铁路路基岩溶问题的整治施工及试验验证

铁路路基岩溶问题的整治施工及试验验证

刘 威

（中铁三局第二工程有限公司，河北 石家庄 050046）

摘 要：以渝黔铁路某岩溶路基地段为工程依托，根据岩溶特点和分布确定了岩溶路基整治方案，对整治对象、方法、范围、原则进行了深入剖析，并给出了针对易塌陷区和极易塌陷区的岩溶注浆施工方案。采用现场试验方法验证分析岩溶注浆效果，根据注浆前后的试验对比，说明了注浆方案取得了良好的整治效果，可以推行应用。

关键词：铁路；路基；岩溶整治；注浆配合比

1 工程概述

渝黔铁路某标段正线长约51km，其中路基长约18.5km，占线路全长36%。该铁路路基标段位处云贵高原地区典型的喀斯特区域，地下岩溶极其发育，而且大部分属于隐伏岩溶状态，具体表现为：溶洞、连通好的溶蚀破碎带，使得基岩与覆盖层接触界面附近形成了易塌陷区和极易塌陷区。目前设计院物探后出图的岩溶注浆整治路基21段共5879.2m。该铁路路基以路堑和填方路基为主要型式，路基的覆盖层是第四系粉质粘土，埋设基岩以为泥灰岩和灰岩为主，灰岩节理裂隙发育。整个路段地下水埋深均较大，是岩溶塌陷的主要外因。隐伏于路基的岩溶现象对于铁路的运营安全和稳定形成了极大威胁，严重情况下可能导致路基塌陷，存在极大的风险[1]。为了降低该风险，首先对重要岩溶区域进行集中整治施工，然后根据注浆整治方案，采用现场试验方法验证整治效果，保障路基安全。

2 岩溶路基整治施工方案

2.1 整治对象和方法

本路段路基工程的岩溶整治范围主要是易塌陷区和极易塌陷区地段，对于岩溶形态发育一般的地段，可以按照探灌结合的施工方法进行加固，这些岩溶地段的施工处置相对简单。根据岩溶的存在型式，主要分为覆盖性岩溶和裸露型岩溶。覆盖型岩溶的整治内容主要包括：①土石分界面处的渗漏性溶槽和溶隙等开口型岩溶；②对路基稳定具有极大威胁作用的覆盖性土洞；③容易引发地面塌陷的溶蚀破碎带，溶蚀破碎带一般垂直发育且连通性较好。裸露型岩溶类型较少，因此其整治内容主要包括：①渗漏性溶槽；②对路基稳定具有极大威胁作用的表面溶洞。

2.2 整治原则

（1）覆盖型岩溶。①斜坡地段溶洞和溶蚀破碎带：如果地表覆盖土的厚度不足20m，整治到基岩面以下5m处即可；如果基岩面以下10m的区域范围内仍然存在溶洞，则需要将整治面覆盖到溶洞底板；②覆盖层平均厚度不足2m，且溶槽不发育并具备彻底换填的区段，挖除换填，并按照裸露型岩溶的整治措施实施处理；③易塌陷和极易塌陷的覆盖型岩溶，采用钻孔注浆为主要整治方法。通过注浆的方式，充填溶洞、溶蚀裂隙、土石界面处的土洞，以此阻隔地表水渗入，防止岩溶地面塌陷。

（2）裸露型岩溶。为了防止地面塌陷和变形，消除地基基础的不均匀性，可以对零散的、规模小的浅埋溶槽和溶洞，进行挖除换填或者揭盖回填的方法加固处理。对于注浆深度需要达到基岩不小于5m，如果地面以下15 m的深度范围内还存在溶洞，则需要将注浆覆盖到洞底以下不小于1m。此外，对于溶洞顶板厚度大于15m的地段，其稳定和安全性较好，一般可以不进行整治。当溶洞跨度较大且顶板出现破碎情况时，可以采用安全顶板厚度法判别是否需要进行注浆整治。如果顶板厚度不满足如下要求：完整顶板厚跨比大于0.5，非完整顶板厚高比大于5.0，则需要采用钻孔注浆方式，且需要覆盖到溶洞底板以下2m，一般来说最大可以处理到路基面以下10m。

对于路堤和路堑的岩溶，其整治宽度和范围如下：路堤一般需要整治到坡脚以外2m范围；路堑一般需要整治到路堑侧沟平台处。

2.3 岩溶注浆施工方案

注浆是岩溶整治较为有效的方法[2]，以下针对易塌陷区和极易塌陷区设立岩溶注浆施工方案。

（1）易塌陷区。连续长度超过30m的岩溶易塌陷区，以7m间距沿中线实施Ⅰ序先导孔，密切关注先导孔的反馈信息，例如注浆量、岩溶发育状况、岩层特性等，根据这些反馈信息确定是否需要实施Ⅱ序孔注浆整治。如果需要开展Ⅱ序孔加密注浆，那么Ⅱ序孔的实施可以在Ⅰ序孔所形成的正方形中心进行内插加密，使得Ⅰ和Ⅱ序孔成间隔5m的菱形布置。如果支挡结构的基础也需要进行注浆加固时，则可以同时进行Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔的施工，以Ⅰ序为先导孔，在Ⅱ序孔中间内插Ⅲ序孔，相应的注浆孔孔距加密到间隔3.5m。注意到，Ⅰ序先导孔的施工需要开展取芯、编制钻孔柱状图等工作。

（2）极易塌陷区。可以同步开展Ⅰ、Ⅱ序列施工，且Ⅰ和Ⅱ序孔以间隔5m成菱形布设。在破碎带、塌陷、有溶洞、裂缝等岩溶密集发育区，或者有支挡工程区需要进行加密注浆处理时，可以同步实施Ⅲ序孔注浆，并与塌陷区处理方式一致：以Ⅰ序为先导孔，在Ⅱ序孔中间内插Ⅲ序孔，相应的注浆孔孔距加密到间隔3.5m。

3 岩溶整治试验验证

为保证施工质量，并为大面积的注浆处理施工提供施工参数，开展注浆效果试验验证。试验验证的目的不仅是检验注浆方案的加固效果，同时也是对注浆施工中的设备及工艺的合理性和适用性进行验证，同时也可以用于确定合理的施工参数如：入岩深度判断、注浆流量、注浆速度、泵浆压力等，这些参数是进行后续高效率高质量施工的关键。

3.1 注浆材料参数

为满足注浆浆液的强度和使用要求，多次配选，调试，拟选配比参数，再通过试验段施工情况适时调整、总结，确定岩溶注浆配合比参数如表1所示。

3.2 试验前钻孔效果

试验段为极易塌陷区，I、II序孔同时施工，再根据钻孔探明的地质情况明确是否进行III序孔施工。为进一步探明此段地质情况，更好的揭示岩溶发育情况，在I序孔中选取39孔作为探灌孔，先施工T序孔（I序孔中选取，间距14m），通过对钻孔留取地质芯样，核对地质情况，钻T序孔39个，揭示溶洞11个，钻孔见洞29.7%，仅观测：覆盖层为粘土，基岩为灰岩，岩溶发育，岩心破碎。通过判定，符合设计物探结果，此段为岩溶强烈发育区，极易塌陷，需进行III序孔施工。

表1 岩溶注浆配合比参数表

名称 参数单液浆水灰比 0.6∶1～1∶1水泥用量（kg/m3） 755～1081双液浆水灰比 0.6∶1～1∶1水泥用量（kg/m3） 378～540水玻璃（kg/m3） 417～695双液浆水灰比 0.6∶1～1∶1水泥用量（kg/m3） 743～1057水玻璃（kg/m3） 22～32

3.3 试验后成效检查

（1）钻芯检查。注浆检查孔按注浆孔的2%抽取钻孔，孔位由监理现场指定，第三方检测，本次钻芯取样检测12个孔，岩芯可见水泥结石体，基本填满可注缝隙，均满足设计要求。

（2）压水试验检测。对检查孔进行压水试验，如果试验所得单位长度吸水量小于注浆前吸水量的3%～5%，则认为达到了注浆效果。根据设计及监理要求，选取代表性钻孔进行压水试验检测，12个孔透水率范围值为5.21～9.76Lu，均满足设计要求。

（3）瞬态面波检测。根据钻孔资料和前期物探资料对比分析，本次选择面波点32个进行检测，目的在于探明注浆后的土体、岩体面波波速，查明注浆质量，检测结果均满足评判标准。

4 结束语

路基岩溶对铁路的运营安全具有加大隐患，需要在施工中引起足够重视并进行根治。文章结合渝黔铁路岩溶路基实况，根据工程背景和特点提出了岩溶整治方案，包含整治对象、治理方法、整治范围等，并给出了岩溶注浆施工方案。通过现场试验方法，对岩溶注浆加固后进行抽样试验检查，试验结果表明注浆效果很好，岩溶整治效果得到了验证。

参考文献：

[1]李彬峰.路基岩溶塌陷注浆整治施工工艺探讨[J].铁道工程学报,2003,20(2):23-6.

[2]李乐阳,董培壮.路基岩溶整治在铁路施工中的应用[J].建设机械技术与管理,2009,(5):85-7.

中图分类号：U213.1

文献标志码：A

文章编号：2096-2789（2017）02-0044-02

作者简介：刘威（1982-），男，湖南邵阳人，路桥工程师，研究方向：路桥施工。