鄭 偉

0 引言

巖溶地質(zhì)現(xiàn)象一直是人們研究的對(duì)象,目前對(duì)其發(fā)育過(guò)程及形態(tài)特征已經(jīng)有一定的認(rèn)識(shí)。路基中的巖溶一直是路基長(zhǎng)期穩(wěn)定的重大隱患,因其具有隱蔽性的特點(diǎn),詳細(xì)勘察也很難對(duì)其發(fā)育規(guī)模有很準(zhǔn)確的把握,這樣,施工開(kāi)挖時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)意想不到的巖溶發(fā)育狀況,施工進(jìn)程與路基穩(wěn)定性就會(huì)受到影響,路基巖溶病害的調(diào)查治理也就迫在眉睫;而且調(diào)查與治理的時(shí)間與空間條件具有特殊性。

1 工程概況

在某鐵路線增建二線工程中,在DK1230+170～DK1230+305標(biāo)段,施工中揭露了大量的巖溶現(xiàn)象,路面下、路塹中揭露了大型的溶洞及地下暗河,給施工帶來(lái)極大的難度,路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定也受到嚴(yán)重威脅。在這種情況下,快速、準(zhǔn)確的查明巖溶發(fā)育情況,提出并實(shí)施治理方案是非常緊迫的。

2 巖溶的調(diào)查

2.1 資料的收集

相關(guān)的資料主要來(lái)源于該段線路的詳細(xì)勘察報(bào)告。主要包括以下信息:

1)自然地理。

2)區(qū)域地質(zhì)及構(gòu)造。

3)地層巖性。

2.2 地表測(cè)繪及巖溶調(diào)查

地表測(cè)繪主要完成了以下任務(wù):

地下水出露點(diǎn)的位置及其水量季節(jié)變化調(diào)查;場(chǎng)區(qū)內(nèi)所出露的兩種巖石的產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育情況以及接觸關(guān)系;巖溶調(diào)查主要是:溶洞的位置、形態(tài)、深度;地下暗河測(cè)繪(延伸方向、頂板穩(wěn)定性、裂隙)。將上述信息綜合在一起,再結(jié)合上述的工作成果,可以初步推斷出,巖溶的發(fā)育方向與巖層的走向基本一致,這對(duì)物探探測(cè)剖面的布置有重要的指導(dǎo)意義。

2.3 物探工作的布置

根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況,決定采用高密度電阻率法,探測(cè)剖面與巖層走向大致垂直,間隔20 m～30 m。

3 鉆孔設(shè)計(jì)與注漿量計(jì)算

3.1 巖溶的工程地質(zhì)概況

根據(jù)物探的成果,在 DK1230+235～DK1230+250和DK1230+275～DK1230+293路段存在溶洞,溶洞高分別為3 m和3.5 m,其發(fā)育特征見(jiàn)表1。

表1 溶洞發(fā)育特征

3.2 鉆孔的設(shè)計(jì)原則

1)鉆孔必須鉆入基巖(灰?guī)r)面以下,以巖溶發(fā)育標(biāo)高作為設(shè)計(jì)孔深的依據(jù),原則上鉆孔要遇到巖溶通道。

2)鉆孔在土石界面以下灰?guī)r段不少于5 m,未遇巖溶通道應(yīng)加深2 m～3 m。

3)根據(jù)相關(guān)資料,在巖溶路基病害處理中垂直鉆孔的注漿效果較好。

3.3 注漿量計(jì)算

注漿量計(jì)算常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法、工程地質(zhì)比擬法、漿液均勻擴(kuò)散的單孔注漿計(jì)算法三種方法。鑒于巖溶的不均一性,本文重點(diǎn)介紹整體計(jì)算法,計(jì)算公式為:

其中,Q為注漿折合水泥重量,t;V為巖溶注漿體積,m3,V=A×L×η,A為注漿控制面積,m2,L為注漿段長(zhǎng)度,m,η為巖溶率或土層裂隙率;β為巖溶中水泥結(jié)石充填系數(shù),按水平帷幕考慮,空洞β=1,充填溶洞β=0.7～0.2;α為漿液損失系數(shù),1.1～1.2;m為水泥結(jié)石率,指1 t水泥制成水泥漿后結(jié)石的體積為0.6～ 0.9。

1)對(duì)于 DK1230+235～DK1230+250路段溶洞:注漿控制面積 A=線路長(zhǎng)度×注漿寬度(B)=(250-235)×23.8=357;注漿段長(zhǎng)度L=(26.5-23.5)+0.5+1=4.5 m;巖溶率η=0.2;漿液損失系數(shù)α=1.1;漿液充填系數(shù) β=0.6;水泥結(jié)石率 m=0.7。

2)對(duì)于 DK1230+293～DK1230+275路段溶洞:注漿控制面積 A=線路長(zhǎng)度×注漿寬度(B)=(293-275)×23.8=428.4;注漿段長(zhǎng)度L=(27.5-24)+0.5+1=5 m;巖溶率η=0.2;漿液損失系數(shù)α=1.1;漿液充填系數(shù) β=0.6;水泥結(jié)石率 m=0.7。

3.4 灌漿孔的布置

一般地,漿液在土洞和溶洞里的擴(kuò)散半徑可按其凈空的一半計(jì)算?？紤]到各注漿孔漿液結(jié)石有效的搭接,注漿工程孔距多采用1.5倍～1.7倍漿液擴(kuò)散半徑進(jìn)行布置。

3.5 注漿壓力的計(jì)算

其中,p為灌漿壓力,MPa;p0為表面地段允許的壓力,MPa;m為灌漿段頂板在巖石中每加深1 m,所允許增加的壓力值,MPa;D為灌漿頂板以上巖石厚度,m。參數(shù)的選擇參考表2。

表2 p0及 m值選用表

結(jié)合本工程,參照表2,選用在第Ⅲ類巖石中,采用自上而下的灌漿方法。

4 結(jié)語(yǔ)

1)本文通過(guò)對(duì)巖溶水發(fā)育特征的認(rèn)識(shí),結(jié)合路基巖溶病害幾種常見(jiàn)類型,對(duì)路基巖溶病害的本質(zhì)進(jìn)行了歸納,這對(duì)路基巖溶病害的治理有重要的指導(dǎo)意義。2)針對(duì)路基巖溶病害調(diào)查的特點(diǎn),在研究各種常用調(diào)查方法之后,結(jié)合許多工程實(shí)踐,提出了一套綜合調(diào)查方法,即:資料收集—地質(zhì)測(cè)繪—工程物探—工程鉆探—綜合分析及評(píng)價(jià)。該工作方法在實(shí)際的路基巖溶調(diào)查應(yīng)用中取得了好的效果。3)通過(guò)對(duì)檢索文獻(xiàn)中相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),并結(jié)合工程實(shí)踐,對(duì)注漿工藝、注漿鉆孔設(shè)計(jì)、注漿量的計(jì)算進(jìn)行了探討;巖溶路基不均勻沉降的治理,則要結(jié)合路基設(shè)計(jì)標(biāo)高、路基影響深度、路基持力層來(lái)綜合考慮,針對(duì)不同地質(zhì)條件采取相應(yīng)的處理措施,以滿足沉降要求。

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