公路岩溶路基注浆施工技术研究

石庆年

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550010）

0 引言

岩溶地区地质复杂多变，风险性较高，若不采取有效措施对公路地基进行合理加固处理，极易发生坍塌、开裂、不均匀变形等问题，影响整体路基稳定性。因此，应针对公路岩溶路基采取注浆加固处理技术，严格把握技术要点，采取行之有效的质量控制措施，以确保路基的安全性和加固效果。

1 公路岩溶路基的危害

岩溶路基指长期被岩溶地下水侵蚀的支承基础的土体或岩体。公路岩溶路基处理不及时会导致施工质量变差，并影响公路项目整体施工效果。公路岩溶路基处理不当，主要有以下几点危害：

（1）导致路基不均匀沉降，公路路面出现裂缝，并且缩短公路使用寿命，发生车辆安全事故。

（2）在长期雨水冲刷条件下，造成公路路堑边坡产生干溶洞，影响路堑边坡的稳定性。

因此，公路岩溶路基处理时需明确危害，严格按照方案对其进行处理，保证加固效果[1]。

2 公路岩溶路基注浆施工技术研究

注浆施工技术即注浆加固技术，通过气压以及液压技术将浆液浇筑到出现裂缝、凹洞以及空隙处，填充空隙，达到加固持力层地基的目的。注浆过程应严格按照操作规范以及技术标准开展，保障施工质量和结构稳定性。

2.1 工程概况

某公路路线全长35.8km，位于贵州省境内，该地区地质多为岩溶路基，上覆松软黏土，下部为风化灰岩及裂隙发育区。此次地基处理采用注浆加固方案，封堵固化土洞，形成地下水通道，确保地下水不对持力层产生影响，避免地基后期发生沉陷，确保行车安全。为便于后期在全标段施工中应用，选定DK14+200—DK14+400路段为注浆试验段，利用试验段选取技术指标，包括注浆材料、施工机具、施工参数和施工工艺等。注浆完毕后，对比注水试验及物探检测结果，发现浆液充分填充溶蚀裂缝、凹洞以及空隙，有效改善了岩土结构，隔断了地下水的渗透通道，效果明显，能够满足此次路基注浆加固的质量要求。

2.2 施工前期准备工作

2.2.1 确定路基注浆方案

设计路基注浆方案首先要合理勘察周边环境，完善临时用地和临时排水措施，尽可能利用已有的施工通道，避免影响周围居民的生活环境。另外，选择合理规范的注浆材料，并对注浆方案进行讨论，最终形成最佳注浆施工方案[2]。

2.2.2 注浆材料选择

注浆材料必须符合技术标准和施工方案的要求，该施工选取浆液为标号为42.5的普通硅酸盐水泥、水以及外加剂组成。

（1）水泥。水泥入场前，先查验合格证、出厂证明和质量证明，并检测性能，入场后做好储存场地的防潮防护措施，避免水泥受潮影响其性能，储存2个月后，要重新检测性能，符合标准方可使用。

（2）水。对水源进行检测，由检测结果得知氯化钠的含量小于0.5%，硫酸盐含量小于0.1%，其他有机物含量均满足指标范围，符合施工方案要求。

（3）外加剂。外加剂选用KA-1和水玻璃，其中KA-1为水泥用量5%、水玻璃为水泥用量3%，最终外加剂总量根据整个工程需要确定。

2.2.3 施工设备选取

注浆施工使用的设备包括钻机和注浆机[3]。

（1）本工程选取XY-1和XY-1A型钻机，其具有油压自动给进机构，钻进效率高，质量轻，分解性强，并且符合注浆孔的大小、深度的要求，具体参数见表1。

（2）注浆机。注浆机品牌和型号繁多，选取时，必须满足注浆工艺要求，包括压力、流量、体积和抗腐蚀性能等方面特性。本案例采用河南省耿力工程设备有限公司生产的GYZ-4型注浆机，具体参数见表2。

表1 钻机参数表

表2 注浆机参数

2.3 施工参数设计

本工程施工参数设计有钻孔深度、钻孔密度、斜孔设计、注浆压力和注浆量。具体设计如下：

（1）钻孔深度。注浆深度决定钻孔的深度，通过本次岩溶土层的调查数据得知，岩溶土层松散、渗透性强，此次注浆深度在6～7m，钻孔深度与注浆深度基本一致。

（2）钻孔密度。本工程岩溶路基呈现不均匀性，无法针对空间形态分布的情况进行钻孔注浆，因此决定采取加大钻孔密度，控制在20～40m2/孔，孔间距4.5～6.0m。

（3）斜孔设计。钻孔需留有一定的倾斜角度，将路基的高度、孔位与路基中线的垂直距离和松散土层的深度数据代入计算公式得知。

（4）注浆压力。通过注浆范围及深度数据代入计算公式得出，本工程注浆压力应控制在0.7～1.0MPa范围之内。

（5）注浆量。注浆量应事先由施工单位计算得出，利用有效加固面积、注浆深度和岩溶土的孔隙率代入注入浆液体积计算公式，具体计算如式（1）：

式中：V为注浆量的体积大小（m3）；A为有效加固面积（m2）；L为注浆深度（m）；α为岩溶土的孔隙率（%）。

2.4 钻孔、验孔及清孔

（1）钻孔：施工参数设计完毕后，开始钻孔作业。根据施工图纸，施工单位应事先确定好钻孔位置，并对所有钻孔统一编号，编号后进行放样确定钻孔具体位置，钻孔设备的安装要严格控制好设计位置偏差，不得大于40cm，发现偏差较大时，应及时做好调整工作，重新放样确定钻孔具体位置，待满足位置偏差范围内时，再钻进至设计深度。

（2）验孔：单孔钻孔完毕后，取出芯样并检验。全部钻孔完成后，统一组织进行逐孔验收工作，全部钻孔验收合格方可进行下一步工作，如发现单孔有问题，应立即进行返工处理[4]。

（3）清孔：全部验收合格后开始进行清孔作业，本次清孔工作采用清水冲洗，且清水流量不小于泵送额定流量的85%，持续冲洗15min，待冲洗水保持原有浊度，停止冲洗作业。

2.5 注浆施工

清孔完毕后，检测孔内是否存在坍塌现象，若没有坍塌问题，则准备注浆施工。注浆前，做好注浆管连接工作，将黄油涂抹在钢套管上，再将PVC管外侧利用砂浆固定于孔内，注浆管外露长度控制40cm，待全部安装后，利用高浓度的水泥浆封孔，注浆管口用孔口盖密封，封孔结束后开始注浆。根据设计方案，结合钻孔深度和裂隙发育情况，注浆方式采用分段注浆，自下而上往孔口注浆，先外排，后内排，同处一排的，先两头后中间，浅层采用全孔一次注浆完成，具体注浆流程如图1。

图1 注浆流程示意图

2.6 注浆过程注意事项

（1）对孔深进行测量，确保注浆深度。

（2）压水试验，检查管路是否存在问题，并了解孔内吸水量，确保注浆加固施工顺利进行。

（3）遇到较大的溶洞、裂隙时，注浆前先投入砂、碎石，然后再注入纯水泥浆。

（4）注浆过程中，采用试验段的注浆压力和浆液的配合比注浆。

（5）注浆压力按由小到大原则，先采用自流式注浆，当浆液达到孔口再进行有压注浆，最大压力不得大于终注压力2倍。

（6）注浆过程遇到孔段漏浆、跑浆情况，须停止注浆，采取有效措施解决漏浆、跑浆问题，例如：调整浆液浓度、添加速凝剂、注浆时间等[5]。

3 公路岩溶路基施工的质量控制措施

试验段DK14+200—DK14+300岩溶地基注浆要严格对原材料进行筛选，施工过程中应采用多次浆液出机比重检测，强化注浆质量检测，采取质量检测日报表和周报表制度，保证注浆效果。

3.1 原材料控制

水泥经过筛选，最终确定使用贵州科特林水泥有限公司生产的标号为42.5的普通硅酸盐水泥，检验批次一次不大于500t，严格控制质量，满足《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）要求。水源要定期检测，确保满足氯化钠、硫酸盐和其他有机物含量不超标。选用桶装水玻璃，参数要求密度为40～45°Be’，模数为2.6～3.0，并按生产批次检测。

3.2 浆液配比控制

首先，施工需要浆液要在实验室进行试配，测定不同配比下的浆液比重和含气量，并计算得出单方浆液材料配制重量以及各种原材料的配制重量比，然后整理试验数据，交付制浆站进行制浆，并且每个台班要对浆液出机比重进行检测，检测频次控制在1～2次，以确保配合比的准确性[6]。

3.3 注浆工艺质量控制

检测合格的原材料要进行专项管理，不得与其他工程混用。注浆施工过程要作业指导书开展施工，对浆液密度使用现场配备的比重计和比重枰测量，并根据施工方案控制好注浆压力。设定200m为一个验收单元，并严格落实自检、互检和专检的质量三检制制度，监理和技术员全程旁站监督，彻底确认验收合格，再进行下一个工序。如发现异常情况，交付设计与建设单位处理。

3.4 质量管理措施

注浆质量检测要坚持质量报表制度，由施工单位上报质量检测日报表和周报表，监理单位上报岩溶整治日报表和周报表。

4 注浆效果检验

4.1 压水试验

注浆完毕后，压水试验孔数按照总孔数的5%选取，压水时压力急剧上升，单位长度吸水量为注浆前的1.5%，合格率100%，效果显著。钻取岩芯发现灰岩裂隙为水泥，溶洞中钻出柱状水泥块。

4.2 物探检测

对注浆试验段剖面6.5m深内进行物探检测，电阻率比一般土层高，达到80～140Ω·m。对注浆试验段进行物探检测，注浆效果明显。以试验段为例，在注浆区剖面6.5m深内，电阻率50～140Ω·m，比一般土层电阻率高。DK14+600—DK14+800没有注浆，电阻率50～120Ω·m，原因是注浆灰桩提高了电阻率，同时与上部土层有关。6.5m到基岩面，电阻率10～60Ω·m，推测可能是含水量高导致电阻率低。注浆区剖面10～20m区域内，电阻率等值线呈现波动变化，先稀疏，再致密，最后稀疏，推断致密区域为基岩位置。基岩面下6m电阻率绝对值小于120Ω·m，相对降低，可能由于基岩面起伏所致，推断有风化或裂隙存在。但电阻率等值线呈水平分布，注浆促使基岩表层变得相对均匀。6m以下电阻率绝对值大于200Ω·m，呈水平分布，推断注浆区下部基岩完整。

5 结论

综上所述，岩溶地质十分复杂，在岩溶地质区域的道路施工需要对其进行注浆加固处理，以保证岩溶路基的长期稳定使用。

（1）此工程岩溶发育较为强烈，且多为溶洞，因此应根据注浆过程中不同现象，综合分析判断钻孔记录、注浆压力、注浆数量、冒浆情况，最终提高注浆效果。

（2）注浆过程要重点控制，严格按照工艺性试验确定的参数、浆液配合比进行注浆加固施工，并严格落实自检、互检和专检的质量三检制制度，发现问题及时采取措施解决。

（3）通过对本试验段实施注浆加固处理，有效提高了地基承载能力，满足施工要求，本次注浆工艺及参数合理。