六沾铁路炎方至黑老湾区间典型岩溶病害整治

陈海军

(中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

六沾铁路炎方至黑老湾区间典型岩溶病害整治

陈海军

(中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

岩溶病害对铁路建设和运营安全的威胁较大，合理的确定岩溶整治方案是确保铁路建设和安全运营的重要环节,文章以六沾线炎方至黑老湾区间DK 433+700～DK 434+100段岩溶病害工点的治理为例,通过对本段岩溶原治理措施、运营期间病害发生的过程、病害产生的原因的分析，采用分序抢险的设计理念，提出了在保证线路正常通车、安全运营前提下的病害整治设计方案。此方案交付施工后，病害治理效果良好，可为类似工程实例提供参考。

岩溶； 病害； 抢险； 病害整治

1 前言

西部山地区域岩溶普遍较为发育，且本地区是未来铁路发展的重点区域之一，众多铁路项目正处于建设或设计过程中，岩溶地质对目前正在和陆续建设的铁路项目影响较大。希望六沾铁路炎方至黑老湾区间DK 433+700～DK 434+100段典型岩溶病害工点整治工程，能对后续的铁路建设及类似工程有所帮助。

2 工程概况

2.1 地形地貌

本段工程属溶蚀残丘地貌，地面标高2 060～2 080 m，相对高差20 m，地形平缓、起伏小，地表多为旱地或林地，基岩多呈石芽状出露。路基以挖方通过，中心挖深0～7 m。老326国道于线路旁边通过，交通方便。

2.2 地质概况

测段位于云贵高原东部，属岩溶峰丛谷地地貌，地层为石炭系、二叠系、泥盆系灰岩、白云质灰岩、白云岩，基岩出露较差，测区大部被土层覆盖，地表大部被垦为旱地。岩溶中等～强烈发育，以覆盖型岩溶形态为主，地表溶蚀洼地、漏斗、落水洞、暗河、溶洞广泛分布，地下水位变化幅度大且剧烈，常产生岩溶地面塌陷。沿线路堑岩溶情况如图1所示。

DK 433+700～DK 434+100段路基岩溶整治地面塌陷预测分析评分为90分，评价分区为极易塌陷区。

图1 施工期间的路堑岩溶塌陷

2.3 施工图设计概况

根据施工图设计原则，本段采取全断面钻孔注浆整治，孔间距3.5 m。

该段岩溶于2010年2月施工完毕，炎方至黑老湾区间于2010年6月底通车。

3 岩溶塌陷病害的特征及原因分析

3.1 现场塌陷情况

2010年8月25日，六沾铁路的DK 433+900～DK 433+970段内发现两岩溶塌陷点。其中，DK 433+930右6.2 m处塌陷点深约1.2 m，向外侧发展；DK 433+963右4.2 m处(右线)塌陷点道砟下陷约0.6 m，基底揭示为红黏土。2011年1月23日，DK 433+872.5右侧5 m处钢轨下发现塌陷点，现场已回填。据工务部门汇报，塌陷为长1.4 m、宽1.1 m、深5.4 m的坑洞。 现场塌陷情况如图2所示。

图2 塌陷点

3.2 病害段地质塌陷评价及物探资料分析

塌陷段落岩溶地面塌陷预测分析及塌陷点物探资料如表1、表2所示。

表1 塌陷段落岩溶地面塌陷预测分析表

表2 塌陷段落岩溶地面塌陷段物探表

由表1、表2可见，产生路基岩溶地面塌陷的灾害点均位于极易塌陷区，且灾害点对应的物探资料均判释发育有溶洞或溶蚀破碎带。

3.3 路基岩溶设计情况

(1)3个塌陷点施工图设计情况分析

经施工咨询图核查，上述3个塌陷点周围分布的溶洞设计均进行了针对性的钻孔注浆加固，注浆钻孔位置与深度情况统计如表3～表5所示。

表3 DK 433+872.5塌陷点周围注浆孔统计表

表4 DK 433+930塌陷点周围注浆孔统计表

表5 DK 433+963塌陷点周围注浆孔统计表

据表3～表5分析，该塌陷点及其附近施工图设计情况符合审定的设计原则，塌陷点位于周围注浆孔的有效扩散范围[1]内，塌陷点周围注浆孔最大孔深也满足设计要求，地质资料揭示溶蚀破碎带发育，注浆段地层均有利于浆液的横向扩散，施工图设计注浆孔布置、深度均满足要求。

4 抢险工程Ⅰ期设计及施工

4.1 抢险工程Ⅰ期设计

鉴于岩溶病害地段已经通车，虽塌陷点已经由工务部门现场处理完毕，但该段为岩溶极易塌陷区，未知施工质量的情况下，很有可能继续塌陷并影响行车，故路基、地质两专业会审后决定先开展抢险工程I期设计，Ⅰ序孔兼具岩溶地质勘验和应急抢险两功能。在线路通车无法通过物探探明基床底岩溶现状的前提下，I序孔布置主要根据施工图物探资料布置：首先，从DK 433+700开始，每隔15 m沿侧沟底部中心布置一个直孔；其次，根据施工图物探揭示的溶蚀带和溶洞位置进行加密，加密孔分为直孔和斜孔。布孔方式及斜孔横断面如图3、图4所示。

图3 Ⅰ序注浆孔分布示意图(m)

图4 横断面斜孔示意图

2011年2月，路基专业交付了《DK 433+700～DK 434+100段岩溶注浆抢险工程I期整治方案图》。Ⅰ期方案图在左线路肩外布置了28个直孔、7个斜孔，在右线路肩外布置了29个直孔、14个斜孔。随后，建设指挥部会同设计、监理、施工三方对六沾二线该段抢险设计I期图进行了专项技术交底。

4.2 抢险I期工程施工及分析

I期抢先施工期间监理和建设方基本全程旁站验孔。2011年9月设计方收到钻孔和注浆施工资料，并对资料进行了分析，主要存在问题如下：

(1)岩溶注浆抢险I期整治所有78个孔的钻孔岩芯(含空溶洞、半充填溶洞、充填溶洞和溶蚀破碎带)均未见有混凝土块和水泥结石体迹象。

(2)钻孔揭示共有12孔存在溶洞，高度1.0～6.5 m，其中无充填空洞7个、充填溶洞4个、半充填溶洞1个，钻孔距离前期岩溶整治注浆孔2～3.5 m；15孔揭示溶蚀破碎带，厚0～7.8 m，岩芯破碎～极破碎。

发生塌陷的3个陷孔位置距离最近的注浆孔中心距仅1.6 m、1.9 m、1.7 m，结合抢险施工Ⅰ期钻孔岩芯揭示情况和注浆资料分析，本段原注浆施工效果没有达到设计要求。

5 抢险工程Ⅱ期设计方案比选

5.1 抢险工程Ⅱ期设计方案

根据Ⅰ期抢险施工揭示的地质和既有岩溶施工情况，路基专业对本段岩溶Ⅱ期抢险设计提出以下几种比选方案。

方案1：对DK 433+700～DK 434+100段路堑范围线下岩溶采用两侧侧沟内斜孔注浆的方式进行补强，加固断面如图5所示。

图5 双侧斜孔补强加固示意图

方案2：对DK 433+700～DK 434+100段路堑范围内线下岩溶采取全断面直孔注浆的方式重新进行整治(须要点施工)，加固断面如图6所示。

图6 要点整治加固示意图

方案3：对DK 433+700～DK 434+100段路堑范围内线下岩溶按照原施工图对本段进行重新整治，并以DK 431+900～DK 434+500 段既有铁路作为临时施工便线。加固断面同图6所示。

5.2 方案比选

方案1：对运营影响较小，但路基中部存在较大空白区域无法有效整治；方案2：必须要点封锁施工，为保证施工，时间不能小于4 h，对运营影响较大，且在线间施工存在安全隐患、污染道砟等问题；方案3：除利用既有铁路作便线外，新线还需拆除钢轨和道砟。本方案投资较大，但能够对本段岩溶地基工点进行彻底整治。

2011年9月，设计方以公文函的形式将上述方案报至铁路局建管处和项目建设指挥部，请业主单位选定方案。

6 抢险工程Ⅱ期设计

6.1 抢险工程设计

根据建指复函，路基专业采用方案1进行岩溶II期抢险设计。

根据I序应急抢险孔揭示的地质现状，在两侧侧沟内交错布置不同角度的斜孔，单侧注浆孔间距为1.5 m或2 m，如图7所示。设计角度大于等于45°的斜孔均需采用φ90 mm的钢花管跟管钻进并留管注浆，斜孔与断面位置关系如图8所示。

图7 II期抢险设计布孔方式示意图(m)

图8 抢险设计代表性断面图

斜孔注浆深度至基岩面以下不小于5 m(斜向)。若加固范围内存在溶洞，采用安全顶板厚度法进行判别，要求完整顶板厚跨比不小于0.5[4]，非完整顶板厚高比不小于5[4]，若顶板厚度达不到要求，则需钻孔注浆至溶洞底板以下2 m。抢险工程施工质量检测执行规范[1，7]的相关规定。

6.2 主要施工注意事项

(1)抢险设计注浆孔施工必须间隔两孔施作，且需与临近的I序孔进行比对，以验证地基溶蚀渗漏情况并对注浆效果进行对比分析。

(2)钻孔注浆施工应贯彻"探灌结合"的原则[1]。施工中如钻孔揭示有串珠状溶洞、直径大于2 m空溶洞等岩溶异常发育段落,应及时报请设计现场核实，必要时采取加密钻孔等手段，摸清隐伏岩溶分布情况和发育特征，并做好施工记录。

(3)本段为既有线路堑段岩溶施工，需设专人对既有线道床进行监测。施工过程中，如发现既有线道床范围内有翻浆冒泥、道床变形等情况应立即停止施工，并立即上报相关单位，观测期持续至施工结束一年后。

(4)注浆过程中须配置自动流量实时采集系统，注意控制压力[6]并加强巡视，避免污染环境(如水源、农田、道砟),发现异常情况，应立即采用相应措施。

7 结束语

本段岩溶路堑通车后连续发生塌陷事故，经Ⅰ序孔勘探验证发现有施工质量问题，结合原设计施工图及Ⅰ序孔施工揭示资料，再进行抢险工程Ⅱ期整治设计。本次岩溶病害整治工程施工完毕至今已历时2年，经过2个雨季，目前未观察到地表塌陷或路堑基床变形、开裂或翻浆冒泥等病害，从结果来看，整治措施较为恰当。就本工点而言，从施工图设计至发生病害再到病害整治，施工质量控制不力应是病害事故的主要原因。

[1] TB 10106-2010 铁路工程地基处理技术规程[S]. TB 10106-2010 Code for design on special subgrade of railway[S].

[2] TB 10035-2006 铁路特殊路基设计规范[S]. TB 10035-2006 Code for Design on Special Subgrade of Railway[S].

[3] TB 10001-2005 铁路路基设计规范[S]. TB 10001-2005 Code for Design on Subgrade of Railway[S].

[4] TB 10027-2012 铁路工程不良地质勘查规程[S]. TB 10001-2005 Code for Unfavorable Geological Condition Investigation of Railway Engineering[S].

[5] TB 10202-2002 铁路路基施工规范[S]. TB 10202-2002 Code for Subgrade Construction of Railway[S].

[6] TB 10302-2009 铁路路基工程施工安全技术规程[S]. TB 10302-2009 Safety Technical Regulations for Railway Subgrade Engineering， 2009.

[7] TB 10414-2003 铁路路基工程施工质量验收标准[S]. TB 10414-2003 Standard for Constructional Quality Acceptance of Railway Subgrade Engineering， 2003．

Discussion on Treatment of Typical Karst Disease in Yanfang-Heilaowan Section on Liupanshui-Zhanyi Railway

CHEN Haijun

(China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd., Chengdu 610031, China)

Karst disease greatly threatens the railway construction and operation security. The proper treatment scheme of karst disease ensures the railway construction and safe operation. The paper takes the treatment of karst disease in section DK 433+700～DK 434+100 in Yanfang-Heilaowan section on Liupanshui-Zhanyi railway of as example，the original treatment measures, disease generating process and cause during operation, with the design concept of dealing with emergency in order adopted, the disease treatment design scheme under the condition of ensuring normal traffic and safe operation is put forward, which is proved to be of good disease treatment effect in the condition, providing a reference for the similar projects.

karst； disease； deal with emergency； disease treatment

2015-06-05

陈海军(1980-)，男，高级工程师。

1674—8247(2016)01—0052—04

U455.49

B