岩溶注浆施工技术

武广客运专线岩溶注浆施工技术夏渝珍（中铁一局武广客运专线XXTJ I标三公司项目部）摘要：本文就武广客运专线路基工程地基加固处理最主要的一种方式岩溶注浆的施工技术进行简要介绍关键词：岩溶注浆施工技术1 设计概况1.1 武广客运专线路堤地段注浆孔位采用梅花型布置，路堑地段采用正方形布置， 孔间距5.0m、7.0m两种；路堤地段加固范围至路堤坡脚外约5.0m，路堑地段加固范围 至侧沟平台或墙顶平台外边缘。注浆孔开孔孔径不小于110mm （土层中），终孔孔径不小 于91mm （岩层中）。钻孔过程中应注意红黏土软硬分界面。1.2注浆水泥采用P.O32.5水泥，水玻璃3843Be,模数2.43.0。水泥浆液水 灰比为0.8:11:1。若遇空的岩溶通道、较大溶洞或裂隙处，视具体情况先灌注中粗砂 或稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再采用水泥浆液或双液注浆，全充填溶洞一般采 用单液注浆。1.3注浆压力，一般基岩中为不小于0.10.3Mpa,岩土界面附近逐步加大至0.3 0.5Mpa。1.4 岩溶地基处理前，一般选取钻孔总数的 30%作为先导勘探孔，探明岩溶发育情 况和红黏土软硬，以确定合理的岩溶地基处理相关参数和施工工艺。先导勘探孔资料完 成后，交设计单位根据岩溶发育情况，确定相关注浆深度与范围。1.5 岩溶路基注浆，原则上以封闭土、石界面，形成隔水帷幕，根据先导勘探孔揭 示岩溶发育情况，加固深度由探灌结合孔确定一般为岩土界面以下56m，即孔深钻入 基岩56m，若施工中如遇溶洞，孔深至溶洞底板下1.0m。2 岩溶注浆施工工艺2.1 工艺流程图岩溶注浆施工工艺流程图施 工 准 备先导孔钻进注浆、几刖注水试验般注浆孔钻进般 注 浆 孔 注 浆注 浆 效 果 检 测2.2 工艺说明2.2.1 工艺原理武广客运专线路基基底岩溶较发育 ,地下水位随季节变化特别是雨季 ,地下水上下 波动急骤,在潜蚀、真空抽吸等作用下,易形成土洞,并发展成坍陷；或由于填筑路堤等 原因增加荷载而使溶洞顶板产生坍陷等。坍陷危及路基稳定,影响行车安全,需进行岩溶 注浆加固处理。覆盖型岩溶路基注浆，原则上以封闭土、石界面，形成隔水帷幕，阻隔 上层滞水与岩溶水的联系。2.2.2 施工工艺（1）施工准备 熟悉各岩溶注浆工点工程概况，提前作好施工方案、岩溶注浆孔位布置平面图、 施工技术交底等技术工作。 场地平整路堑段为设计路肩标高，路堤段为设计基底标高以上50cm；设置必要的排水坡和四 周的排水沟，形成有组织排水，防止地表水下渗。 测量放线根据岩溶注浆孔位平面布置图，对各孔位进行放样，并测量、记录对应的孔口地面 高程。根据设计图纸要求，埋设好沉降观测桩，施工期间进行沉降观测。 接通施工用水、电，钻机试运行，确保设备能正常开钻； 准备注浆用的水泥、砂、水玻璃、粉煤灰，进场原材料进行检验； 检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转，合理设置水泥棚和搅拌站及附属 设施； 对现场操作人员进行技术交底、岗前培训。（2）先导勘探孔钻进：根据探灌相结合的原则，钻孔分为先导勘探孔和一般注浆 孔，首先施钻30的先导勘探孔，待试验段先导勘探孔完成后，整理资料，上报设计单 位和监理，确定相关注浆深度与范围。 钻进：土层和岩层部分均采用水钻进行成孔。A. 土层钻孔：采用屮108钻头钻进，每一回次钻完后，取出土芯，摆放整齐，并用 标签记录不同土层的深度。全孔采用屮110套管，护壁套管露出地面0.20.5米。B. 岩层钻孔:基岩面以下采用屮91钻头，钻孔过程中均取出岩芯，摆放整齐，用小 标签记录不同岩性和溶洞的深度。钻至设计深度后，用对钻孔进行清洗，清孔时间不少 于 20min。 钻孔完成后，由地质编录员及时对岩芯进行编录，分层记录不同土层和岩层的深 度，岩溶发育的情况以及地下水位的深度。钻孔过程中 ,监理工程师旁站记录地质变化 情况。 采用水泥砂浆对注浆套管进行固定。（3）注浆前注水试验：选取代表性孔进行注水试验，确定注浆前单位长度吸水量。（4）注浆： 在套管上安置盘混合器（法兰盘），调试注浆机，对管路进行试压、检查管路、接 头的连接、密封质量，接好压力表，作好注浆准备。 注水试验完成后，开始注浆。如遇岩溶通道、较大溶洞和裂隙处视情况充填中粗 砂、水泥砂浆等。如有岩溶发育但吸浆量少或不进浆时，先采用高压清水洗孔或钻机清 孔后疏通岩溶裂隙通道，再注浆。对溶洞内有充填物的注浆孔或者对注浆质量怀疑的注浆孔在注浆完成 12 小时后 采用钻机进行清孔再注浆，确保浆液已至溶洞下限或满足设计注浆量和注浆结束条件。（5）封孔： 注浆结束后，经质检工程师检查，通知监理工程师检查确认终孔条件。卸下法兰盘、拔出套管，回填M7.5水泥砂浆封孔，捣鼓密实，并作好孔口标记。（6）一般注浆孔钻进与注浆： 先导勘探孔施工完毕后，对一般注浆孔进行钻孔、注浆施工及封孔。（7）注浆效果检测： 注浆后通过物探、钻芯、水压试验法检测处理效果。 注水试验 在注水试验前，量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变 化幅度，注浆后试验的单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的35%，即可判定达到注 浆效果。 综合物探检测：遵循铁路工程物理勘探规程(TB10013-2004) 钻孔检查，检查孔数为5%,根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。3 材料机械设备人员配置3.1 材料及机械设备(1) 水泥选用P.O 32.5袋装普通硅酸盐水泥；(2) 水玻璃采用3843Be，模数2.43.0；(3) 砂采用中粗砂；(4) XY-100 地质钻机；(5) 工作压力为 2MPa 的注浆机；(6) 注浆管线采用屮36PVC管；(7) 注浆套管采用屮110无缝钢管；(8) 水泥浆拌制采用桶搅拌过滤灰团后流入储浆桶。3.2 人员配置序号名称人数工作内容1现场负责人1全面负责整个施工过程2技术负责人1负责现场施工技术3钻机机长1负责钻机操作，现场记录4钻机工人3协助机长进行钻机操作5注浆工人4进行洗孔和注浆工作6安全员1负责现场施工安全7丿页量员1负责现场施工质量8测量员3对注浆孔位进行放样和沉降观测.3浆液配比1) 纯水泥浆：水灰比 W/C=0.81.0；2) 水泥砂浆：水：水泥：砂=0.8： 1.0： 0.51.0；(3)双液(水玻璃与水泥浆混合液)：水玻璃：水泥浆(体积比)=820%。 浆液配合比按实际情况进行调整，遵循先稀后浓的原则，依吸浆情况逐步加浓浆液； 当连续注浆单孔超过 15 吨水泥不见升压或吸浆量下降时，采用提高浆液浓度或双液注 浆措施。4 施工注意事项4.1 施工前应向有关部门收集和调查地下设施、地下管线的具体位置。4.2 当地质钻孔发现岩溶较大,相临两孔可能连通时,注浆孔应跳孔施钻,不应全部 钻孔完后再注浆,以免孔位串浆,增加难度及清孔工作量。溶洞较大且填充较少时,应先 快速灌注中粗砂，再灌注水泥浆。4.3注浆钻孔孔位偏差不宜超过50cm,开钻前必须保证机身平稳。4.4 采取措施确保注浆连续进行,不得中途中断。4.5 注浆过程加强地面观测记录。在注浆区域埋设观测桩 ,在注浆前后观测其地表 沉降。一般应在线路中心、路基两侧路堤或路堑坡脚、以及坡脚外（或堑顶外）10m各 设一排观测桩，纵向间距一般不大于50m,过渡段范围及非均质地区应加密观测剖面。 施工期间必须每天进行地表变形监测，实测地表变形量，测量精度不大于1mm，并做好 详细记录，根据观测数据控制注浆压力，以免堑坡的稳定性或附近构筑物受影响，同时 监测数据应提交相关部门，以备路基沉降分析用。4.6 各孔注浆量根据具体地质情况有较大的差异，当连续注浆单孔超过 15 吨不见 升压时，应考虑提高浆液浓度。必要时间歇注浆。注浆量过大时，应提请有关四方会勘， 采取适当的工程措施进行处理。4.7 钻孔及注浆顺序为防止临孔串浆,增加处理难度,本次钻孔及注浆顺序原则为: 先钻探灌结合孔，后钻一般注浆孔； 无论探灌结合孔还是一般注浆孔，全部采用跳孔钻进； 一般注浆孔采用路基两侧向路基中心进行 边钻边灌4.8 注浆前作好注水试验并记录，根据钻孔的地质情况和注水试验的情况采用不同 的注浆浆液和措施。4.9 注浆过程中，作好记录，并专人巡视，避免注浆超出加固范围以及对环境的污 染。5. 质量控制要点及质量问题的预防措施5.1 质量控制要点5.1.1 孔位放样及测量施工现场通过测量复核场地平整标高，孔位放样采用控制桩引测出具体孔位的办法，保证孔位放样的偏差小于 50cm。5.1.2 钻机对位检查 钻机就位后,让钻头对准孔位中心,钻杆垂直度偏差不大于 1%后开钻，孔位偏差不大 于 0.5m ，确保成孔质量。5.1.3 钻孔深度控制钻孔深度按钻至基岩面以下 5 米，遇到溶洞，则钻孔至溶洞底板下 1m。 通过先导勘探孔对地质情况进行复核，当发现实际岩土界面与设计岩土界面高度不 一致时，按以下方法进行办理：（1）一般注浆孔当实际的岩土界面高于设计图岩土界面 3m 以上时，注浆孔入岩深度应比设计入岩 深度加深23m；其余情况按设计说明中入基岩56m办理。（2）探灌结合孔 当实际岩土界面比设计图的岩土界面上提差别大于 3m 时，注浆入岩深度加深 5m， 即达到岩土界面下 10m 才能注浆，总体以不超过设计深度为原则。5.1.4 注浆 （1）清孔：封孔砂浆凝固后，连接注浆机，泵压清水进行清孔，直到排浆管排出 清水后，完成清孔。（2）注浆：当注浆达到下列标准之一时，结束该孔注浆： 注浆孔口压力维持在 0.5MPa 左右，维持 10min。 冒浆点已出注浆范围外 35m 时。 未达结束条件处理：经检查达不到上述标准时，清孔后再次注浆。5.2 质量问题的预防措施 在岩溶注浆施工中，针对出现注浆孔始终达不到注浆结束条件时，通过分析形成的原因，制定出如下的预防措施：5.2.1在钻孔时，108mm钻头下钻至基岩以上0.5m后，再采用91mm钻头钻至设计 深度，将注浆套管施打至基岩顶面。保证注浆时套管不上浮。5.2.2 钻孔时采取跳孔施钻，边钻边灌，防止出现串孔现象。6 安全文明施工、环水保措施6.1 安全保证的主要措施6.1.1 施工现场设专职安全员 1 名，佩戴统一袖章和上岗证，配合工班长进行现场 指挥，防止出现安全事故。6.1.2 施工现场设置醒目的防护带，防止闲杂人等进入施工现场，确保施工的安全 顺利进行。6.2 环境保护措施6.2.1 对注浆孔注浆时，应按照操作规程的要求进行施工，减少浆液的浪费；对废 弃浆液必须按指定的地点进行排放，注意与周围水沟的畅通，确保与周围环境的协调统 一。6.2.2 严禁在施工现场焚烧废弃物和会产生有害有毒气体、烟尘、臭气的物品。6.2.3 施工过程中严禁将含有污染的物质或可见悬浮物的水排入河渠、水道。所有 机械废油回收利用或妥善处理，严禁随意泼倒。6.2.4 选择性能优良、噪音小的施工机械，对本工程使用的钻机、注浆机等机械要 进行定期保养维护，以减少因机械故障产生的附加噪声与振动。6.2.5 合理安排作业时间，目前天气炎热，避免施工人员中暑，根据天气的情况， 尽量安排温度较低的情况下进行施工。6.3 水土保持措施6.3.1 严格组织施工管理，开展文明施工，创标准化施工现场。施工前做到全员教 育，全面规划，合理布局。定期检查、监督本施工地段的各项水土保持工作的落实。6.3.2 建立健全水土保持体系，坚持“预防为主，综合防治，全面规划”原则，抓 住本工程水土保持工作重点，有针对性地采取措施，确保水源、植被不被污染和破坏。6.3.3 施工前对沿线水文、地质、植被情况进行调查，研究制定出可行的水土保持 方案以及详细的水土保持施工措施。6.3.4 加强施工机械管理，注重日常保养，防止油品存放和机械在使用、维修、停 放时油料泄漏、渗漏，污染水体。7 结束语岩溶注浆加固地基施工技术，已成为铁路客运专线岩溶地区地基加固的主要措施之 一，并被广泛推广使用。采用岩溶注浆加固的路基地段，经物探检测合格率为100%，达 到了设计要求的注浆效果。该技术设备简单，操作方便，而且工效快，为快速、高效、 优质地建设武广铁路客运专线提供了保证，有效地保证了客运专线路基施工质量。参考文献：1、新建武汉至广州客运专线第I标段施工图路基工点设计图2、新建武汉至广州客运专线乌花段施工图设计路基设计图集；3、客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准；4、客运专线铁路路基工程施工技术指南作者：夏渝珍 男2001年7月在三公司参加工作 现任助工望此论文能在中铁十一局集团工程技术论文集贵书中得到 发表。并希望相关人士在不尽之处给予指正、点评。此致！