预注浆加固处理在路基岩溶地质条件下的应用

(中国水电七局有限公司三分局南广项目部，广西 平南，537300)

1 工程概况

南广铁路NGZQ-5标段沿线部分地段为碳酸盐岩分布区，岩溶强烈发育，岩溶地表塌陷明显，属于易塌陷区。该区上覆坡残积层厚2.0m～6.0m，在水田、水塘表层和局部基岩面附近或溶沟溶槽中，分布有厚0.0～3.0m的软土、松软土；下伏基岩为全风化泥质粉砂岩、泥盆系中统(D2)石灰岩，灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，无充填。钻孔中见有大量溶洞发育。

为防止岩溶地面塌陷发生，需要通过注浆充填路基土洞和灰岩顶部的溶洞、溶蚀裂隙，以截断地表水与地下水、孔隙水与岩溶水之间的水力联系。

2 处理原则

依据工点区地形地貌、地层结构、地质构造、岩溶发育特征、地下水动力条件，结合工程建设及运营的影响，对易引起路基变形的岩溶不稳定和欠稳定区，采用“先探后灌，探灌结合”岩溶注浆处理为主的处理措施。

利用物探及部分钻孔作为先导勘察孔，探明岩溶发育、分布情况，再进行相应处理。对空洞部分，先采用中粗砂或粉煤灰填充，再注浆。在覆盖性岩溶发育地段路基，对地表覆土较薄、地下水位较高，溶沟、溶槽、溶洞等岩溶中～强发育地段，采用“注浆”等加固措施；对地表覆土较薄、地下水位较高，偶见溶沟、溶槽等岩溶破碎带，为封闭水的渗流通道、改变水的渗流条件，采用“先探后灌、探灌结合”原则进行注浆加固。

3 施工方法

3.1 施工准备

熟悉各岩溶注浆工点工程概况，提前作好施工方案、岩溶注浆孔位布置平面图、施工技术交底等技术工作。

施工场地应预先平整，并沿钻孔位置开挖沟槽和集水坑，形成有组织排水，防止地表水下渗。

测量放线根据岩溶注浆孔位平面布置图，对各孔位进行放样，并测量、记录对应的孔口地面高程。

接通施工用水、电，钻机试运行，确保设备能正常开钻。

准备注浆用的水泥，并根据工程需要可准备速凝剂、减水剂等。进场原材料要进行检验。

检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转，合理设置水泥棚和搅浆桶及附属设施。

3.2 注浆孔钻探

3.2.1 测放孔位。根据设计图纸，统一编号，并现场测放孔位、标高，统一编号钉桩，钻孔偏差不大于2cm。因地质、施工场地等情况需要移动孔位时，应报设计单位核准。注浆孔位布置，按各工点设计院图纸提出的布孔原则进行。

3.2.2 钻机就位。平整场地后，设置钻机，调平机架、机体。

3.2.3 开孔钻探。开孔前先了解有无地下埋藏物，确认无误后采用岩芯管开孔钻进。开孔直径不小于φ130mm。

3.2.4 土层钻进。土层钻探采用φ108mm钻头钻进，每一回次钻完后，取出土芯，摆放整齐，并用标签记录不同土层的深度。

3.2.5 岩层钻进。基岩面以下采用φ91mm钻头，钻孔过程中取出岩芯，摆放整齐，用小标签记录不同岩性以及溶洞的深度，确定土石界面。钻至设计深度后，对钻孔进行清洗，清孔时间不少于20min。

3.2.6 钻进过程中注意事项。(1)在钻孔通过土层和岩溶发育破碎带时，采用跟管干钻，钻至岩层后可采用清水钻进，严禁使用泥浆钻、大水冲水钻进；(2)钻孔深度根据具体土层厚度、岩溶洞穴和土洞形态、埋深综合确定，原则上为基岩面以下5m。对于埋深较大的溶洞，根据安全顶板厚度法判别，若顶板厚度达不到要求，则至溶洞底板以下1m；(3)在地下水位高于土石界面时，钻进时要做好封水工作，钻孔不得偏斜；(4)钻孔终孔直径不得小于设计孔径，钻至设计深度后，埋入注浆管，在注浆管底部安装止浆塞，孔口顶部设止浆塞封孔(用水泥浆加速凝剂凝固，待达到强度)后实施注浆。

3.3 注浆施工

3.3.1 注浆前准备工作

在施工现场分布六台PJ-5A注浆泵及搅浆桶等配套设备，在两排钻机之间各设一台，随钻机移动，以保证注浆效率。按设计要求，注浆材料采用PO42.5水泥，以及注浆管材等。

根据设计图及注浆孔岩溶发育程度，做好浆液配比用料，水灰比为0.8∶1～1∶1。检查搅浆桶、注浆泵等设备运转情况；压浆孔孔口盖换上混合器(法兰盘)，对管路进行试压，检查管路、接头的连接、密封质量；进行浆液漏失处理，局部使用双液堵漏时，水玻璃与浆液体积比据试验确定，水玻璃浓度38be’～43be’，模数2.4～3.0。

3.3.2 注浆施工方法

注浆采用金属注浆管，有空洞需要填充水泥砂浆或水泥碎石粉浆时，内径不小于50mm，伸入注浆范围顶面以下为花管，且长度不小于0.5m。注浆底部为破碎带或溶洞时，应充填混合良好的水泥砂浆或水泥碎石粉浆封闭底部通道。

注浆采用动态施工方式，自流注浆和压力注浆相结合。注浆压力参数，在灰岩中不小于0.1MPa～0.3MPa，至岩土界面附近逐步加大至0.3MPa～0.5MPa，最大1.5MPa。

对较大土洞、空洞或半充填溶洞，可灌入2mm～5mm粒径的小砾石，注浓浆处理，必要时添加速凝剂、降低注浆压力、间歇注浆及高压注浓砂浆。

当注入率较大时，可掺入一定量的粉土或粉煤灰，粉土掺入量为水泥重量的10%，粉煤灰掺入量为水泥重量的20%～50%。

3.3.3 注浆结束条件

(1)注浆口压力维持在0.2MPa左右，吸浆量不大于5L/min；

(2)冒浆点超过注浆范围3m～5m时；

(3)单孔进浆量达到平均设计压浆量的1.5～2倍，且进浆量明显减少；

(4)特殊条件控制标准。当注浆压力不大或降低注浆量，基底出现异常上鼓，应终止注浆，同时采用附近注浆孔“补偿”等措施。

注浆结束后，须经质量检查工程师检查，并通知监理工程师检查确认终注条件，最后清理场地。

3.3.4 注浆效果检测

注浆后通过水压试验、物探、钻芯法检测处理效果：(1)注水试验。在注水试验前，量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变化幅度。注浆后试验的单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3%～5%，即可判定达到注浆效果；(2)综合物探检测。遵循《铁路工程物理勘探规程》中相关检测措施；(3)钻孔检查。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 结语

通过以注浆为主的路基加固，使路基达到了无塌陷、无沉降、无积水的良好状态，显著提高了路基施工的综合效益。因此，对既有铁路路基工程不良地质，采用注浆加固是一种较好的病害整治方法，值得推广。