注浆加固技术在岩溶铁路路基中的应用

唐小军

摘要：随着我国铁路建设事业的不断发展，高速铁路在当代经济建设中担负着重要的作用。在高速铁路修建中，岩溶段铁路路基采用注浆加固技术，该技术可克服不良地基的影响，有效提高铁路路基的施工质量。文章简要介绍了注浆加固技术在某岩溶段铁路路基施工中应用。结果表明：注浆加固技术适用性强、施工成本低、加固效果明显。

Abstract： With the continuous development of China's railway construction， high-speed railway plays an important role in the contemporary economic construction. In the construction of high-speed railway， the grouting reinforcement technology is used in the railway roadbed in karst section. This technology can overcome the impact of poor foundation， and effectively improve the quality of the construction of the railway subgrade. This paper briefly introduces the application of grouting reinforcement technology in the construction of railway subgrade in karst section. The results show that grouting reinforcement technology has great applicability， low construction cost， and obvious strengthening effect.

关键词：高速铁路；岩溶；注浆加固

Key words： high-speed railway；karst；grouting reinforcement

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）35-0131-02

0 引言

近年来，随着我国高速铁路建设的不断发展，高速铁路在我国经济建设中发挥着巨大的作用。而铁路路基作为高速铁路的关键部位，在高速铁路建设中显得至关重要。铁路路基的加固程度直接影响着高速铁路的使用质量。在铁路路基建设中经常会穿越一些不良地质带，如岩溶路基段，其结构稳定性差、承载力低，使路基建成后产生不均匀沉降。文章结合某岩溶路段下的铁路路基施工，简要介绍了注浆加固技术的施工步骤，并对其工后质量进行检测。工程实践表明，注浆加固技术是铁路路基施工中一种有效的质量控制技术，可较大程度地提高路基承载能力。然而，由于注浆加固技术的研究尚未成熟，工后易出现加固效果差，承载力低等现象。因此，须不断加强注浆加固技术中的操作规范，优化施工步骤、提升施工水平，以提高不良地质条件下的路基施工质量和经济效益，推动铁路建设事业的良性发展。

1 加固机理

注浆加固技术是在不改变地层组织的情况下，凭借压力作用，通过注浆管将浆液稳步均匀地注入地层中。浆液在进入地层后以渗透、填充和挤密的方式，将土颗粒及岩石裂隙中的水、空气等强制挤出，一段时间后，原有的松散土颗粒或裂隙在浆液的作用下胶结成一个整体，形成结构强度大、化学稳定性好、防水性能好的“结体石”。同时其可形成水平注浆帷幕，阻断降水和地表水的下渗，可有效降低地表水下渗时对上层土体的潜蚀作用，降低岩溶水和上部土层内地下水间的垂直联系，以避免深层地下水的升降变化侵蚀上部土层。另外注浆加固还能有效增大土层内的粘结力和内摩擦角，使地基土层得到加固，从而起到加固和稳定路基的作用。

2 工程概况

某高速铁路地处云贵高原浅丘、垅岗地区。路基设计主要以路堤、路堑和半填半挖为主，路基挖填8～10m。线路内褶皱强烈，棋盘格式断裂纵横交错。下伏二叠系与下统茅口组灰岩，颜色呈灰色，属中等风化类岩石，其裂隙、节理及溶蚀空洞较为发育。表层下0～15m为一层溶洞，溶洞尺寸0.3～18.5m，部分溶洞内存在大量软塑性粘土和少量灰岩碎块。其岩溶形态主要为溶蚀裂隙、溶蚀破碎带及空溶洞。路基范围内表层土体为第四系粉质黏土，土层厚0～2.5m。为确保路基施工质量，经多次技术方案比选，决定对该岩溶路段采用注浆加固技术处理。

3 注浆加固施工流程及步骤

3.1 施工流程

注浆加固施工工艺主要流程：定孔位→钻孔→清孔→ 配浆→注浆→回抽注浆管→注浆结束→移至新孔位

3.2 施工步骤

3.2.1 注浆孔定位

注浆加固施工前，测量人员应根据路基横断面图，注浆孔平面布置图及现场钻孔验证所确定的加固范围，并用全站仪进行放样，用木桩进行标识和编号。当地表及地面下存在障碍物时，可根据现场实际情况，适当移动注浆孔位置，但其移动位移量应≤0.1m，特殊情况下可移动至0.5m。

3.2.2 注浆孔施钻

该工程中采用200型盘式钻孔机旋转施钻，钻头直径50mm，并依靠Ф48普管护壁。为充分利用浆液，注浆孔施工时应先两侧后中间。同时钻孔施工中采用干钻法，过程中严禁加水。当钻孔设计深度与现场情况不符时，应确保钻孔深度达到基岩面下方≥3.0m。注浆孔施工时若采用跳孔施钻，施工时应先在两侧进行注浆，再对中线施钻，此时中线钻孔既可作为两侧注浆孔内注浆效果的检查孔，又可作为下步工序的注浆孔。注浆孔钻进过程中，应随时监测钻孔下方的土洞、溶洞、土石界线、裂隙深度，裂隙内的充填状态及水文地质的变化情况。

3.2.3 清孔及注浆孔检查

注浆加固施工中对注浆孔的清洗效果将直接影响到后期注浆孔的注浆质量。工程设计上一般采用沿钻杆注入清水的方法进行洗孔，但实际施工中，因钻孔深、土层厚，且泥浆内含碎石土颗粒沉碴较多，导致沿钻杆注清水的洗孔效果差。实际施工中，采用改进后的直径为Ф50mm的小导管，将导管插入注浆孔底部并利用注浆泵的大压力和大流量进行洗孔。该方法对岩溶较为发育路段内的充填物清洗效果明显，可有效提高施工效率，保证洗孔质量。为确保注浆孔的成孔质量和加固效果，注浆前须对注浆孔的孔位、孔径、孔深及孔口管进行核对。

3.2.4 配制浆液

该工程中浆液采用P.S.A32.5硅酸盐纯水泥浆与水玻璃的混合液，同时为增大浆液的渗透能力，浆液中采用超细水泥。浆液中水灰比控制在1：1～1.1：1，其中水玻璃的掺入量为水泥用量的5%。通常情况下，浆液的搅拌时间应控制在≥5min，同时注浆材料28天的抗压强度应≥5MPa。对全充填溶洞一般采用单液注浆，其灰砂重量比为1：3～1：6；当裂隙通道发育，浆液扩散较远或地表冒浆严重时要采用双液注浆：其水泥浆与水玻璃配比为1：0.1～1：0.05。

3.2.5 注浆压力

在注浆加固施工中，注浆压力的选取往往与土体的重度、强度、初始应力、孔深及注浆次序等因素有关，而这些因素难以准确测定。一般情况下，注浆压力控制在0.2～0.4MPa，终注压力0.2～0.5MPa。该工程中采用经验数据，设计注浆压力为0.4MPa。

3.2.6 注浆

该工程注浆施工中采用HP—013型注浆泵，注浆压力4MPa，注浆流量80L/min。为确保注浆加固的深度，注浆前应检查管路的畅通性及密封性，同时对桩孔进行深度测量和压水试验。另外为保证注浆质量，应及时掌握桩孔内吸水量和地面的溢水状况。注浆过程中，应严格按照：压力由小到大、浓度由稀到浓、速度由慢到快的原则稳步进行。注浆时先采用自流式注浆，待浆液到达孔口时采用有压注浆，注浆压力应由小到大逐步增加，且最大压力不得超过终注压力的2倍。一般情况下，浆液以纯水泥浆为主，若存在较大溶洞和裂隙时，须先灌入粗粒充填料后再注入较大浓度的水泥浆。当注浆状态达到以下标准时，可完成该孔注浆：①注浆孔冒浆量已渗出注浆范围外3～5m时；②注浆孔压力保持在0.2MPa，其吸浆量≤40L/min，且持续该状态30min时；③单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且其注浆量明显降低时。

4 注浆质量检测

注浆加固技术属隐蔽工程，对其质量控制至关重要。为确保路基施工质量，路基施工中应采用多角度、多时段、多方法对注浆效果进行检测。常用的注浆加固质量检测方法包括：注浆前后钻孔注水试验对比法和面波检测法。

4.1 注浆前后钻孔注水试验对比法

注浆加固施工完成后，对该段进行了95次压水试验。结果显示：注浆完成后土体和岩层中的平均单位吸水率较注浆前分别下降了92.86%和82.65%，具体检测指标见表1，表明注浆完成后浆液有效充填了土体和岩层中的空洞和裂隙，提高了岩土体强度。

4.2 面波检测法

面波检测法是通过无线面波仪对成桩质量进行检测。该仪器使用无线传输设备，配备高速数据采集系统和专用电源高度集成电子测试系统。其原理示意图见图1。注浆加固施工完成后，对该段选取了1500孔进行面波检测，对注浆效果的检测，不能单从面波速度或频散比较结果进行评价，应综合二者进行评价。结果显示：满足表2，达到好、良好以上的桩孔1435个，占选取桩孔总数的95.64%，表明该岩溶路基段注浆加固效果明显，满足设计要求。

5 结语

注浆加固技术在不改变地层组织的情况下，应用于岩溶发育路段内路基施工时，可快速增强其地基承载力，提高其力学强度和变形模量，优化路基施工质量。同时该技术具有经济效益好、污染小、施工质量高等优点，具有较高的推广与运用价值。

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