浅谈岩溶注浆路基施工技术

湖南交通科技　第３７卷第２期　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．２　２０１１年６月　ＨＵＮＡＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｊｔｌｎ．２０１１　文章编号：１００８—８４４Ｘ（２０１　１）０２—００３４・０３　浅谈岩溶注浆路基施工技术　陈临安　（湖南省风大高速公路建设开发有限公司，湖南凤凰４１６２００）　摘要：针对山区高速公路路基施工中经常遇到岩溶发育、地质情况复杂的不利地质环　境，结合凤大高速公路工程实际，从岩溶区路基施工方案的选择、施工处理的实施及效果等方　面，探讨了公路中常见的岩溶处理方法及施工要点。　关键词：高速公路；岩溶路基；注浆施工　中图分类号：Ｕ　４１６．１　文献标识码：Ｂ　随着经济的发展，我国公路里程的增加，路网密　势西高东低，海拔５００～１　０００　ｍ。区内地貌形态以　度也越来越大，高速公路建设过程中经过岩溶等不　岩溶山地地貌为主。按成因、形态划分，全线大部分　良地质区域无法回避。由于岩溶区工程地质情况错　路线穿越的地貌类型为溶蚀构造石丘洼地谷地地　综复杂，因为不同的岩溶地质，其处治方法各异，一　貌，起点一带，地貌类型为砂页岩低山丘陵。溶蚀构　旦处理不好，将直接影响到工程的质量、安全及高速　造石丘洼地谷地主要由中上寒武统灰岩白云岩组　公路的使用品质，轻则造成经济损失，延误工期，重　成，标高６００—８００　ｍ。相对高差一般５０—１００　ｍ。　则在施工及运营过程中造成重大的人员伤亡。因　有漏斗、溶蚀洼地、干谷、塌陷及正在消失的小河和　此，迫切需要一套行之有效方案来指导岩溶区路基　流量很大的岩溶泉分布；地下形态常发育成暗河、大　的施工。笔者结合凤大高速公路岩溶区路基施工处　型的溶洞、落水洞等隐伏性的，对工程形成极大威胁　理的部分经验，总结了一套比较合理的岩溶区路基　的不良地质体，其处理工程量极大。岩溶对路基工　施工技术，为岩溶地区的溶洞处理积累工程经验。　程造成的危害性是多方面的，主要有：岩溶水浸泡路　ｌ　工程概况　基；岩溶顶板坍塌造成路基沉陷；因溶蚀作用降低地　基强度等，其中以路基沉陷最为常见，危害性也最　凤大高速公路建设项目地处云贵高原边缘，地　大。本段岩溶路基分布情况见表１。　表１本段岩溶路基分布情况　ｋ３＋３７０：该溶洞走向为ｋ３＋３７０左５　ｍ一右　ｋ４＋１４０：该处存在１处充填型岩溶漏斗，深约　５　ｍ（埋深约４～９．３　ｍ），指向左线ｋ３＋３７５一ｋ３＋　１８　ｎｌ，充填物为可塑状粉质黏土，填方路基段，设计　３９０处（埋深约２４～３４　ｍ），有部分粘性土混碎石充　方案：采用注浆固结加固处理。　填物。设计处理方案：开挖溶洞后边坡外露部分采　ｋ７＋０４０：ｋ７＋０３５一ｋ７＋０４５有一岩溶体斜穿　用片石填塞、浆砌片石封闭；路基下隐伏部分采用注　路基，埋深约６～２０　ｍ，粘土填充，开挖后顶板厚度　浆固结处理。　局部小于２　ｌｑｌ＇，设计方案：开挖至路床后，采用注浆　收稿日期：２０１１—０４—２０　作者简介：陈临安（１９７８一），女，工程师，主要从事公路桥梁施工管理。　２期　固结加固处理。　陈临安：浅谈岩溶注浆路基施工技术　施工用水采用就近利用水源。　５）人员及设备安排。　①施工人员安排见表２。　②机械设备安排见表３。　３５　ｋ７＋４７０：该处右侧路基占压一处岩溶漏斗，岩　溶体延伸至地面以下ｌ２—１６　ｍ，管道内有粘土填　充，填方路基段，设计方案：采用注浆固结加固处理。　设计采用低压注浆（注浆压力０．３～０．４　ＭＰａ）　处理，即用Ｍ７．５砂浆灌注充填洞穴。注浆孔孔径　为１１０　ｍｍ，注浆管选用西８９　ｎｌｌｎ无缝钢管，灌注浆　液采用水泥砂浆（水：水泥：砂＝０．６：１．０：１．Ｏ），注　浆采用低压（注浆压力０．３—０．４　ＭＰａ）间歇定量或　循环式灌注，间歇时间可控制在７～８　ｈ。　③主要测量仪器汇总表见表４。　表２施工人员安排　２　灌浆加固机理　灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通　过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体　的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌人一定水灰　比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，　钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破　负责指挥协调各工序施工操作，控制注浆加固质量、进度　负责成孔作业　负责水泥砂浆的制浆搅拌　负责注浆机的操作，统计材料用量、记录泵送注浆时间　坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发　生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。　另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和　浆液的渗透，浆液在地层中形成方向各异、厚薄不一　的片状、条状、团块状浆体，纵横交错的浆脉随着其　凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接　触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱　体。这种桩柱体与压密的地基土形成复合地基，相　互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。　负责整套设备的安装和维修、安全使用　负责固结套管，清洗输料管道，现场环境卫生等杂活　负责施工记录兼质量检查工作　３　施工准备　１）测量准备。对已探明的溶洞位置进行放样，　确定处理范围及孔位等情况。　２）试验准备。浆材采用设计要求的水泥砂浆，　水：水泥：砂＝０．６：１．０：１．０。　３）材料准备：　表４主要测量仪器汇总　序号　仪器名称　规格及型号　数量　类别　１　２　全站仪　拓普康ＣＰＴ一９００　１台　钢尺　５　ｍ、３０　ｍ　测量仪器　①水泥。注浆用水泥采用普通硅酸盐水泥，水　泥强度等级为３２．５级，水泥不超过出厂Ｅｔ期３个　月，受潮、结块者不得使用，水泥的各项指标符合国　家标准，并附有出厂报告。　各１把　测量仪器　４施工方案　４．１岩溶处理方案　②砂。采用质地坚硬的机制砂或天然砂，粒径　不宜大于２．５　Ｈｕｎ，细度模数不大于２．０。　本项工程所需主要材料数量为：水泥２　１７５　ｔ，　砂８　０００　１１１　。　根据地质钻探资料本段岩溶处理方案如下：　１）路基底或路基附近规模较小的岩溶泉，将泉　水口处铺砌采用渗沟、涵洞等方法将水导出。　２）深而小的溶洞采用盖板跨越，对洞径小、顶　板薄或岩层破碎的溶洞采用爆破顶板后用片石回填　后，可注浆进行加固。　３）路基范围内的地表塌陷（土洞），在不影响　４）施工现场准备。施工便道已拉通，施工场地　已平整以利人员设备安置，施工用电采用自备发电　机组自行解决用电问题。　３６　湖南交通科技　３７卷　地下水排泄通道时，采用回填夯实，并在地表整平后　铺设土工格栅。　４）溶洞埋置较深，洞顶板较薄时，采用钻孔注　浆加固。　４．２钻孔注浆施工方法及注意事项　４．２．１注浆孔布置　管，用水泥纯浆将注浆孔全部堵塞好。　７）统计好注浆施工中的各项数据，做好施工记　录，出现与设计有出人情况及时上报，一个区域的注　浆作业完成后，清理好现场，搞好环境卫生。安全转　移设备到下一个施工区域，进行下一步的施工作业。　单孔注浆结束标准：①控制孔口压力，孔口终　压为０．３～０．４　ＭＰａ，并根据孔口附近出现冒浆、串　浆时可以结束灌浆；②达到设计灌浆压力，吸浆量　按设计要求及施工规范要求进行逐个注浆孔的　定位，当地表、地下有障碍物时，根据实际情况适当　移动孔位，移动后的孔间距不得超过０．５　ｍ。　４．２．２成孔注浆工艺　溶洞压浆工艺流程见图ｌ。　１）注浆钻孔开孔直径为　１ｌＯ　ｍｍ，钻至完整　基岩土层下０．５—１　ｍ后，下入　８９　ｍｍ套管护壁。　每个注浆钻孔至少测斜一次，终孔孔斜要求不超过　２％。　２）注水试验：观察和记录土层、基岩钻进时的　孔口返水和排渣情况视为注水试验，可综合判定该　孔的可注情况；同时按孔数的１０％均匀选定注水　孔，验证地层并严格按要求进行注水试验，以确定注　浆段的单位长度吸水量和浆液配方、配合比和泵压　等参数。　３）采用跳孔施钻，施工时首先在两侧进行注　浆，然后再在中线进行；在两侧进行注浆时，也必须　采用间隔注浆的方法，以提高注浆效果。禁止全部　钻完后再注浆。当溶洞多层时，采用自上而下的注　浆顺序，即先灌上部第一层的的溶洞，然后灌下一层　的溶洞，尽量避免浆液串冒。止浆采用似法兰盘简　易止浆法或止浆塞、套管等方法止浆。　４）为增加浆液的和易性和水泥砂浆的早期强　度，可在浆液中掺人适量的减水剂和早强剂，若遇空　的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，吃浆量较大时，视　具体情况可加入粗骨料并采用间歇注浆。当溶洞内　充填物为亚粘土时，注浆方式为劈裂注浆；当充填物　为砂砾、碎石时，注浆方式为压密注浆。当溶洞为半　充填或无充填时，先填碎石，然后再注浆。　５）注浆时采用浆液浓度先稀后稠的方法，注浆　开始时要定时观测泵的吸浆量和泵压，记录注浆过　程发生的各种现象，收集原始数据，并根据实际情况　调整注浆量和浆液浓度，注浆过程中若出现地表裂　隙大量跑浆时，应采用间歇式注浆，或减少泵量及采　取统一充填裂隙的措施，阻止浆液从地面大量流失。　６）结束注浆后及时清理设备、管道，拔出注浆　小于５　Ｌ／ｍｉｎ，并稳定２０　ｍｉｎ视为结束。对因发生　孔口管内／外冒浆而非正常结束的注浆孔，应视其原　因，在附近重做或结合检查孔补注浆。　钻机就位　钻孔　配制注浆液ｔ－－　Ｉ注水压水试验　埋设注浆管　注浆　止浆封孔　图１溶洞压浆工艺流程图　５　处理效果　在处理过程中，监理工程师对施工过程的每一　道工序都进行了全程监理，涵盖材料的进场、消耗、　钻探、注浆以及混凝土的搅拌等各个流程。同时，还　对施工的质量进行了严格的抽查：对于岩溶注浆，　每个施工阶段完工之后，都布置了检查孔对钻孔取　芯的质量进行检查。结果显示，溶蚀裂隙和溶洞全　部被块状或短柱状的水泥结石所充填，从而有效地　堵塞了土体运移的通道；从注浆前后的钻探循环水　量对比中也发现，注浆前的孔钻漏水和孔口返水现　象也得以解决。通过注水试验，可以发现，岩层单位　长度吸水率大幅下降，满足设计要求，效果良好。　６　结诸　总之，对于路基岩溶病害的治理，文章中提出的　分析及治理方法还需要在实际的运用中不断地总　结，以提高其适用性。这其中的关键是掌握岩溶发　育特征的前提下，怎样结合路基的基础形式把己经　成熟的各种分析方法及地基处理技术合理的运用。