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阶段性研究成果课题名称：路基岩溶综合处理技术承担单位：中铁十局集团第三建设有限公司课题负责人：雷岗路基岩溶综合处理技术1、内容摘要云桂铁路云南段岩溶路基分布非常广，几乎所有的路基都需要进行岩溶处理，其中我分部负责施工的路基岩溶处理段落总长2300米。我公司在以前多年的路基岩溶处理技术经验的基础上科学组织，合理安排，在施工管理制度、施工工序、施工安全及施工过程控制上下功夫，并借助当前其他线路路基岩溶处理技术方面好的做法、好的经验，总结建立了一整套比较完整、适用性强的施工技术。2、工程概述云桂线云南段岩溶路基主要分布在二标、三标、四标、五标、六标、七标及八标共7个标段中，岩溶路基整治总长度45571.148m，极易发生塌陷的地段长度1898.05m，易发生塌陷的地段长度40444.74m，不易发生塌陷的地段长度3228.358m。云桂四标四分部管段里程位于文山州丘北县境内，里程范围为DK502+450～DK514+140，管段全长11.69km。DK506+000～DK510+900段路基工程位于珠琳～普者黑区间，按速度目标值200km/h预留250km/h，客货共线设计。DK506+000～DK510+900段路基里程内包含干龙潭双线特大桥、天星双线特大桥及天星1#隧道,因而，路基被分为四段，其中岩溶路基，整治段落：DK506+240～DK506+340,长100m；DK507+097.345～DK507+326.303，长228.958m；DK508+852.98～DK509+030，长177.02m；DK509+154.5～DK509+600,长445.5m；DK509+800～DK510+900，长1100m。根据岩溶地面塌陷影响因素经行综合分析，岩溶发育存在岩溶地面塌陷的条件，需经行路基基底岩溶整治。具体路基岩溶地面塌陷预测分析评价见下表：序号起讫里程段落长度（m）评价分析1DK507+127.54～DK509+326.303198.763易塌区2DK508+884.09～DK509+030145.65易塌区3DK509+150～DK509+600450易塌区4DK509+800～DK510+9001100易塌区本段岩溶路基均属于易塌陷地段，覆盖层以红黏土为主，层厚5～25m不等，岩层以灰岩为主，少数地段夹页岩、砂岩等，弱风化，溶蚀裂隙发育，平均见洞率在10%左右。溶洞以空溶洞为主，少数填充粘土。3.总体施工组织安排3.1施工组织机构及职责分工为保证优质、高效地完成本段路基岩溶整治工程，在工程管理上，按照架子队管理模式组织施工。人员分工如下：表3.1架子队人员分工情况表序号职务主要责任备注1队长负责施工中进度、质量、安全等协调工作2技术负责人负责施工中技术管理工作及技术交底3技术员负责施工中技术交底及检查落实4安全员负责施工中安全工作5质检员负责质量检测工作6试验员负责施工中试验检测工作7材料员负责材料物资供应及报检工作8领工员负责施工中机械调配及现场施工工作9工班长负责施工中现场施工工作3.2资源配置3.2.1劳动力计划为满足专业化施工要求及工期安排，我分别投入作业人员45人。详见表3.2.1劳动力配备表。表3.2.1劳动力配备表序号施工队伍技术工人普工合计1岩溶整治施工队伍405253.2.2主要施工机械设备主要机械设备见表3.2.2：主要施工机械设备计划配置表。表3.2.2主要施工机械设备计划配置表序号设备名称（类别、型号、厂家）型号数量用途1钻机XY-150E型20台成孔2搅拌式注浆桶SS-4002台搅拌贮备浆液3液压注浆泵BW150/1.52台压注浆液4流动自动记录仪SPQ-8502台显示注浆5压力表1.6MPA2个显示注浆压力6发电机15KW2台发电7水泵20-40立方10台供水所有计量仪器需经过标定以后方能投入现场使用。3.2.3施工用电及用水沿线水源选用干龙潭大桥左侧水库水以及老坡隧道出口引水，检测均满足路基施工用水，路基管段内以拉设电线，埋设电杆，用于保证岩溶整治中机械设备供电；油料采用油罐车供给，储油库备存。3.2.4临时排水岩溶路基施工前，现场应开挖临时排水沟。临时排水沟位于路基两侧红线范围内，宽50cm，深50cm。在高程变化较大的段落，应设置引水沟，确保施工场地排水通畅。3.2.5水泥存放库本路基岩溶整治采用现场拌制水泥浆，现场水泥集中存放于水泥存放库中。水泥房建设必须采用石棉瓦或彩钢瓦进行搭建，做到规范统一。计划在DK506+300、DK507+100、DK510+800线路右线搭建水泥存放库，每个水泥库占地面积30平方，可存储水泥100t，作为临时存放水泥处。水泥基本上保持水泥房里存量不小于10t。4.施工工艺流程岩溶路基整治施工工艺流程见岩溶路基整治工艺流程图施工准备机台平整土层跟管钻进岩层钻进设计深度钻孔冲洗检查合格孔口管封孔与护孔注浆终注条件屏浆与封孔图4.1岩溶路基整治工艺流程图5.施工工艺及方法5.1孔位布置依据岩溶整治施工设计图，易塌陷区钻孔注浆分二序（Ⅰ、Ⅱ）进行；极易塌陷区钻孔注浆分三序（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）进行。Ⅰ序孔间距7m，在整治宽度内按正方形均布；Ⅱ序孔在Ⅰ序孔正方形中心位置内插加密，Ⅰ、Ⅱ序孔形成菱形布置，Ⅰ序与Ⅱ序孔间距离为5m，Ⅲ序孔在Ⅰ、Ⅱ序孔菱形中心内插加密，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔形成正方形布置，加密后的孔间距离为3.5m。注浆加固边界线Ⅱ序注浆孔Ⅲ序注浆孔3.53.5DⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡ注浆加固边界线右线中心线左线中心线ⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅡⅡ5.0Ⅰ序注浆孔极易塌陷区易塌陷区图5.1注浆孔布置示意图5.2制浆1.水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥水，水灰比采用稀浆、浓浆两种配合比。稀浆初步选定1.0水灰比，浓浆初步选定0.8水灰比，根据不同注浆孔具体情况，适当调整注浆水灰比。2.制浆材料必须按规定的浆液配比计量，计量误差应小于5%。3.各类浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。4.纯水泥浆液的搅拌时间，使用高速搅拌机时应大于30s；使用普通搅拌机时应大于3min。浆液使用前应过筛，浆液自制备至用完的时间不宜大于4h。5.3钻孔与冲洗1.注浆钻孔宜采用回旋钻进，也可采用冲击式或冲击回旋钻进，钻至设计深度后应加强钻孔冲洗。2.注浆孔位与设计孔位偏差值不大于10cm，孔深应符合设计规定。实际孔位、孔深应有记录。钻孔位置依据平面图施放,孔位偏差不大于10cm。当因避让管、线等客观原因需对孔位进行调整，且距离大于50cm时，需报设计、监理单位核准。3.对设计明确为探灌孔的注浆钻孔应按勘探孔技术要求施钻，作好钻探岩芯记录和描述。4.覆盖层中钻孔采用跟管钻进，直径不得小于130mm。基岩段终孔直径不得小于91mm。5.终孔前须进行成孔冲洗。对冲洗时返水的钻孔，以冲洗液变清为结束条件。对溶洞、溶蚀破碎带发育、冲洗时不返水的钻孔，要求流量不小于泵送额定流量的80%，冲洗时间不少于10min。6.对地质条件复杂，岩溶强烈发育、岩溶通道充填物遇水性能恶化的地段，应通过现场试验冲洗方法和工艺要求。5.4封孔5.4.1封孔技术要求岩溶注浆主要针对岩溶通道、土洞等充填加固处理，注浆过程中特殊情况多样，施工中可据钻探地质情况确定适宜的封孔方法和工艺。为应对各种特殊情况的处理，原则上优先采用孔口管动态阻塞法。处理对钻探过程中及冲洗后仍能返水的钻孔，孔口采用浓水泥浆或水泥砂浆一次性封闭。当钻探揭示有溶洞发育、溶蚀破碎且漏水严重时，采用孔口管动态阻塞法。孔口管直径为110mm，当覆盖层为黏性土且厚度小于4m时，封孔深度至基岩面；当覆盖层厚度大于4m时，封孔深度不小于4m，孔口管护孔段应至土石界面，地表4m以下孔口管设置为花管。终孔与验收时间间隔不宜过长，以免垮孔等不利情况发生。终孔验收后应及时进行封孔作业，封孔水泥浆（或水泥砂浆）终凝后进行注浆作业。3.3.2新型封孔技术的研究由于目前岩溶处理封孔措施没有相应的技术规范及技术要求，以往在施工时仅以水泥袋或杂物封堵后灌注水泥浆液，往往或因封孔措施不当造成其封孔处出现间隙，致使在人力向预留孔上段灌浆时其水泥浆液反而沿间隙渗流至预留孔下段处，又或因封孔处厚度达不到设计要求或封孔处质量达不到要求，而导致注浆时注浆效果不好，从而时常发生漏浆或漏压的情况，不但整体操作费时费力，其结果反而还使其施工质量无法得到和好的保证，从而给实际施工人员带来极大的困扰。新型封孔技术采用包括注浆管以及固定于注浆管上的封堵盘10，所述封堵盘10在待封堵孔轴线方向投影直径等于或大于待封堵孔直径设置，封堵盘10于注浆管上安置处于待封堵孔预计封堵深度处。图2封堵盘10图3固定部20所述封孔定位装置还包括用于固定封堵盘10于注浆管上的固定部20，所述封堵盘10为圆盘状且其直径等于或大于待封堵孔直径设置，如图2、3所示。封堵盘10沿其轴线同轴布置贯穿盘体的通孔部11，所述通孔部11与注浆管外壁间构成紧密孔轴配合：所述封堵盘10为橡胶垫圈，所述封堵盘10直径大于待封堵孔直径且其通孔部11直径吻合注浆管外径布置；所述固定部20包括用于箍紧注浆管的箍紧卡圈21，所述箍紧卡圈21沿其外周顺延向上呈托撑状布置有托撑臂22，所述托撑臂22与位于其上方的封堵盘10下端部构成固接配合，实际使用时，可根据实际场地待封堵孔直径来选用合适盘径的封堵盘10，并将其穿设于注浆管也即上述PVC管上，通过计算封堵处深度来通过固定部20固定封堵盘10于PVC管的适合高度处；此时上述结构的固定状态如图4所示，封堵盘10处于固定部20上方处。这样，一方面通过上述封堵盘10来实现人力灌浆封孔时对于该水泥浆液的托撑能力，以防止浆液渗流至待封堵孔下方空腔内而造成施工质量不稳定；另一方面，固定部20用于卡住注浆管并支撑上部来自封堵盘10上的整体荷载，以确保封堵盘10不至于因水泥浆液的持续灌注及自然沉降的重力而发生滑塌现象。图4新型封孔装置5.5芯样留取按照设计要求，对I期工程中的先导探灌孔进行取芯并留取岩芯照片，岩芯照片能够准确的反映该孔位的地质情况。管段内的覆盖层为红黏土，具有一定的弱膨胀性，在留取岩芯时，土层及岩层的位置应根据实时钻孔深度加以确定，要求土层每次回旋钻进深度不超过1.5m，岩层不超过1m，避免回旋钻进深度过长导致岩芯留取不准确。岩芯按照5m一箱进行装箱，分整体及每箱留取岩芯照片。5.6注浆1.以纯水泥浆为主的单液注浆材料，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6:1～1:1。开始注浆时采用稀浆灌注，当灌入量较大时可据情况采用浓一级的浆液灌注。并根据不同注浆孔具体情况适当调整水灰比。2.注浆压力=孔口压力表读数，一般为0.2～0.4Mpa，终注压力0.3～0.5Mpa。3.终注条件为：在终注压力下连续注浆10min的注入率不大于5L/min时，可终止注浆。终止注浆时应进行屏浆处理。4.注浆量由注浆段岩溶裂隙率、注浆半径和充填、漏失情况确定。5.对土洞、空溶洞或半充填溶洞，应高压冲填砂、碎石后再进行注浆处理。6.对溶蚀裂隙发育、连通性好、漏液严重时，注浆时可掺入一定量的粉煤灰，粉煤灰掺入量为水泥重量的20%～50%。7.特殊情况处理(1)注浆必须连续进行，若因故中断，应找出注浆中断原因，尽快采取处理措施，及早恢复。(2)注浆过程中应分序施工。如出现串浆现象，应对串浆孔同时进行注浆处理。(3)注浆过程中如有冒浆、绕塞返浆等现象发生，应暂停注浆，尽快采取处理措施，处理完后立即恢复注浆。(4)对垮孔严重的溶蚀破碎带、充填粗粒土的溶洞等实施跟管钻进极为困难的注浆钻孔，可采用自上而下注浆法复钻施工，严禁使用泥浆等影响注浆加固效果的方法护壁钻进。(5)如浆液漏失严重，局部使用双液注浆堵漏时，应先据试验确定水玻璃与浆液体积比，水玻璃浓度35～40Be′,模数2.4～3.4。(6)当采用冲填砂、碎石或掺入其他填充物处理后注浆量仍然较大时，可采用间歇注浆处理。8