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论述高速铁路路基岩溶注浆施工技术的应用

2020-07-17 314 上传者：管理员

摘要：文章以贵阳至南宁高速铁路DK482+907.575～DK483+112.987段路基岩溶注浆为例,介绍西南石灰岩分部较广的喀斯特地貌地区路基处理中的应用。通过对施工过程中材料的配合比、注浆顺序、注浆压力控制,成孔、洗孔、封孔、注浆工艺,注浆后加固效果检验,阐述了高速铁路路基岩溶注浆的施工技术。

关键词：
岩溶
注浆
路基
高铁
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1、工程概况

本段路基起止里程DK482+907.575～DK483+112.987,总长205.412 m,为填方路基,填方高度约6.92 m。本区段覆盖层为黏土,下伏基岩为泥盘系上统(D3)灰岩、白云质灰岩,岩溶发育,岩溶水较丰富。岩溶处理采用探灌结合钻孔注浆加固,对溶洞、土洞和垂直溶蚀破碎带发育地段进行整治。

2、岩溶注浆目的

(1) 为保证岩溶地带路基不受地下水侵蚀影响,通过岩溶注浆在岩层中形成不少于5 m厚不透水层,保证覆盖黏土层不受地下水位影响,确保路基在运营过程中行车安全。(2)在保证注浆效果的同时,更经济合理地进行岩溶注浆[1]。

3、过程控制

3.1 钻孔

孔位放样定位完成后,钻机就位,按设计要求进行钻进施工。施工过程中,严格按照设计孔深要求进行施工,重点记录孔口标高、覆盖层厚度(土石界面)、孔深、溶洞情况、钻岩过程是否返水。并按设计要求留存先导探灌孔岩芯,按现场施工情况真实、准确记录溶洞大小、位置、发育情况及充填情况。钻孔开孔直径大于130 mm,上层覆盖土采用跟管钻进,跟管直径大于130 mm。钻进至基岩后,终孔直径不得小于91 mm。钻孔孔深:对溶蚀破碎带、施工中揭示的溶洞按设计原则动态确定钻孔深度,线路两侧钻孔在钻探及物探剖面有溶洞处深度不得小于设计深度,其余地段钻孔必须保证钻至入岩深度不得小于5 m。按设计钻孔深度钻进时,若遇溶洞则钻进至溶洞底板以下2 m位置。

3.2 洗孔

钻孔完成后,报监理确认钻孔深度,符合设计要求后进行清孔。对洗孔返水的孔位,以冲洗液变清水为完成条件;对洗孔时不返水的钻孔,要求洗孔流量大于等于泵送额定流量的80%,冲洗时间至少10 min。钻探过程中现场记录孔内岩性变化情况、涌水、漏水、塌孔、掉块情况及灰岩裂隙发育、溶蚀、溶洞充填等情况。

3.3 管路安装

洗孔完成后,确认现场有无塌孔现象,若无方可按照设计要求安装管路。否则,用钻机进行二次扫孔。在孔内分段接长插入PVC管进浆管、出浆管、孔口管。进浆管入岩部分及孔口以下4 m至基岩面段孔口管采用开花管形式。在出浆管处安装压力表及孔口阀门,进浆管及出浆管外露长度不小于30 cm。

3.4 封孔

(1) 采用水泥砂浆进行一次性封闭或采用孔口动态阻塞法封孔,若地层揭示为溶洞或严重溶蚀破碎带,则先进行溶洞填充后采用孔口管动态阻塞法封孔。(2)孔口管直径为110 mm,当覆盖层厚度小于4 m时,封孔深度至基岩面,当覆盖层厚度大于4 m时,封孔深度不小于4 m,孔口管护孔段至土石界面,地表4 m以下孔口管设置为花管。若覆盖层遇砂层,则封孔深度加深至砂层以下1 m,且深度不小于6 m。(3)封孔作业应及时进行,待封孔水泥砂浆达到设计强度后方可进行注浆作业。

3.5 注浆

注浆作业时,先注路基四周孔,再注中心孔。

(1) 浆液拌制时,按照配合比先加入水再加入水泥充分搅拌3 min。加水时,要求在进水口安装一个智能磁电流量计,严格控制好每盘浆液的用水量。

(2) 浆液采用先稀后浓的原则进行逐步加强。路基外圈孔注浆:首先注入4 m30.8:1水泥浆;若未注满则再注入2 m30.6:1的水泥浆;若仍未注满,等待30 min钟后再采用0.8:1掺加5%的水玻璃注2 m3,若还未注满继续采取间歇注浆直至注满,间歇注浆采用0.8:1掺加5%水玻璃,间隔时间30 min,每次注浆量2 m3。

路基中间孔注浆:首先注2 m31:1水泥浆;若未注满再注2 m30.8:1水泥浆;若仍未注满,再注2 m30.6:1水泥浆,若仍未注满,采用间歇注浆直至注满,间歇注浆采用0.8:1掺加5%水玻璃,间隔时间30 min,每次注浆量2 m3。

(3) 注浆过程中须配置自动流量实时采集系统,孔口处必须安装压力表。注浆时孔口压力表读数为0.2～0.3 MPa,终注压力为0.3～0.5 MPa,终注压力下连续注浆10 min的注入率不大于5 L/min,可终止注浆,终注时及时屏浆,屏浆时间不小于3 min。

(4) 注浆时,检查压力表(进、出浆管口处)是否按设计要求注浆压力及终注压力进行施工;检查水泥浆是否按配合比进行拌和;检查水泥浆比重是否满足配合比要求;检查自动记录设备是否工作正常;检查计量设备是否正常。

3.6 人员配置分析

现场管理人员配置:管理人员共配置9人。现场作业人员配置:钻孔操作工人每台钻机配置2人,共16人;浆液拌制工人4人;拌浆后台操作员2人,注浆孔处操作员2人,共4人;钻孔协调人员1人,注浆协调人员1人,共2人;合计共26人。

3.7 材料配置分析

平均每孔需消耗水泥净浆约15.33 m3,平均每孔水泥用量12.85 t,每孔按15 t水泥用量准备材料。按每套注浆设备一台班完成2～2.5个孔注浆,两套注浆设备同时开启,每天水泥消耗约60～75 t。水泥检测周期为4 d,则现场水泥库房需满足240～300 t的容量方可满足正常施工需求。现场可用水泥库房为4个,可存水泥330 t。

3.8 机械设备配置分析

3.8.1 地质钻机工效分析

每台地质钻机每小时钻土8 m,每小时钻石0.8 m,现场配置8台钻机,平均每台班成孔8个。

3.8.2 注浆设备工效分析

现场已配备2套注浆设备,按连续注浆要求,每套注浆设备平均注浆量50～80 L/min,每台班完成2孔注浆,两套注浆设备同时开启,平均每天完成注浆4～5孔。

4、注浆效果检验

岩溶注浆共完成I序孔180个,Ⅱ序孔205个,Ⅲ序孔98个,对路基处理后,采用4种效果检验方法进行综合评价。

4.1 钻孔取芯

检验方法及频次:按注浆孔数的3%进行检查孔取芯,检查孔位于注浆孔中间位置,共计15个。检查发现孔岩芯可见多处水泥结石体,基本满填可注缝隙。

4.2 单位吃浆量检查

检验方法及频次:按照注浆孔数的3%布置检查孔,检查孔位于注浆孔中间位置,共计15个。检查孔的单位吃浆量均小于周围4孔单位平均吃浆量的15%。

4.3 电测深法检测