控制岩溶注浆对临近营业线影响的实践与思考

马中元 上海铁路局上海华东铁路建设监理有限公司

控制岩溶注浆对临近营业线影响的实践与思考

马中元 上海铁路局上海华东铁路建设监理有限公司

随高速铁路的不断发展,越来越多的高铁工程建设位于岩溶地区。为保证路基工程的长期稳定性,需要对岩溶进行注浆加固，现场岩溶注浆施工钻孔、注浆工艺（孔位、孔径、孔深、清孔，注浆顺序、压力、时间、注浆量）是否满足设计规范要求将直接影响到施工质量 ，另一方面，注浆压力过高、时间过长、注浆量过大又会引起临近既有路基地面隆起而影响铁路正常运行，甚至造成铁路交通事故。重点介绍如何通过有效措施来解决以上问题，控制好岩溶注浆对临近营业线影响 。

岩溶注浆；营业线；安全

1 引言

近年来，一种新型的地基处理技术-灌浆技术在地基加固中得到了广泛应用，采用灌浆技术处理岩溶地基是一种很有效的方法，特别在临近既有线的岩溶地质地带修建铁路，虽然上部覆土承载力、压缩模量均能满足设计及规范要求，但地下石灰岩、水及二氧化碳反应后，生成能溶解的碳酸氢钙随地下水流不断流失，在路基下面岩溶洞穴、裂隙不断发育的情况下，会造成岩溶土洞吸蚀塌落，影响到路基的安全稳定性，如果采取打开洞穴灌填的施工方法，不但会造成工期长、成本大，而且会直接影响到临近既有线正常运行，采用岩溶注浆技术可以克服以上问题并保证工程质量，同时也能阻止既有线路基下方地下水的流动而防止岩溶继续发育，加强了既有线路基的安全稳定性，但岩溶注浆施工过程中会造成周边地面沉降变形，如措施不到位，会影响车辆运行安全，为此，本文将结合实例，探讨临近营业线岩溶注浆的安全控制措施。

2 工程概况

根据勘测资料揭示,徐州至大湖客车联络线临近陇海铁路上下行线的L2DK0+312.88～L2DK0+800.94段 和L1DK0+000-L1DK0+903.65段路基工程地基 （1.39 km）下伏基岩为寒武系（∈）灰岩，岩溶发育。现场钻孔揭露，岩溶主要以溶洞形态存在，单孔线岩溶率1.71%～16.77%，其中最大洞高1.4 m。溶洞多为全充填，充填物主要为溶蚀灰岩碎块夹粉质粘土，局部揭示空洞 。现场按照如下岩溶注浆工艺要求对路基进行加固，钻孔深度21～25（m）,靠近营业线一侧注浆孔距最外侧钢轨5.1～8.3（m）。

2.1 钻孔工艺

（1）场地平整：施工前进行场地平整，采用人工开挖排水沟，排水沟连至沉淀池，确保施工现场无积水。

（2）测量放样：测量队采用全站仪按照布桩图现场放样。将复合过的孔位分排按序号Ⅰ，序号Ⅱ进行交叉分类，并插上孔位牌。

（3）钻机就位：注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置，复核孔位，孔位偏差<50 cm，符合要求；钻机就位后，调整钻机角度，对钻杆进行垂直度检查，垂直度<1%，符合要求。

（4）钻孔：钻孔采用跳孔施钻，成孔直径土层中孔径不小于110 mm，在岩层中孔径不小于91 mm。

（5）终孔：钻孔深度一般岩土界面以下5 m，如钻孔过程中遇溶洞要继续钻至溶洞底板下2 m；先导孔钻孔过程中对地质取样进行检查，当钻至设计加固深度时，经质检工程师自检后，报请现场监理检查，监理同意后方可提钻，孔内残留岩芯不超过20 cm。

（6）下套管：套管采用Φ110钢套管，并在准备安装的最底层一节套管的1 m范围内交叉错位的切割2-3（cm）的孔洞不少于8个。成孔后，套管底部下至岩土交界处；顶部露出地表0.1 m以上。

（7）封孔：套管装完后先清除地表松动土层，再开挖直径1 m左右，深度不小于50 cm锥形坑，并用M10水泥砂浆固结套管，并四周捣实封闭。封孔应在注浆前一天完成。

2.2 注浆工艺

（1）清孔：用PE管插入注浆孔内注水清孔，直至孔口冒出清水，如不返水，冲洗时间30 min左右。清孔用水可回流到沉淀池循环使用。

（2）注浆管安装：将2根注浆管（一根下至孔底以上0.8 m处，一根下至岩面以上0.5 m处），在止浆阀上安装0.6 MPa压力表，通过止浆阀与注浆管一起安装在套管顶部。注浆管采用内径20 mm PVC管。注浆管口贴上标签，防止用错。

（3）浆液配制：采用浆液搅拌机随拌随用，每桶搅拌时间不少于2 min。将配制好的浆液送入搅拌式储浆桶内备用。采用泥浆比重测试仪测试。

（4）注浆：基岩中用距离孔底0.8 m的注浆管注浆，当注浆压力达到0.3 MPa后，持续10 min注浆量不大于5 L/min，即可停止；在岩土界面1 m帷幕中，用下至岩土界面处的注浆管注浆，当注浆压力达到0.4 MPa后，持续10 min注浆量不大于5 L/min，即可停止。在注浆过程安排技术人员负责仪表的观测，如压力突然上升，应立即停止并卸压，等查明原因后，再行处理。如果发现仪表损坏或指针等异常时立即更换，注浆过程中做好注浆记录。

（5）封孔：注浆结束后，用C15细石砼封孔，封孔时必须边灌边插捣，确保孔内密实。封孔完成后，在原孔位处标注注浆孔号。

3 施工中出现问题及采取措施

2014年4月16日，中铁十二局郑徐客专徐州枢纽工程项目部在邻近陇海下行K211+500处进行岩溶注浆工艺试验中陇海下行线路左股钢轨隆起，两股钢轨高低发生变化引起晃车事件。经分析，主要是岩溶注浆孔距营业线的最近距离5.5 m，下伏基岩为寒武系灰岩，节理裂隙较发育，岩溶发育，注浆孔处的裂隙、溶洞串至既有路基下方，甚至更远，作业人员没有根据现场开孔地质情况控制好灌浆的速度、压力及灌浆量 。另外采用跳孔间隔注浆，由于试验段施工段落较短，间隔施工时间短，没有掌握好水泥浆凝结硬化时间 ，造成局部应力集中。再者缺乏经验，虽然考虑到了岩溶注浆会对既有线产生影响，但仅在栅栏外布点观测，观测数据难以分析出线路的变化趋势，检查观测记录局部位移累积最大值达到4.9 mm也没有引起重视。针对以上问题，采取了如下控制措施：

3.1 增强安全控制措施

3.1.1 完善施工方案，提高施工安全管理等级

根据岩溶注浆特点及施工中发现的问题，本着安全第一、预防为主的原则，征得路局及设备管理部门的同意和支持，将原方案为临近营业线施工管理提升为营业线施工管理，并将原方案中增加如下内容:

（1）编制营业线施工方案及应急预案，邻近线路的岩溶注浆施工地段客车限速80km/h，货车限速60 km/h，并与工务、电务、车务部门签订施工安全协议。

（2）增加驻站联络员和现场防护员，并严格执行"上铁施〔2014〕164号"《上海铁路局营业线施工、检修作业驻站安全防护办法》（技术规章编SHG/ZS107-2014）的要求 。

（3）针对岩溶注浆施工特点，加强现场安全人员教育培训，做到现场不间断巡查，当发现铁路路基附近地面有冒浆、起拱、开裂及沉降变形等情况时，立即通知测量人员对既有路基及钢轨进行测量，发现问题，及时组织应急抢修，并作好记录。

（4）针对岩溶注浆施工影响既有线运行安全的特点，加强作业人员的安全教育培训，进行安全、技术交底，作业中严格控制好注浆顺序、压力、时间和压浆量。

（5）针对施工中可能出现的问题，所有参建人员做好各自的应急准备工作，配备好必备的机具、材料。

3.1.2 加强了监测力度

与设备管理部门进行联测，发现轨道高程及水平位移超标及时调整。

（1）进行联测，在既有线两侧侧路肩上埋设观测桩（见图1），形成固定观测点。在接触网立柱贴观测反光条。提前3天开始进行观测，采集测量数据，作为正式起始读数。每天施工前，必须对所有的桩位进行复测，并对观测与检测数据进行分析，发现数据超标，立即停止施工。

图1 观测桩埋设示意图

（2）施工过程中要对营业线路基和接触网立柱的垂直沉降和水平位移每隔2 h观测一次，施工完成后连续观测72 h，如沉降变形趋势趋于稳定状态（每次观测数据变化不大于±1 mm），即可停止观测；当路基横向水平位移或垂直位移变化量大于2 mm/天，或累计变化量大于10 mm时应暂停施工，待路基稳定后方可继续施工。或采取稳定路基的相应措施。

（3）施工单位借助设备管理单位对营业线施工管理力量，要求设备管理部门在注浆期间安排线路检测人员对既有线路基及轨道沉降、位移进行检查，同时检查列车通过后轨距、方向及高低有无变化。发现问题及时组织调整。

3.1.3 按照营业线施工管理要求，增加调整现场监理，加强监理现场盯控

（1）增调现场监理人员。配足配齐现场监理，增派懂业务，责任心强具有营业线施工经验的监理人员进驻施工现场，开展施工安全、质量监理工作。

（2）加强监理计划管理。按照路局[2012]423号文件要求，落实好月 、周 、日计划及派工单制度，同时建立跟班写实制度。监理站、监理组加大对施工现场的巡视检查力度，总监每周不少于2次，副总监及监理组长每周不少于3次，及时发现、整改施工现场存在的施工安全质量及文明施工问题。

（3）加强过程控制。施工中，现场监理人员必须督促施工单位严格按照设计及施工方案进行施工，监理人员严格执行监理细则要求严格履行监理职责，对施工单位违反营业线施工安全规定、违反设计及施工工艺方案要求的，必须加以制止 ，情节严重的必须下发停工令并报告业主。

（4）完善落实好应急预案。督促施工单位编制安全风险控制对策表，对现场进行动态安全管理，施工前对有可能在施工过程中出现的安全风险充分预想，施工过程中落实包保责任人加以控制，遇有紧急情况必须立刻汇报，停止施工，确保营业线施工安全。

（5）认真做好监理人员教育培训。加强对监理人员进行营业线施工安全监理细则、施工方案、规章制度等知识的培训。坚持持证上岗。不断提高监理人员的

监控能力、处理突发事件的应变能力和岗位履职能力。

3.1.4 增加相应技术措施，减少岩溶注浆对既有线铁路运行的影响

（1）为了控制注浆压力，既满足注浆效果又不能引起既有线路基的沉降，现场选用0.6Mpa的低压注浆泵。

（2）注浆口安装0.6 MPa压力表，在注浆泵出口安装泄压旁通管，当注浆口压力表读数超标时，立即打开旁通阀泄压，让部分浆液回到浆液池，确保在岩层压力不超0.3 MPa、在帷幕层压力不超0.4MPa。

（3）浆液浓度大，在岩溶裂隙内及帷幕层土体内的流动性差，需要注浆压力大、时间长才能达到注浆效果，采用0.8：1，0.9：1及1：1的3组水灰比进行试验。最终确定注浆液以1：1水灰比可以在不超过控制压力的前提下满足注浆效果。

（4）注浆施工采取先两侧后中间，邻近营业线采取先施工既有线一侧，注浆时营业线侧采取加10%水玻璃进行双浆液施工，保证注浆质量和行车安全。

（5）注浆泵出口安装流量计，当单孔持续注浆量达到15 m3，启动水玻璃浆液泵，增加水玻璃掺量，采取间歇施工。

4 结束语

通过以上措施，在岩溶注浆过程中没有发生较大的地面位移和钢轨变形，对一些微量的变化也有设备管理部门即时调整，没有造成对既有线铁路运行的影响。对岩溶注浆施工质量进行了压水试验、钻孔检查及瞬态面波探测，注浆效果均达到了设计和规范要求。12月26日上海铁路局组织全局铁路参建单位来郑徐客专联络线学习临近既有线岩溶注浆施工经验。由此可见，采取提高营业心施工管理等级、加强监测力度、完善施工工艺、加强作业人员培训、提高作业标准、加强监理盯控、改进技术措施等手段，可以控制好临近营业线岩溶注浆施工的安全。另外本人认为，对于临近营业线岩溶注浆施工，如对注浆设备进行技术改进 ，注浆泵增加变频稳压、时控装置等自动化手段，不但可以减少作业人员的工作强度，同时更能满足注浆工艺要求，确保既有线的运行安全。

［1］上海华东铁路建设监理有限公司.新建铁路郑州至徐州客运专线施工图路基设计大样图集[K].徐州:上海华东铁路建设监理有限公司, 2013.

［2］上海华东铁路建设监理有限公司.新建铁路郑州至徐州客运专线施工图徐州至大湖客车联络线路基设计图 [R].徐州:上海华东铁路建设监理有限公司,2013.

［3］上海华东铁路建设监理有限公司.郑徐客专徐州枢纽相关工程桥梁、路基岩溶处理管理办法（试行）的通知[Z].徐州:上海华东铁路建设监理有限公司,2014.

［4］上海铁路局.关于公布<上海铁路局建设工程工艺试验管理办法>的通知[Z].上海:上海铁路局,2011.

［5］TB10414-2003铁路路基工程施工质量验收标准[S].

［6］TZ202-2008 客货共线铁路路基工程施工技术指南[S].

［7］TB10106-2010 铁路工程地基处理技术规程[S].

［8］YSJ211-92、YBJ44-92 注浆技术规程[S].

［9］上海铁路局.关于公布上海铁路局路基大维修管理办法的通知[Z].上海:上海铁路局,2013.

［10］上海华东铁路建设监理有限公司.路基岩溶注浆邻近营业线施工方案 [Z].徐州:上海华东铁路建设监理有限公司,2014.

［11］上海华东铁路建设监理有限公司.关于郑徐客专徐州枢纽相关工程Ⅰ标地基处理岩溶注浆工艺试验施工方案审查会的会议纪要[K].徐州:上海华东铁路建设监理有限公司,2014.

责任编辑：万宝安

来稿日期：2015-02-06