两种注浆量计算方法在铁路岩溶整治中的应用

谢　博

(中铁上海设计院集团有限公司南昌院，江西南昌　330002)



两种注浆量计算方法在铁路岩溶整治中的应用

谢博

(中铁上海设计院集团有限公司南昌院，江西南昌330002)

摘要:结合沪昆铁路岩溶路基整治工程，从计算公式与参数选取两方面，介绍了两种常用的岩溶注浆量计算方法，并分析了各自的优缺点，为不同的工程选取合适的注浆量计算法提供了思路。

关键词:岩溶路基，注浆量，计算方法，误差

1　概述

岩溶对铁路路基具有潜在的威胁，如不及时治理，将影响行车安全。覆盖型岩溶路基，多采用钻孔注浆的加固方法。注浆量计算方法是否合理，会影响到注浆质量和岩溶整治的效果［3-6］。本文通过对沪昆铁路岩溶路基整治(K1064+009～K1064+313 段)的施工成果进行探讨，总结了一些注浆经验与数据。

2　工程地质概况

2．1地层岩性

据对沪昆铁路K1064+009～K1064+313段岩溶路基进行的地质勘察，物探和钻探工作的结果反映，勘查区位于覆盖型灰岩区，揭露有溶沟溶槽、溶孔、溶洞等岩溶形态，区域上属岩溶地面塌陷易发区，岩溶路基稳定性整体较差～差。勘察路段主要有人工填土(Qml)、第四系中更新统残积层(Q2el)、石炭系上统船山组(C2c)等地层，基本设计参数见表1。

2．2地基稳定性评价

1)定性评价。根据岩层岩性和层厚、岩层产状、洞体形态及埋藏条件、顶板情况、充填情况、地下水、地震基本烈度、设施荷重及重要性等因素对岩溶地基稳定性进行评价。综合考虑以上因素，定性评价结果为岩溶地基稳定性差。

表1　地层岩性及设计参数

2)定量评价。定量评价主要是按经验公式对溶洞顶板的稳定性进行验算。验算方法采用《岩土工程手册》(第一版)岩溶地基半定量评价中的洞体顶板坍塌自行堵塞估算法，所需塌落高度H按以下公式计算:

其中，H0为洞体最大高度，m;K为岩石松散(涨余)系数，石灰岩K=1．2。

结合定性评价和半定量评价结果，综合判定勘察路段下部岩溶发育，地基稳定性差。

3　岩溶注浆量的计算方法

岩溶路基注浆量的计算方法很多，如整体(体积)法、单孔注浆量法、工程地质比拟法等，均属于工程量粗估。现常用的两种方法为整体法和单孔注浆量计算法。

3．1整体(体积)法

整体(体积)法，计算公式:

其中，P为水泥折算总重量，t;V为注浆范围溶洞(或裂隙)的总体积，m3;β为岩溶中水泥结石充填系数;α为浆液损失系数;m为水泥结石率;F为注浆控制面积，m2;H为注浆段长度，m;η为岩溶率(或土层裂隙率)。

计算参数的选择及确定:

1)注浆控制面积(F)的计算原则。注浆控制面积F是注浆计算的重要数据。

F=注浆处理宽度(B)×处理长度。

注浆处理宽度B的确定。路堤:与路堤填高关系密切，计算至坡脚外2 m;路堑:一般可采用中线两侧各8 m，或侧沟外4 m，或挡墙顶外2 m～3 m。

2)注浆段长度H。考虑岩溶区基岩内长度及土层裂隙区长度。注浆孔基岩内深度采用5 m。考虑到土石交界面形成“准水平帷幕”和充填隐伏土洞的需要，平均厚按0．5 m计，设计用5．5 m。

注浆段长度可以根据实际情况进行调整。

3)岩溶率η。一般采用线性岩溶率(勘察提供52．8%)。

4)浆液损失系数α。损失系数取1．20。

5)岩石中水泥结石充填系数β。按水平帷幕考虑空洞β=1。

6)水泥结石率m。一般采用0．6。

通过整体法计算，得出的注浆总量为9 805．2 m3。

3．2单孔注浆量计算法

其中，R为浆液扩散半径;L为注浆段长度;K为土层孔隙率;α为浆液充填系数;β为浆液损失系数。

计算参数的选择及确定:1)浆液扩散半径R。浆液扩散半径与注浆压力有关，一般在素填土及粉质黏土的注浆压力按200 kPa～500 kPa控制;灰岩的注浆压力按100 kPa～300 kPa控制，R取值为2 m～3 m。2)浆液充填系数α。当溶洞无填充物时，其浆液填充系数为1。3)浆液损失系数β。浆液损失包括:a．浆液扩散至有效范围之外;b．浆液冒出地表;c．注浆管残存数量; d．注浆机械和管道漏浆排污数量;e．水泥粉尘等。岩溶路基注浆根据实际情况取值1．05～1．2，一般常用1．1。对站场、枢纽股道多，注浆面积较大时取小值;当注浆面积较小时取大值。

通过单孔注浆法，计算得出的注浆总量为8 007．7 m3。

3．3两种注浆计算方法对比

该工程竣工验收资料显示，实际注浆量为9 260．2 m3。在本工程注浆量计算中，单孔注浆量计算的注浆总量比整体(体积)法偏小;整体注浆量计算方法比单孔注浆量计算方法更为接近实际。由于岩溶注浆在平面上范围较大，考虑空间上是体积概念，岩溶发育又极具不均一性，按单孔计算具有大的随意性和多变性，所以整体(体积)计算法得出的工程注浆量较为接近工程实际，但需要进一步总结完善。

4　结语

1)本次沪昆线K1064+009～K1064+313段岩溶路基整治工点，注浆量采用整体(体积)法计算，各参数基本参照一般值取值，为使计算注浆量尽量的符合现场实际情况，各计算参数根据前期勘探及现场探灌结合反馈的地质资料适当调整。计算所得注浆量9 805．2 m3，与实际注浆量9 260．2 m3比较，误差仅5．5%。

2)岩溶发育形态在空间上的变化差异很大，按单孔计算注浆量只考虑到竖向空间，没有考虑到整体在平面延展空间，割裂了岩溶作为一个空间立体的概念。采用(整体)体积法更接近实际，且对注浆工程数量控制较为合理。

3)岩溶病害路基注浆设计的注浆量与实际施工注浆量存在一定的误差，这种误差与勘探方法的选择和在计算注浆量时参数选择是否合理等有关，也和施工工艺的优化，注浆参数选择是否合理有关，需要在工程实践中进一步总结完善。

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The application of two kinds of grouting volume calculation method in railway treatment of karst

Xie Bo
(Nanchang Branch，China Railway Shanghai Design Institute Group Co．，Ltd，Nanchang 330002，China)

Abstract:Combining with the karst pavement treatment for Shanghai-Kunming Railway，the paper introduces the two usual calculation methods for the grouting amount from the calculation formula and parameter selection，and analyzes their advantages and disadvantages so as to accumulate ideas for selecting suitable calculation for different projects．

Key words:karst pavement，grouting amount，calculation method，error

作者简介:谢博(1984-)，男，工程师

收稿日期:2015-10-25

文章编号:1009-6825(2016)01-0083-02

中图分类号:P642．25

文献标识码:A