陳海軍

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031)

六沾鐵路炎方至黑老灣區(qū)間典型巖溶病害整治

陳海軍

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都 610031)

巖溶病害對鐵路建設(shè)和運(yùn)營安全的威脅較大，合理的確定巖溶整治方案是確保鐵路建設(shè)和安全運(yùn)營的重要環(huán)節(jié),文章以六沾線炎方至黑老灣區(qū)間DK 433+700～DK 434+100段巖溶病害工點(diǎn)的治理為例,通過對本段巖溶原治理措施、運(yùn)營期間病害發(fā)生的過程、病害產(chǎn)生的原因的分析，采用分序搶險的設(shè)計理念，提出了在保證線路正常通車、安全運(yùn)營前提下的病害整治設(shè)計方案。此方案交付施工后，病害治理效果良好，可為類似工程實(shí)例提供參考。

巖溶； 病害； 搶險； 病害整治

1 前言

西部山地區(qū)域巖溶普遍較為發(fā)育，且本地區(qū)是未來鐵路發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域之一，眾多鐵路項(xiàng)目正處于建設(shè)或設(shè)計過程中，巖溶地質(zhì)對目前正在和陸續(xù)建設(shè)的鐵路項(xiàng)目影響較大。希望六沾鐵路炎方至黑老灣區(qū)間DK 433+700～DK 434+100段典型巖溶病害工點(diǎn)整治工程，能對后續(xù)的鐵路建設(shè)及類似工程有所幫助。

2 工程概況

2.1 地形地貌

本段工程屬溶蝕殘丘地貌，地面標(biāo)高2 060～2 080 m，相對高差20 m，地形平緩、起伏小，地表多為旱地或林地，基巖多呈石芽狀出露。路基以挖方通過，中心挖深0～7 m。老326國道于線路旁邊通過，交通方便。

2.2 地質(zhì)概況

測段位于云貴高原東部，屬巖溶峰叢谷地地貌，地層為石炭系、二疊系、泥盆系灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，基巖出露較差，測區(qū)大部被土層覆蓋，地表大部被墾為旱地。巖溶中等～強(qiáng)烈發(fā)育，以覆蓋型巖溶形態(tài)為主，地表溶蝕洼地、漏斗、落水洞、暗河、溶洞廣泛分布，地下水位變化幅度大且劇烈，常產(chǎn)生巖溶地面塌陷。沿線路塹巖溶情況如圖1所示。

DK 433+700～DK 434+100段路基巖溶整治地面塌陷預(yù)測分析評分為90分，評價分區(qū)為極易塌陷區(qū)。

圖1 施工期間的路塹巖溶塌陷

2.3 施工圖設(shè)計概況

根據(jù)施工圖設(shè)計原則，本段采取全斷面鉆孔注漿整治，孔間距3.5 m。

該段巖溶于2010年2月施工完畢，炎方至黑老灣區(qū)間于2010年6月底通車。

3 巖溶塌陷病害的特征及原因分析

3.1 現(xiàn)場塌陷情況

2010年8月25日，六沾鐵路的DK 433+900～DK 433+970段內(nèi)發(fā)現(xiàn)兩巖溶塌陷點(diǎn)。其中，DK 433+930右6.2 m處塌陷點(diǎn)深約1.2 m，向外側(cè)發(fā)展；DK 433+963右4.2 m處(右線)塌陷點(diǎn)道砟下陷約0.6 m，基底揭示為紅黏土。2011年1月23日，DK 433+872.5右側(cè)5 m處鋼軌下發(fā)現(xiàn)塌陷點(diǎn)，現(xiàn)場已回填。據(jù)工務(wù)部門匯報，塌陷為長1.4 m、寬1.1 m、深5.4 m的坑洞。 現(xiàn)場塌陷情況如圖2所示。

圖2 塌陷點(diǎn)

3.2 病害段地質(zhì)塌陷評價及物探資料分析

塌陷段落巖溶地面塌陷預(yù)測分析及塌陷點(diǎn)物探資料如表1、表2所示。

表1 塌陷段落巖溶地面塌陷預(yù)測分析表

表2 塌陷段落巖溶地面塌陷段物探表

由表1、表2可見，產(chǎn)生路基巖溶地面塌陷的災(zāi)害點(diǎn)均位于極易塌陷區(qū)，且災(zāi)害點(diǎn)對應(yīng)的物探資料均判釋發(fā)育有溶洞或溶蝕破碎帶。

3.3 路基巖溶設(shè)計情況

(1)3個塌陷點(diǎn)施工圖設(shè)計情況分析

經(jīng)施工咨詢圖核查，上述3個塌陷點(diǎn)周圍分布的溶洞設(shè)計均進(jìn)行了針對性的鉆孔注漿加固，注漿鉆孔位置與深度情況統(tǒng)計如表3～表5所示。

表3 DK 433+872.5塌陷點(diǎn)周圍注漿孔統(tǒng)計表

表4 DK 433+930塌陷點(diǎn)周圍注漿孔統(tǒng)計表

表5 DK 433+963塌陷點(diǎn)周圍注漿孔統(tǒng)計表

據(jù)表3～表5分析，該塌陷點(diǎn)及其附近施工圖設(shè)計情況符合審定的設(shè)計原則，塌陷點(diǎn)位于周圍注漿孔的有效擴(kuò)散范圍[1]內(nèi)，塌陷點(diǎn)周圍注漿孔最大孔深也滿足設(shè)計要求，地質(zhì)資料揭示溶蝕破碎帶發(fā)育，注漿段地層均有利于漿液的橫向擴(kuò)散，施工圖設(shè)計注漿孔布置、深度均滿足要求。

4 搶險工程Ⅰ期設(shè)計及施工

4.1 搶險工程Ⅰ期設(shè)計

鑒于巖溶病害地段已經(jīng)通車，雖塌陷點(diǎn)已經(jīng)由工務(wù)部門現(xiàn)場處理完畢，但該段為巖溶極易塌陷區(qū)，未知施工質(zhì)量的情況下，很有可能繼續(xù)塌陷并影響行車，故路基、地質(zhì)兩專業(yè)會審后決定先開展搶險工程I期設(shè)計，Ⅰ序孔兼具巖溶地質(zhì)勘驗(yàn)和應(yīng)急搶險兩功能。在線路通車無法通過物探探明基床底巖溶現(xiàn)狀的前提下，I序孔布置主要根據(jù)施工圖物探資料布置：首先，從DK 433+700開始，每隔15 m沿側(cè)溝底部中心布置一個直孔；其次，根據(jù)施工圖物探揭示的溶蝕帶和溶洞位置進(jìn)行加密，加密孔分為直孔和斜孔。布孔方式及斜孔橫斷面如圖3、圖4所示。

圖3 Ⅰ序注漿孔分布示意圖(m)

圖4 橫斷面斜孔示意圖

2011年2月，路基專業(yè)交付了《DK 433+700～DK 434+100段巖溶注漿搶險工程I期整治方案圖》。Ⅰ期方案圖在左線路肩外布置了28個直孔、7個斜孔，在右線路肩外布置了29個直孔、14個斜孔。隨后，建設(shè)指揮部會同設(shè)計、監(jiān)理、施工三方對六沾二線該段搶險設(shè)計I期圖進(jìn)行了專項(xiàng)技術(shù)交底。

4.2 搶險I期工程施工及分析

I期搶先施工期間監(jiān)理和建設(shè)方基本全程旁站驗(yàn)孔。2011年9月設(shè)計方收到鉆孔和注漿施工資料，并對資料進(jìn)行了分析，主要存在問題如下：

(1)巖溶注漿搶險I期整治所有78個孔的鉆孔巖芯(含空溶洞、半充填溶洞、充填溶洞和溶蝕破碎帶)均未見有混凝土塊和水泥結(jié)石體跡象。

(2)鉆孔揭示共有12孔存在溶洞，高度1.0～6.5 m，其中無充填空洞7個、充填溶洞4個、半充填溶洞1個，鉆孔距離前期巖溶整治注漿孔2～3.5 m；15孔揭示溶蝕破碎帶，厚0～7.8 m，巖芯破碎～極破碎。

發(fā)生塌陷的3個陷孔位置距離最近的注漿孔中心距僅1.6 m、1.9 m、1.7 m，結(jié)合搶險施工Ⅰ期鉆孔巖芯揭示情況和注漿資料分析，本段原注漿施工效果沒有達(dá)到設(shè)計要求。

5 搶險工程Ⅱ期設(shè)計方案比選

5.1 搶險工程Ⅱ期設(shè)計方案

根據(jù)Ⅰ期搶險施工揭示的地質(zhì)和既有巖溶施工情況，路基專業(yè)對本段巖溶Ⅱ期搶險設(shè)計提出以下幾種比選方案。

方案1：對DK 433+700～DK 434+100段路塹范圍線下巖溶采用兩側(cè)側(cè)溝內(nèi)斜孔注漿的方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，加固斷面如圖5所示。

圖5 雙側(cè)斜孔補(bǔ)強(qiáng)加固示意圖

方案2：對DK 433+700～DK 434+100段路塹范圍內(nèi)線下巖溶采取全斷面直孔注漿的方式重新進(jìn)行整治(須要點(diǎn)施工)，加固斷面如圖6所示。

圖6 要點(diǎn)整治加固示意圖

方案3：對DK 433+700～DK 434+100段路塹范圍內(nèi)線下巖溶按照原施工圖對本段進(jìn)行重新整治，并以DK 431+900～DK 434+500 段既有鐵路作為臨時施工便線。加固斷面同圖6所示。

5.2 方案比選

方案1：對運(yùn)營影響較小，但路基中部存在較大空白區(qū)域無法有效整治；方案2：必須要點(diǎn)封鎖施工，為保證施工，時間不能小于4 h，對運(yùn)營影響較大，且在線間施工存在安全隱患、污染道砟等問題；方案3：除利用既有鐵路作便線外，新線還需拆除鋼軌和道砟。本方案投資較大，但能夠?qū)Ρ径螏r溶地基工點(diǎn)進(jìn)行徹底整治。

2011年9月，設(shè)計方以公文函的形式將上述方案報至鐵路局建管處和項(xiàng)目建設(shè)指揮部，請業(yè)主單位選定方案。

6 搶險工程Ⅱ期設(shè)計

6.1 搶險工程設(shè)計

根據(jù)建指復(fù)函，路基專業(yè)采用方案1進(jìn)行巖溶II期搶險設(shè)計。

根據(jù)I序應(yīng)急搶險孔揭示的地質(zhì)現(xiàn)狀，在兩側(cè)側(cè)溝內(nèi)交錯布置不同角度的斜孔，單側(cè)注漿孔間距為1.5 m或2 m，如圖7所示。設(shè)計角度大于等于45°的斜孔均需采用φ90 mm的鋼花管跟管鉆進(jìn)并留管注漿，斜孔與斷面位置關(guān)系如圖8所示。

圖7 II期搶險設(shè)計布孔方式示意圖(m)

圖8 搶險設(shè)計代表性斷面圖

斜孔注漿深度至基巖面以下不小于5 m(斜向)。若加固范圍內(nèi)存在溶洞，采用安全頂板厚度法進(jìn)行判別，要求完整頂板厚跨比不小于0.5[4]，非完整頂板厚高比不小于5[4]，若頂板厚度達(dá)不到要求，則需鉆孔注漿至溶洞底板以下2 m。搶險工程施工質(zhì)量檢測執(zhí)行規(guī)范[1，7]的相關(guān)規(guī)定。

6.2 主要施工注意事項(xiàng)

(1)搶險設(shè)計注漿孔施工必須間隔兩孔施作，且需與臨近的I序孔進(jìn)行比對，以驗(yàn)證地基溶蝕滲漏情況并對注漿效果進(jìn)行對比分析。

(2)鉆孔注漿施工應(yīng)貫徹"探灌結(jié)合"的原則[1]。施工中如鉆孔揭示有串珠狀溶洞、直徑大于2 m空溶洞等巖溶異常發(fā)育段落,應(yīng)及時報請設(shè)計現(xiàn)場核實(shí)，必要時采取加密鉆孔等手段，摸清隱伏巖溶分布情況和發(fā)育特征，并做好施工記錄。

(3)本段為既有線路塹段巖溶施工，需設(shè)專人對既有線道床進(jìn)行監(jiān)測。施工過程中，如發(fā)現(xiàn)既有線道床范圍內(nèi)有翻漿冒泥、道床變形等情況應(yīng)立即停止施工，并立即上報相關(guān)單位，觀測期持續(xù)至施工結(jié)束一年后。

(4)注漿過程中須配置自動流量實(shí)時采集系統(tǒng)，注意控制壓力[6]并加強(qiáng)巡視，避免污染環(huán)境(如水源、農(nóng)田、道砟),發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即采用相應(yīng)措施。

7 結(jié)束語

本段巖溶路塹通車后連續(xù)發(fā)生塌陷事故，經(jīng)Ⅰ序孔勘探驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)有施工質(zhì)量問題，結(jié)合原設(shè)計施工圖及Ⅰ序孔施工揭示資料，再進(jìn)行搶險工程Ⅱ期整治設(shè)計。本次巖溶病害整治工程施工完畢至今已歷時2年，經(jīng)過2個雨季，目前未觀察到地表塌陷或路塹基床變形、開裂或翻漿冒泥等病害，從結(jié)果來看，整治措施較為恰當(dāng)。就本工點(diǎn)而言，從施工圖設(shè)計至發(fā)生病害再到病害整治，施工質(zhì)量控制不力應(yīng)是病害事故的主要原因。

[1] TB 10106-2010 鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程[S]. TB 10106-2010 Code for design on special subgrade of railway[S].

[2] TB 10035-2006 鐵路特殊路基設(shè)計規(guī)范[S]. TB 10035-2006 Code for Design on Special Subgrade of Railway[S].

[3] TB 10001-2005 鐵路路基設(shè)計規(guī)范[S]. TB 10001-2005 Code for Design on Subgrade of Railway[S].

[4] TB 10027-2012 鐵路工程不良地質(zhì)勘查規(guī)程[S]. TB 10001-2005 Code for Unfavorable Geological Condition Investigation of Railway Engineering[S].

[5] TB 10202-2002 鐵路路基施工規(guī)范[S]. TB 10202-2002 Code for Subgrade Construction of Railway[S].

[6] TB 10302-2009 鐵路路基工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S]. TB 10302-2009 Safety Technical Regulations for Railway Subgrade Engineering， 2009.

[7] TB 10414-2003 鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S]. TB 10414-2003 Standard for Constructional Quality Acceptance of Railway Subgrade Engineering， 2003．

Discussion on Treatment of Typical Karst Disease in Yanfang-Heilaowan Section on Liupanshui-Zhanyi Railway

CHEN Haijun

(China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd., Chengdu 610031, China)

Karst disease greatly threatens the railway construction and operation security. The proper treatment scheme of karst disease ensures the railway construction and safe operation. The paper takes the treatment of karst disease in section DK 433+700～DK 434+100 in Yanfang-Heilaowan section on Liupanshui-Zhanyi railway of as example，the original treatment measures, disease generating process and cause during operation, with the design concept of dealing with emergency in order adopted, the disease treatment design scheme under the condition of ensuring normal traffic and safe operation is put forward, which is proved to be of good disease treatment effect in the condition, providing a reference for the similar projects.

karst； disease； deal with emergency； disease treatment

2015-06-05

陳海軍(1980-)，男，高級工程師。

1674—8247(2016)01—0052—04

U455.49

B