注浆技术在整治岩溶路基病害中的应用

第２１卷第３期　资源环境与工程　Ｖｏ１．２１，Ｎｏ，３　２００７年６月　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｕｎｅ，，２００７　注浆技术在整治岩溶路基病害中的应用　李　杰　（铁道第四勘察设计院地路处，湖北武汉４３００６３）　摘要：通过工程实例，从方案设计、施工、检测等三个方面简要介绍了注浆技术在浙赣线Ｋ３１１＋８７５～Ｋ３１２＋　８７１岩溶路基病害整治中的应用。方案设计主要包括浆液扩散半径、浆液配合比、注浆压力的确定及注浆量的计　算；施工主要从施工顺序、施工工艺、注浆过程中的异常情况、处理措施及特殊孔注浆等几个方面进行阐述；　检测注浆效果的主要方法包括钻探取芯、压水试验、物探面波检测。　关键词：注浆技术；岩溶；路基病害；检测方法；应用　中图分类号：Ｕ２１３，１　４；Ｕ２１６，４１　７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—１２１１（２００７）０３—０３１８—０５　１　工程概述　以上两种类型的含水层有较密切的水力联系，在　本工点第四系孔隙潜水层直接覆盖在岩溶裂隙含水层　浙赣线Ｋ３１１＋８７５～Ｋ３１２＋８７１段位于浙江省西　之上，两者互为补给。注浆孔施钻中循环孔的变化情　部的江山市上铺一贺村之间，西端与贺村车站相连，该　况也可说明这一点。在施钻直孔时有８１孔漏水，斜孔　工点为路堤及路堑。下行线（左线）路堤于１９９３年建　有３９孔漏水。　成通车，上行线（右线）路堤于１９８９年建成，１９９５年再　勘测调查到的４个塌陷坑处在Ｋ３１１＋８６０～Ｋ３１２　次进行技术改造。该段线间距４．０～６．５　ｍ，工点距　＋７５０之间，离线路最远的４００　ｍ处为第４号塌陷坑，　３０５国道３００　ｍ左右。由于工点过长，路堑处交通相　最近的３号塌陷坑处在上行线上，这４个塌陷坑均处　对便利，而路堤处运输较为不便，需二次转运材料。施　在交通要道上，如１号、２号两塌陷坑均处在三峰水泥　工用水也较为困难。　厂运输较为繁忙的小型公路上，４号塌陷坑位于贺　该段线路处在金衢向斜盆地之中，为典型的覆盖　村一江山主要公路上（贺兰公路），特别是３号塌陷坑　型岩溶区。表层以第四系冲积、坡积残积粘土为主，棕　１９９９年５月１７　１３发生于Ｋ３１２＋０４２上行线线路中　红色、棕黄色，软塑～硬塑，夹碎石约１５％～２０％，厚５．７　心，塌陷坑呈坛形，上部直径０．８　ｍ，下部直径２　ｍ，坑　～２４．１　ｍ（河漫滩地段厚１～５　ｍ），为孔隙性潜水含水　深１．５～３．５　ＩＴＩ，内有积水，同时调查还发现该镇居民　层；下伏石炭系中统灰岩，灰一灰白色，岩溶裂隙发育，　生活及工业用水主要取自地下水。从以上调查结果不　溶洞多被充填，充填物多为粘土、砂粘土，棕红色、棕黄　难看出，该处的岩溶路基塌陷与地面上车辆的振动有　色，软一硬塑，夹少量碎石，局部为流塑状，少数为空溶　密切的联系，由于车辆长期振动，加快了覆盖在灰岩上　洞或空土洞。该地区受华夏式构造体系的控制和绍　的细粒土被地下水侵蚀而形成塌陷。如果不尽快整　兴一江山大断裂带的影响，岩层破碎，裂隙发育，为岩溶　治，将直接危害行车安全，造成不可估量的损失。　发育创造了条件。注浆孔施钻中揭示的地层情况表明，　该段的岩溶较为发育，施钻的４２９孔中，有２６８孔见溶　２方案设计　洞，占钻孔总数的６２．４７％，线溶率最大的达９８．６％。　２．１注浆原理　测区内与路基塌陷有关的含水层，主要有第四系　浆液由注浆孔注入岩层或土层后，首先充填岩层　孔隙水和岩溶裂隙水两种类型：　中空溶洞或裂隙和土层中的空洞，同时会在孔周围产　（１）第四系孔隙潜水分布较普遍，含水层主要是　生一定的泡体，随着注浆量的增加，泡体不断增大扩　粘土夹碎石，厚７～２５　ｍ；河漫滩阶地卵石层的渗透性　散，使土体的孔隙逐渐减小，堵塞岩溶洞穴，截断渗透　不均，水动态不稳定。　水流，提高地基土的力学强度和抗变形能力。从而达　（２）岩溶裂隙水的富水程度主要是受构造和岩溶　到加固路基的目的。　裂隙发育程度的影响，断裂带及岩溶裂隙发育地段水量　２．２注浆参数的确定　丰富、稳定，所以该含水层在不同地带的富水程度不均。　（１）浆液扩散半径的确定　注浆扩散半径　是　收稿日期：２００６—１１一ｌＯ；改回日期：２００７—０２一Ｏ１　作者简介：李杰（１９７１一），男，工程师，岩土工程专业，从事铁路地质路基勘测、设计及施工。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｊｉｅｄｓｍ＠１６３．ｔｏｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　一李杰：注浆技术在整治岩溶路基病害中的应用　３１９　个非常重要的参数，它对注浆工程的质量及工程造　３．２施工工艺　依据中国有色金属工业总公司和中华人民共和国　价有着非常重要的影响，若选用的半径不符合工程实　Ｊ２１１＿－９、　际情况，必然影响注浆效果，达不到预期的目的。本工　冶金工业部标准《注浆技术规程》（ＹＳ点浆液的扩散半径根据Ｍａａｇ（１９３８）首先推导出的渗　透公式确定。　Ｃ■—＝———一　ＹＢＪ４４＿－９２），本次注浆采用自下而上注浆方式，即一　次成孔达设计孔深后，下套管至岩层顶部适当位置，向　岩层注浆，岩层注浆达设计要求后，闭浆３０　ｍｉｎ，拔岩　层套管，然后对上部土层进行注浆，达到土层设计压力　Ｒ：３／３—ｋｐ—ｒｏｔ　式中：　——土的渗透系数（ｃｍ／ｓ）；Ｐ——注浆压力　（ｋｇ／ｃｍ　）；ｒ０——注浆管半径（ｃｍ）；ｔ——注浆时间　要求后，闭浆３０　ｍｉｎ后方可终孔，终孔后及时封孔。　详见注浆施工流程图（见图１）。　（ｓ）；　——土的孔隙率；　一浆液粘土对水的粘度比，　般取０．１～０．３。　经计算及经验，确定此工点注浆的浆液扩散半径　Ｒ＝４．０　ｍ。　（２）浆液配合比的确定浆液配合比亦是影响注　浆工程质量的一个十分重要的参数。如果　液过浓，　单液单系统　双液单系统　双液双系统　注浆压力　注浆量　注浆时间　浆液在管道中的阻力必然增大，同时也不利于浆液进　一步扩散，影响注浆扩散半径；如果浆液过稀，浆液体　凝固硬化时收缩较大，易形成新的孔隙。可见，浆液配　合比选择是否适当，将直接影响到注浆工程质量的好　环，同时也是降低工程造价，缩短工期的关键因素之　一。为此，本工点根据现场土体的特征，经过现场对比　ｌ　塾！　ｌ　图１　注浆施工工艺流程图　Ｆｉｇ．１　Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｆｏｒ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｕｌｐ　试验，同时结合以往注浆经验，采用水灰比为１：１、０．７５　：１、０．５：１三种。在注浆过程中，浆液配合比原则上是　先稀浆后浓浆，并根据具体情况及时调整水灰比，目的　是为了更好地控制工程质量，达到较理想的注浆效果。　４注浆过程中的异常情况及处理措施　对于注浆时地面冒浆、地下跑浆等异常情况的处　理，采用加大浆液浓度、停停注注、双液注浆，或适当降　（３）注浆压力的确定注浆压力与所加固土体覆　盖层的压力、浆液浓度、注浆速度及注浆量等因素有　关，在注浆过程中压力是不断变化的。本工点注浆压　低浆液压力、投砂等措施。　力采用土层压力为１００～３００　ｋＰａ，岩层压力为１５０～　（１）冒浆在施工过程中先后有１８５孔冒浆，冒　３５０　ｋＰａ。　（４）注浆量的计算推算：　本工点所需浆液由以下公式　浆点多达２６５处，有的冒浆点是重复多次冒浆，冒浆点　距注浆孔的距离一般为０．５—５　ｍ，最近的０．１～０．３　ｍ，最远的达２０　ｍ（见２８８　孔，右侧２０　ｍ水田中冒浆）。　在整个施工过程中，土层和岩层注浆时都有冒浆现象。　式中：Ｑ——浆液总用量（Ｌ）；　加固体的体积　由此可见该段的岩层破碎，溶洞裂隙发育，土层与岩层　（ｍ　）；　——孔隙率；　经验系数，一般取０．３～　容易沟通，注浆时岩层串浆后沿土层薄弱处同样有冒　０．６。　Ｑ＝１　０００　浆现象。　本工点需用４２５　复合水泥总量７　７７６　ｔ，水玻璃　（４０Ｂｅ　）总量１６５　ｔ。　（２）串浆施工中有１６　、２８　、４０　、４４　、４５　、７２　、７３　等１７个孔相互串浆，有的孔多次串浆，串浆距离最远的　是４５　孔，注２８　孔时串浆３８　ｍ，最近的孔是４　孔。串浆　孔主要集中在Ｋ３１１＋９００～Ｋ３１２＋１８０岩溶较发育段。　３施工方法　３．１施工顺序　（３）跑浆方法处理。　注浆过程中，有些孔进浆量较大，压力　根据施工组织设计，本次注浆施工的顺序为：先路　堑，后路堤；先直孔，后斜孔；尽量先施工两端，后中间。　长时间上不来，我们采用停停注注、投砂、灌水玻璃等　维普资讯 http://www.cqvip.com

３２０　资源环境与工程　２００７生　（４）特殊注浆孔　注浆量最大的注浆孔为２４０　孔，水泥用量为１１７．４５　ｔ；注浆时间最长的孔为７２　孔，　方法较多，主要有人工开挖、载荷试验、标贯、钻探取　芯、物探检测、压水试验等，本工点根据现场具体情况　实际注浆１　９３０　ｍｉｎ，水泥量８６．９５　ｔ；水玻璃用量较大　采用后三种手段进行自检及抽检。　的注浆孔有３３７　孔，所用水玻璃为４５０　ｋｇ；　５．１钻探　此注浆施工过程中，在施钻注浆孔时，有２５个孔的岩　５注浆效果质量检测　芯见有凝固后的水泥结石，检查的２２孔中有２０孔见有水　可见结石率９１％。检查孔情况详见表１。　注浆是一种地下隐藏工程，目前检测注浆效果的　泥结石，表１检查孔水泥填充情况一览表　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｃｅｍｅｎｔ　ｉｎｆｉｌｌｉｎｇｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ｈｏｌｅｓ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　李杰：注浆技术在整治岩溶路基病害中的应用　表２注浆前压水试验一览表　Ｔａｂｌｅ　２　Ｐｒｏ－ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｔｅｓｔｉｎｇ　３２１　５．２钻孔压水试验情况　５．３物探检测情况　本次注浆前选择代表『生的地段作钻孑Ｌ压水试验３５　次，其中土层１８次，岩层１７次。土层压水试验压力Ｐ＝０　～本次物探检测采用瞬态瑞雷面波方法，对３９１个　注浆孑Ｌ进行了大面积检测。从面波速度大小来看，注　浆后与注浆前相比较，土层和灰岩的面波速度均有明　显的提高，表明注浆后经水泥浆充填土层和岩层的整　２０　ｋＰａ，单位吸水量１．９５～４．１０　Ｌ／ｍｉｎ・ｍ・ｍ，平均单　位吸水量　士．前－－２．６７　Ｌ／ｍｉｎ・ｍ・ｍ；岩层压水试验压力　注浆效果明显。从面波频散曲线来看，　Ｐ＝０～３０　ｋＰａ，单位吸水量２．０６～５．８５　Ｌ／ｍｉｎ・ｍ・ｍ，平　体密实度提高，注浆后较之注浆前的频散曲线有明显改善，注浆前面　均单位吸水量　岩．前＝３．４３　Ｌ／ａｒｉｎ・ｍ・ｍ（详见表２）。　对自检孔及抽检孔共２２个（占总孔数的５％）作钻孔　波曲线离散、拐曲多变，注浆后曲线转变为无离散，形　压水试验４４次，其中土层、岩层各２２次，注浆前后土层、　态也变得顺直，说明注浆后地层整体性增强。面波检　注浆效果良好的占总检测孑Ｌ的９２．８％，效果　岩层单位吸水量之比（　后／　前）均＜３５％，按照“标准”评　测结果：较好的占７．２％，满足设计要求。　价为合格（见表３）。　维普资讯 http://www.cqvip.com

３２２　资源环境与工程　２００７生　表３检查孔压水试验成果汇总表　Ｔａｂｌｅ　３　Ｗａｔｅｒ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｈｅｃｈｉｎｇ　ｈｏｌｅｓ　６注浆整治效果的评价　塌陷整治工程施工满足设计要求，达到了预期的整治　目的；ａｎ上后续的水沟整修工程将改善路基排水条件，　从上述情况分析看，注浆孔孔位、孔数、注浆压力　可以保证该段路基稳固。注浆工程竣工后本段可以恢　和材料用量均满足设计要求，经质量抽检，注浆后注浆　复正常行车，该工程被建设单位评定为优良工程。　范围内的土层、岩层裂隙、溶洞、溶槽等均有水泥注入，　浆液凝固充填了裂隙洞穴，改善了地层整体状态。通　参考文献：　过注浆前后钻孔压水试验成果的对比，达到了注浆后　［１］　曾国熙，卢肇钧，等．地基处理手册［Ｍ］．北京：中国建筑工程出版　单位吸水量小于注浆前单位吸水量３５％的要求。物　社，１９９８．　探检测结果，注浆后土层和岩层面波速度有明显提高，　［２］ＹｓＪ２１１—９、ＹＢＪ４４—９２，注浆技术规程［ｓ］．　频散曲线有明显改善。综合分析，认为本段岩溶路基　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｅｄ　Ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　ＬＩ　Ｊｉｅ　（Ｄｅｐｔ．ｏｆＲｏａｄ，４ｔｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲａｉｌｗａｙＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄＤｅｓｉｇｎ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ　４３００６３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｅｄ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ—Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｒａｉｌｗａｙ　ｉｎ　ａ　ｋａｒｓｔ　ａｒｅａ，ｆｒｏｍ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｃｈｅｃｋ　ｕｐ　ｏｆ　ｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｅｓｉｎｇ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｒａｄｉｕｓ　ｏｆ　ｐｕｌｐ，ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｐｕｌｐ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ，ａｎｄ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ａｍｏｕｎｔ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｉｔｓ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ，ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，　ａｂｎｏｒｍａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｓｐｅｃｉｌａ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｈｏｌｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ｕｐ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｃｏｒｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｗａｔｅｒ　ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ　ｔｅｓｔ，ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｖｅ　ｐｒｏｂｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｋａｒｓｔ；ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｒａｉｌｗａｙ　ｂｅｄ；ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ｕｐ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ