運(yùn)營(yíng)鐵路上路基巖溶注漿施工工藝

運(yùn)營(yíng)鐵路上路基巖溶注漿施工工藝探討1、工程概況：xx線電化提速改造工程（xx段）D1K286+700~D1K297+780段路基。地質(zhì)上覆黏土，為軟塑及硬塑層，下伏弱風(fēng)化灰?guī)r，巖溶及裂隙發(fā)育，地質(zhì)情況復(fù)雜，該線開(kāi)通后，有少段路基出現(xiàn)塌陷。設(shè)計(jì)單位緊急出圖，采用巖溶注漿進(jìn)行地基的加固處理。為了真正的保證其加固地基的效果，對(duì)有關(guān)注漿設(shè)備、注漿材料、注漿工藝流程、各種注漿參數(shù)及在注漿過(guò)程中的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)控制、注漿前后的各項(xiàng)檢測(cè)對(duì)比，有很多的技術(shù)問(wèn)題需要在實(shí)踐中進(jìn)行不斷的總結(jié)與優(yōu)化。本文是在xx線電化提速改造工程巖溶注漿加固地基施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)總結(jié)形成。2、巖溶路基加固原則2.1加固設(shè)計(jì)原則為防止巖溶路基塌陷，采用鉆孔壓力注漿措施。通過(guò)注漿充填土洞和灰?guī)r頂部的溶洞、溶蝕裂隙，并加固土體，改善土體的工程性質(zhì)，切斷地表水與地下水、孔隙水與巖溶水之間的水力聯(lián)系，防止土體潛蝕的發(fā)生，從而防止地面塌陷。整治寬度為路肩至坡腳，路塹至側(cè)溝，當(dāng)坡腳（塹頂）外有明顯巖溶危及邊坡穩(wěn)定時(shí)，適當(dāng)加大整治范圍，整治措施主要為注漿加固。2.1.1巖溶整治以綜合考慮水的影響、覆蓋層厚度和物質(zhì)組成、地貌和巖溶發(fā)育程度的巖溶地面塌陷分析評(píng)分為依據(jù)，并充分考慮已經(jīng)塌陷地段、地下水在基巖面附近波動(dòng)情況和既有線運(yùn)營(yíng)情況等。對(duì)評(píng)分70分以下的不易塌陷地段一般不作處理；對(duì)評(píng)分在70～84之間的易塌陷區(qū)中線路附近抽取地下水等重點(diǎn)地段采取注漿加固，間距5～6m，其余地段本次不整治，可考慮二期整治；對(duì)評(píng)分85分以上的易塌陷區(qū)和評(píng)分90分以上的極易塌陷區(qū)一般注漿孔間距采用5m；對(duì)已經(jīng)發(fā)生塌陷地段和地下水位在基巖面附近波動(dòng)很大的地段注漿孔間距采用2.5m。2.1.2由于目前全線已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，鉆孔孔位根據(jù)路塹、不同高度路堤等情況布置在路肩、坡腳和填方邊坡中部，鉆孔采用斜鉆，考慮到目前施工鉆機(jī)現(xiàn)狀，傾斜角度一般情況下不宜超過(guò)20度。2.1.2.1對(duì)路塹段和H＜3m的填方地段，在兩側(cè)路肩布置兩排孔；2.1.2.2對(duì)3m≤H＜5m的填方地段，在兩側(cè)路肩和坡腳布置四排孔；2.1.2.3對(duì)H≥5m的填方地段，在兩側(cè)路肩和邊坡中部布置四排孔。2.1.3車站內(nèi)僅對(duì)正線進(jìn)行巖溶處理，對(duì)可以封鎖股道行車過(guò)渡的地段在正線兩側(cè)路肩附近鉆斜孔，對(duì)咽喉區(qū)等地段采取在線路外側(cè)大角度鉆斜孔跟管鉆進(jìn)的方法。2.1.4改建鐵路地段覆蓋土厚度小于30m時(shí)，完整基巖整治至基巖面以下2m深度；溶蝕破碎帶整治設(shè)計(jì)至基巖面以下5m深度；基巖面以下10m深度內(nèi)存在溶洞的地段，整治設(shè)計(jì)深度穿過(guò)溶洞進(jìn)入完整基巖不小于1m。2.1.5改建鐵路地段覆蓋層厚度大于30m的地段處理深度一般控制為30m。2.1.6對(duì)個(gè)別基巖裸露路塹地段，當(dāng)?shù)孛嬉韵?5m深度內(nèi)存在溶洞時(shí)，采取安全頂板厚度法判別，若頂板厚度達(dá)不到要求（完整頂板厚跨比不小于0.5，非完整頂板厚高比不小于5.0），則要采取鉆孔注漿至溶洞底板以下2m；一般情況下最大處理至路基面以下10m范圍。2.1.7開(kāi)口溶洞和溶洞頂板厚度較薄時(shí)，采取揭蓋回填漿砌片石處理。3、注漿施工工藝及設(shè)備施工操作按照：編制施工設(shè)計(jì)施工前準(zhǔn)備放孔定位鉆孔埋入注漿管制漿注漿封孔的結(jié)合程序進(jìn)行，并嚴(yán)格保護(hù)好環(huán)境。3.1施工設(shè)備成孔設(shè)備采用HXY-1型巖芯鉆機(jī)，注漿設(shè)備采用UBJ2型擠壓灰漿泵。全面施工之前必須進(jìn)行注漿試驗(yàn)，確定鉆孔機(jī)具和鉆進(jìn)方法、注漿壓力與注漿量、水灰比、擴(kuò)散半徑等參數(shù)。3.2鉆孔3.2.1注漿孔依據(jù)鉆孔布置表交錯(cuò)布置，具體施工時(shí)，視巖溶發(fā)育程度、施工場(chǎng)地等情況，孔位原則上可在2m內(nèi)調(diào)整。3.2.2在鉆孔過(guò)程中土層和巖溶發(fā)育破碎帶應(yīng)采用跟管干鉆，鉆至巖層后可采用飽和水鉆進(jìn)，水源困難地段可采用風(fēng)壓干鉆，嚴(yán)禁使用泥漿鉆、大水沖水鉆進(jìn)。3.2.3鉆孔傾斜度應(yīng)嚴(yán)格控制在1度以內(nèi)。3.2.4鉆孔終孔直徑不得小于91mm，鉆至設(shè)計(jì)深度后，埋入注漿管，管外孔口段用水泥漿加速凝劑凝固，待達(dá)到強(qiáng)度后，實(shí)施注漿。3.2.5鉆孔在平面上交錯(cuò)布布置，先施工路肩兩側(cè)的兩排孔，再施工坡腳的兩排孔，有利于通過(guò)注漿將地下水排出路基范圍，同時(shí)因接觸網(wǎng)即將通電，這確保工期要求，應(yīng)優(yōu)先施工完管段內(nèi)全部路肩孔；單排孔施工時(shí)，間距5m時(shí)按二序施工，間距2.5m時(shí)按三序施工，通過(guò)逐漸加密鉆孔可以促進(jìn)注漿的連續(xù)性，能夠逐序升高注漿壓力，有利于漿液的擴(kuò)散和提高漿液的密實(shí)性，同時(shí)減少鄰孔的串漿現(xiàn)象；1序孔為注漿兼勘探孔，應(yīng)根據(jù)1序孔施工中揭示的地層情況和施工情況對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；間距5m時(shí)如施工2序孔時(shí)發(fā)現(xiàn)漏漿嚴(yán)重（單位時(shí)間內(nèi)注漿量超過(guò)正常值一倍以上）的巖溶異常區(qū)域，應(yīng)及時(shí)與監(jiān)理與設(shè)計(jì)進(jìn)行聯(lián)系，對(duì)鉆孔進(jìn)行加密，在間距2.5m施工2序孔時(shí)，如發(fā)現(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)注漿量小于正常值的30%，可經(jīng)監(jiān)理與設(shè)計(jì)共同確認(rèn)，取消3序孔的施工。左側(cè)坡腳¤……

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……左側(cè)路肩

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……（注：¤第一序注漿孔；

第二序注漿孔；間距5米）圖1：二序施工，間距5m注漿孔平面布置圖右側(cè)路肩¤……☆……

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右側(cè)坡腳¤……☆……

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（注：¤第一序注漿孔；

第二序注漿孔；☆第三序注漿孔）圖2：三序施工，間距2.5m注漿孔平面布置圖3.3注漿注漿過(guò)程中時(shí)刻觀察壓力的變化和吸漿量的增減，隨時(shí)做好記錄，在漿液控制上，漿液的濃度由稀到濃，壓力由低到高，漿液凝膠時(shí)間由長(zhǎng)到短，這樣可以使?jié){液擴(kuò)散距離遠(yuǎn)，保證注漿質(zhì)量。在注漿壓力與吸漿量控制上，視具體情況作出相應(yīng)對(duì)策，一般情況下，當(dāng)注漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少時(shí)或吸漿量不變，壓力均勻升高時(shí)，注漿工作要持續(xù)下去不要改變漿液的水灰比。3.3.1純水泥漿液的攪拌時(shí)間，使用普通攪拌機(jī)時(shí)要求不少于3min；使用高速攪拌機(jī)時(shí)（轉(zhuǎn)速大于1200r/min），宜不少于30s；漿液溫度應(yīng)保持在5～40C之間；漿液在使用前應(yīng)過(guò)篩，自制備至用完的時(shí)間宜小于4h。3.3.2注漿壓力參數(shù)：在灰?guī)r中采用0.1~0.3Mpa，在巖土界面附近逐步加大至0.3~0.5Mpa最大1.5Mpa。鉆孔注漿遵循邊探邊灌，探灌結(jié)合的原則，徹底整治，不留隱患。3.3.3當(dāng)漿液擴(kuò)散過(guò)遠(yuǎn)深時(shí)（跑漿），應(yīng)采取措施：①灌注中粗砂，堵塞溶洞和溶蝕裂隙，縮小過(guò)水?dāng)嗝?，增加水流阻力；②灌濃漿；③加速凝劑雙液注漿；④降低壓力；⑤間歇定量灌漿，一般間歇時(shí)間為7~8h，一次的水泥用量為2~3t為宜。3.3.4對(duì)冒漿的處理，采用套管周圍表面封堵，加大漿液濃度，降低壓力等辦法；對(duì)串漿的處理采用直接封閉被串孔孔口，然后對(duì)注漿孔連續(xù)注漿，注漿結(jié)束后及時(shí)對(duì)串孔進(jìn)行掃孔，稍后再注；對(duì)吸漿量大，達(dá)不到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)的，采用限流或增加間歇時(shí)間注漿，向孔內(nèi)注入一些惰性材料等到辦法。3.3.5灌漿泵和孔口均應(yīng)安設(shè)壓力表，壓力表與管路之間應(yīng)設(shè)有隔漿裝置。3.3.6注漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷，應(yīng)及早采取處理措施，盡快恢復(fù)；若因故不能恢復(fù)應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后再恢復(fù)注漿。3.3.7出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，需間歇反復(fù)注漿。3.3.7.1注漿孔揭露較大的溶洞，自流注濃漿2m后，孔底仍沒(méi)有明顯抬升。3.3.7.2漿液漏失嚴(yán)重，一次連續(xù)注漿2m后，注漿速率不減或壓力不升高。3.3.7.3注漿壓力突然降低或速率突然升高。3.3.7.4注漿環(huán)境發(fā)生異常情況。3.8對(duì)串漿現(xiàn)象可根據(jù)具體情況采取延長(zhǎng)施工間隔時(shí)間、同時(shí)注漿或先封閉串漿孔，呆注漿孔完成后再清洗串漿孔后繼續(xù)鉆進(jìn)和注漿。3.9注漿終注條件：在注漿壓力表不小于0.2Mpa時(shí)，20min持續(xù)注漿量小于1L/min或10min持續(xù)注漿量小于0.4L/min。3.10封孔：全孔注漿完成后，采用一定的壓力和濃漿注漿封孔，待初凝幾天后，再對(duì)鉆孔上部空余部分壓入濃漿或水泥砂漿進(jìn)行回填。3.4質(zhì)量檢查3.4.1注漿施工結(jié)束后，為控制施工質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行注漿效果檢查，在成片注漿、初凝后在注漿孔間布置10%的質(zhì)量檢查孔，滿足下列條件之一，可認(rèn)為合格，否則應(yīng)重新補(bǔ)鉆孔注漿，直到滿足為止。3.4.1.1注漿前后巖層單位吸水率的比值大于10。3.4.1.2檢查孔巖芯可見(jiàn)多處水泥塊，基本填滿可見(jiàn)縫隙。3.4.1.3檢查孔的單位吃漿量不超過(guò)周圍2孔單位吃漿量平均值的30％。3.5封孔及施工過(guò)程對(duì)環(huán)境的控制保護(hù)封孔采用M7.5砂漿。注漿填充土洞、溶洞過(guò)程中往往影響當(dāng)?shù)鼐用裆?、生產(chǎn)用水，在施工中，進(jìn)行靈活處理。骨料上部與灰?guī)r頂部板通過(guò)雙液固結(jié)成一個(gè)整體，在受力一可以起樁注的作用。保證了路基底板的承載力，確保施工與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來(lái)。施工完畢后，注意保持地下水的自然狀態(tài)，在一定的范圍內(nèi)嚴(yán)禁開(kāi)采地下水，防止巖溶地下水流動(dòng)對(duì)漿體的沖刷。4、施工安全控制要點(diǎn)由于目前全線已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，因此要注意以下的控制要點(diǎn)：6.1施工機(jī)具限界控制：軌面1.1m及以上，距鋼軌頭外側(cè)水平距離不得少于2.2米；軌面1.1m以下，距鋼軌頭外側(cè)水平距離不得小于1.7m。電化開(kāi)通區(qū)段，施工機(jī)具材料垂直高度不得超過(guò)軌面以上3.7m，距接觸網(wǎng)導(dǎo)線距離必須大于2m以上。6.2施工材料堆放：臨時(shí)材料堆放符合《鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》第2.2條要求，禁止在運(yùn)行線路邊大量堆放施工材料，確需堆放時(shí)，必須堆放穩(wěn)固，高度不大于1m，且距線路鋼軌頭外側(cè)水平距離不得少于2.0m。6.3施工防護(hù)，防護(hù)員必須經(jīng)培訓(xùn)合格后持證上崗，防護(hù)用品齊全有效，加強(qiáng)設(shè)備上道前狀態(tài)檢查，各施工點(diǎn)必須在防護(hù)到位后方可開(kāi)始施工；根據(jù)施工情況，現(xiàn)場(chǎng)工地防護(hù)可以適當(dāng)增減，但必須每項(xiàng)施工都在防護(hù)員能夠防護(hù)的范圍內(nèi)；必須在就近的車站設(shè)置駐站防護(hù)，及時(shí)通報(bào)車次情況，并在施工出現(xiàn)緊急影響行車的情況時(shí)，能做好和車站的聯(lián)系協(xié)調(diào)，及時(shí)確保行車安全。6.4既有光電纜等設(shè)施的保護(hù)：為確保既有線光、電纜等設(shè)備的安全，施工時(shí)必須嚴(yán)格按照指揮部有關(guān)既有線施工相關(guān)要求，做好安全協(xié)議簽訂、設(shè)備徑路確認(rèn)等現(xiàn)場(chǎng)交底、現(xiàn)場(chǎng)施工保護(hù)等工作。6.5站場(chǎng)內(nèi)施工作業(yè)：影響行車的作業(yè)必須到車站值班室進(jìn)行登記后方可施工；道岔區(qū)段內(nèi)，必須有工、電等設(shè)備管理單位在場(chǎng)監(jiān)督配合后方可開(kāi)始施工，并做好開(kāi)工前的技術(shù)交底工作。鄰線來(lái)車時(shí)，本線必須暫時(shí)停止作業(yè)。加強(qiáng)作業(yè)人員的安全培訓(xùn)和教育，嚴(yán)禁隨意亂穿越股道或在其它股道上避車、隨意鉆爬車底、在車底上下傳遞工具材料等。6.6防止觸電傷害：現(xiàn)場(chǎng)接送電作業(yè)必須配備專職電工并持證上崗，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)配送電器線路規(guī)范管理，嚴(yán)禁隨意私拉亂接電器和線路；加強(qiáng)對(duì)電線的材料器具管理，防止電線老化等造成觸電事故；野外作業(yè)做好防雷等工作，雷暴雨等天氣要及時(shí)停工并到安全處躲避。5、施工注意事項(xiàng)7.1設(shè)計(jì)注漿范圍為根據(jù)巖溶普查初步確定的范圍，施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)探灌結(jié)合的原則邊探邊灌。7.2通過(guò)注漿前的壓水試驗(yàn)，調(diào)整材料配合比和注漿等工藝技術(shù)參數(shù)。7.3注漿孔應(yīng)跳孔施鉆，不應(yīng)全部鉆完后在注漿，以免孔位串漿，增加難度及清孔工作量，注漿孔施工，應(yīng)先兩側(cè)后中間，保證注漿質(zhì)量。7.4因地表既有建筑及地下管線的干擾，鉆孔孔位移動(dòng)不宜超過(guò)0.5m。7.5注漿過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)地面觀測(cè)資料（水平位移、地面沉陷、附近井泉變化等）。7.6注漿全過(guò)程應(yīng)做好地質(zhì)勘探孔的詳細(xì)地質(zhì)分析記錄（為鉆孔總數(shù)的20%）、成孔檢查記錄、注漿施工記錄等技術(shù)資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)記錄分析工作。7.7注漿過(guò)程應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)，及時(shí)清理漿液污染物。注漿結(jié)束后及時(shí)用75號(hào)水泥砂漿封孔。7.8施工時(shí)注意避免設(shè)備和人員侵限，確保行車安全。7.9鉆孔