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        鐵路路基巖溶整治的施工工藝及實(shí)踐探索

        2016-08-02 11:56:56伍尚前南廣鐵路有限責(zé)任公司廣西南寧530022
        中國(guó)房地產(chǎn)業(yè) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:溶洞高速鐵路巖溶

        文/ 伍尚前 南廣鐵路有限責(zé)任公司 廣西南寧 530022

        鐵路路基巖溶整治的施工工藝及實(shí)踐探索

        文/ 伍尚前 南廣鐵路有限責(zé)任公司 廣西南寧 530022

        隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)高速鐵路得到快速發(fā)展。作為一項(xiàng)相對(duì)成熟的地基加固整治技術(shù),巖溶注漿技術(shù)對(duì)于巖溶路基加固具有重要的作用。本文將以我國(guó)某客運(yùn)專線鐵路工程為例,來(lái)探討路基巖溶整治的施工工藝。

        路基巖溶;整治;施工工藝

        一、工程概況

        正在建設(shè)的一條標(biāo)準(zhǔn)較高的省際高速鐵路,其設(shè)計(jì)時(shí)速為350km,全線采用無(wú)砟軌道。先期開(kāi)工段全長(zhǎng)45.38km,其中 337+771.43~338+365.77段為松軟土巖溶路基,上覆軟塑、硬塑狀黏土,覆蓋層厚7~34m,下伏白云質(zhì)灰?guī)r,巖溶發(fā)育,鉆探揭示發(fā)育的溶洞直徑多為0.6~8.8m,并且填充著許多黏土和碎石。巖溶地下水的來(lái)源主要是基巖裂隙水和孔隙潛水,深2.5~16.3m,受季節(jié)影響明顯。由于在雨季該地段地下水位較淺,雨水在通過(guò)谷溝或巖溶裂隙等進(jìn)行排泄時(shí),部分地段的地下水會(huì)從地表流出,而在旱季該地段的地下水位比較深。

        二、整治設(shè)計(jì)

        由于受氣候的影響,再加上該段路基的地下水處于巖土交界面,在真空抽吸和侵蝕等作用下,極易發(fā)生由于路基下方土洞的出現(xiàn)而引發(fā)路基塌陷等問(wèn)題[1]。此外,由于路基下方基巖巖溶發(fā)育,分布著較多的溶洞,如果不對(duì)溶洞進(jìn)行有效的整治,就會(huì)對(duì)鐵路的安全行駛造成一定的隱患。而注漿加固法不僅能夠?qū)r溶水和上層滯水阻隔在巖溶裂隙與巖土界面之外,還能夠填充溶洞,提高路基強(qiáng)度,控制路基整體沉降[2]。因此,在該段巖溶路基整治中,可采用壓力注漿和梅花孔位布置的方式進(jìn)行加固。其中,軟塑土段的排距和孔間距為1.5m,巖溶段的排距和孔間距為5m。為了解巖溶與黏土的軟硬情況,要先選取鉆孔數(shù)20%作為先導(dǎo)勘探孔,巖土界面以下6m為巖溶加固深度,土層帷幕厚3m。溶洞底板下1m為對(duì)溶洞加固的深度,再將惰性材料漿液嵌入基巖0.5m。在進(jìn)入硬塑土層1m處進(jìn)行注漿加固處理,將3根鋼筋支架放入下界面到平基巖面的注漿孔中,并用 混凝土進(jìn)行回填密實(shí)。最后,要用鉆孔檢測(cè)、物探檢測(cè)和沉降觀測(cè)等方法對(duì)注漿的質(zhì)量和效果進(jìn)行檢查。

        三、施工方法

        (一)對(duì)溶洞的整治

        在通過(guò)先導(dǎo)孔探明溶洞發(fā)育情況的前提下,對(duì)于溶洞的整治可采取以下辦法:

        第一,對(duì)于輕微溶蝕溶洞可采用單液注漿法。一方面,對(duì)于溶洞內(nèi)有軟塑和松散等填充物的情況,可直接進(jìn)行注漿固結(jié)。另一方面,對(duì)于溶洞內(nèi)無(wú)填充物或者填充物不滿的情況,為擠密和填筑溶洞,可在漿液中加入適當(dāng)?shù)闹写稚啊?/p>

        第二,對(duì)于一般溶洞,單液注漿法或雙液注漿法都可以使用。在使用鉆機(jī)鉆至溶洞地下1.0m時(shí),可采用單液注漿法,在漿液中添加適當(dāng)?shù)闹写稚皩?duì)溶洞進(jìn)行填筑。如果注漿流量大于其所設(shè)計(jì)量的1.5倍,就要采用雙液注漿法。

        第三,對(duì)于復(fù)雜溶洞的整治,要采取雙液注漿法。在使用雙液注漿法之前,要用鉆機(jī)鉆到溶洞地下1.0m,確保溶洞能夠被水泥個(gè)中粗砂灰漿等填滿。如果溶洞的裂隙較大或注漿孔地下水位較高,要適當(dāng)調(diào)整漿液的濃度,確保溶洞裂隙能夠被漿液填滿,并且使地下裂隙封閉。

        (二)注漿施工機(jī)具和技術(shù)指標(biāo)參數(shù)

        在這一鐵路建設(shè)施工過(guò)程中,注漿施工所使用的水泥為32.5級(jí)硅酸鹽水泥,所采用的機(jī)械如下表所示[3]。一般情況下,采用純水泥漿液對(duì)巖石裂縫或溶洞等進(jìn)行填充或補(bǔ)強(qiáng)。但是,對(duì)于裂隙較大的巖石或溶洞進(jìn)行填充時(shí),要根據(jù)其具體實(shí)際情況,先填充溶蝕腔體,再進(jìn)行注漿,其施工水泥漿液的參數(shù)為水:水泥:砂= (0.8~1.0):1.0:1.0。通常情況下,水灰比的控制范圍為0.8~1.0,而在實(shí)體工程中,大多采用0.8的水灰比。為滿足施工需要,要根據(jù)漿液滲透系數(shù)、漿液粘度和結(jié)石強(qiáng)度等控制漿液的攪拌時(shí)間,其最佳攪拌時(shí)間為30s。此外,在這一注漿施工工程中,對(duì)水玻璃和水泥漿液的參照比為水:水泥:水玻璃=(0.8~1.0):1:(0.08~0.20)。其中,水玻璃用量是水泥量的8%~20%,水玻璃美度為38°~43°。施工中采用加入緩凝集的方法使其攪拌時(shí)間控制在5min~30min之間,能夠有效控制水玻璃和水泥的反應(yīng)速度,提高漿液在巖溶或溶洞內(nèi)的滲透力。在選用注漿壓力方面,0.6~0.8 是對(duì)于一般巖溶來(lái)講的,而0.1~0.3 是對(duì)于極發(fā)育巖溶來(lái)設(shè)的。但是,在巖土界面附近進(jìn)行注漿時(shí),其注漿壓力不能超過(guò)0.8~1.0 ,結(jié)束注漿時(shí)間以發(fā)現(xiàn)3~5m以外出現(xiàn)冒漿點(diǎn)為準(zhǔn)。在這一工程的最后階段,如果在巖土界面3m以內(nèi)出現(xiàn)冒漿點(diǎn),就要立即采取降低注漿壓力等方法進(jìn)行整治。

        施工機(jī)械表

        (三)施工工藝

        第一,在鉆孔控制方面。為使其孔樁的偏差不超過(guò)50mm,施工人員要依據(jù)布孔設(shè)計(jì),正確使用鋼尺,采用坐標(biāo)的方法準(zhǔn)確定位孔位并進(jìn)行鉆孔作業(yè);采用錘球法控制鉆機(jī)垂直度;采用循環(huán)水分節(jié)進(jìn)行鉆孔。為有效控制入深度,在進(jìn)行先導(dǎo)勘探鉆孔時(shí),要將所取出的每一節(jié)芯樣與每一節(jié)具體的地質(zhì)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行比對(duì)。

        第二,在注漿施工方面。要遵循一定的注漿順序,采用分段前進(jìn)和先鉆孔后注漿的方法,將被串漿孔同時(shí)注漿或封堵[4]。如果在注漿點(diǎn)3m以內(nèi)有冒漿情況發(fā)生,就要采用開(kāi)挖填堵等方法對(duì)冒漿點(diǎn)進(jìn)行整治。對(duì)于沒(méi)有達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的注漿,要在清理注漿孔的基礎(chǔ)上再次進(jìn)行注漿作業(yè),直至其達(dá)到注漿標(biāo)準(zhǔn)。

        四、效果檢驗(yàn)

        (一)對(duì)鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證

        其一,可通過(guò)鉆孔巖芯漿液的填充情況來(lái)判定注漿的質(zhì)量和效果,若巖溶地段的芯樣為柱狀水泥塊,則說(shuō)明巖溶地段的注漿效果明顯。其二,可采用注水試驗(yàn)的方法對(duì)注漿效果進(jìn)行驗(yàn)證,若在注漿后,對(duì)5%的總孔數(shù)進(jìn)行注水試驗(yàn)時(shí),其壓力上升明顯,并且鉆孔單位長(zhǎng)度的吸水量是注漿前的1%~2%,則說(shuō)明注漿效果顯著。

        (二)進(jìn)行物探檢測(cè)

        首先,在淺層土硬塑土層進(jìn)行注漿時(shí),由于其含水量小、凝固速度比較快,其所形成的灰樁極易提高注漿區(qū)的整體電阻率。因此,在進(jìn)行物探檢測(cè)時(shí),若注漿區(qū)的電阻在50~140Ω·M之間,而無(wú)注漿區(qū)的電阻率在50~120Ω·M之間,則說(shuō)明其注漿效果明顯。其次,由于軟塑土層的含水量比較高,在進(jìn)行注漿時(shí),其整體電阻率會(huì)降低。因此,在進(jìn)行物探檢測(cè)時(shí),若在該軟塑土層進(jìn)行注漿時(shí)其整體電阻降低,則說(shuō)明其注漿效果明顯。最后,在對(duì)注漿區(qū)基巖面下6m進(jìn)行物探檢測(cè)時(shí),如果其電阻率絕對(duì)值小于120Ω·M,并且其等值線呈水平近似平行分布;而在20m高程以下區(qū)域,其電阻率絕對(duì)值大于200Ω·M,并且其等值線呈水平層狀分布,則說(shuō)明注漿效果明顯。

        (三)進(jìn)行沉降觀測(cè)

        通過(guò)在路基填筑過(guò)程中埋設(shè)剖面觀測(cè)管、中心沉降板、和層次沉降觀測(cè)管等對(duì)路基巖溶進(jìn)行沉降觀測(cè),若填筑后期比前期沉降幅度小且不明顯,則說(shuō)明注漿效果明顯。

        結(jié)語(yǔ):

        在對(duì)鐵路路基巖溶進(jìn)行整治時(shí),要充分考慮巖溶的發(fā)育情況、巖溶裂隙的大小、溶洞的大小及其本身的填充情況等,采取適當(dāng)?shù)淖{方法,選擇合適的注漿液和注漿壓力,保證注漿效果,同時(shí)需考慮兼具經(jīng)濟(jì)性、合理性。

        [1]侯錚.高速鐵路路基巖溶整治處理[J].科技信息,2012,(09):306-307.

        [2]葛曙興.高速鐵路巖溶路基段施工處治技術(shù)總結(jié)[J].高速鐵路技術(shù),2011,(05):66-68.

        [3]岳志華.高速鐵路巖溶路基施工技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù),2011,(S1):128-130+132.

        [4]楊永海.高速鐵路路基巖溶注漿施工技術(shù)淺析[J].四川水泥,2015,(12):335+133.

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