断。当冒浆点在注浆范围3.0m以内时，采用间歇注浆，如再冒浆，则再次间歇，直到注浆达到结束条件为止。

［1］龚晓南.复合地基理论及工程应用［M］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［2］叶书麟.地基处理手册［S］.北京:中国建筑工业出版社，1995.

［3］《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》铁建设〔2005〕160号［S］.北京:中国铁道出版社.

［4］TB10416－2003铁路路基工程施工质量验收标准［S］.北京:中国铁道出版社.

2010－12－11

谢长征(1975－)，男，安徽定远人，工程师。