客運專線巖溶注漿加固地基施工工法

1、.-客運專線巖溶注漿加固地基施工工法 一、前言 武廣鐵路客運專線*標(biāo)位于*地區(qū)，巖溶發(fā)育，地質(zhì)情況復(fù)雜，而武廣客運專線路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高，工后沉降控制嚴(yán)格，設(shè)計上采用巖溶注漿進行地基的加固處理。巖溶注漿加固地基在客運專線上的應(yīng)用尚屬首次，為了真正的保證其加固地基的效果，有很多的技術(shù)問題需要施工單位在實踐中進行不斷的總結(jié)與優(yōu)化。本工法即是在武廣鐵路客運專線巖溶注漿加固地基施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，經(jīng)總結(jié)形成此工法，供類似工程參考借鑒。 二、工法特點 1、該工法的施工機械體積小，靈活輕便，施工簡便。 2、施工工期短，見效快，適用范圍廣。 3、該工法在注漿前期可對地質(zhì)情況進行復(fù)核，并不用另外再上地質(zhì)鉆機，可在鉆

2、孔總數(shù)的30%中完全復(fù)核出該處的地質(zhì)情況。 4、在先導(dǎo)勘探孔探明地質(zhì)情況下，后續(xù)鉆機可大量跟進，有利于大面積展開施工。 5、可根據(jù)探明的地質(zhì)情況，對于不同的地質(zhì)條件確定采用不同的注漿方法以及確定漿液配制方法。 6、采用較大孔徑的注漿孔，91mm130mm，在有效控制注漿壓力及漿液配比的情況下，對注漿效果進行控制。 7、采用物探、鉆孔、注水試驗對注漿前后進行對比，可以有效確定注漿加固地基效果。 8、料源廣闊。漿液以水泥為主體。在地下水流速快或含有腐蝕性元素、土的含水量大或固結(jié)體強度要求高的情況下，則可在水泥中摻入適量的外加劑，以達到速凝、高強度、抗凍、耐蝕和漿液不沉淀等效果。 三、適用范圍 1、

3、適用于巖溶路基需進行地基加固的鐵路、公路工程。 2、適用于地基條件較差，對路基的工后沉降控制嚴(yán)格的路基工程。 四、工藝原理 覆蓋型巖溶路基注漿利用惰性材料形成的漿液，在一定壓力作用下注入巖溶裂隙、溶洞中以及軟塑黏土體孔隙中，首先是填充巖溶溶洞及巖溶裂隙，其次是封閉土、石界面，形成隔水帷幕阻隔上層滯水與巖溶水的聯(lián)系；如土體中存在著軟弱夾層，再進行加固土體軟弱夾層。通過注漿填充液凝固后具有的剛性和強度而改變巖層及土體的性狀，使巖土的變形受到約束，強度得到提高，從而達到控制地基整體沉降、減少變形的效果。 五、施工工藝流程及操作要點 （一）施工工藝流程 根據(jù)武廣客運專線的探索與實踐，巖溶注漿加固地基施

4、工工藝流程見圖1。 1 1、施工準(zhǔn)備 （1）場地平整：施工場地預(yù)先平整，并沿鉆孔位置開挖溝槽和集水坑。 （2）施工測量：按基準(zhǔn)點、施工圖標(biāo)定孔位，并進行復(fù)測。 （3）機械設(shè)備：在注漿施工前，對鉆機、注漿泵、攪拌機等機械進行檢查、調(diào)試、維修，使其保 2 持良好的狀態(tài)。 （4）施工便道：根據(jù)施工總體安排及現(xiàn)場實際，作好施工便道的建設(shè)與維護，保證晴雨暢通，不影響施工。 （5）施工用電：根據(jù)實際情況采用自發(fā)電與接引地方電力線相結(jié)合的方式，保證施工用電的供應(yīng)。 （6）施工用水：施工用水必須滿足砼用水的要求，巖溶注漿施工用水量較大，必須保證供應(yīng)，采用自打井、已有水井或臨近河、渠為水源。 （7）施工排水：施

5、工中產(chǎn)生的廢水經(jīng)沉淀、過濾，經(jīng)檢驗達到排放標(biāo)準(zhǔn)后排入附近水溝。 （8）技術(shù)準(zhǔn)備：取得詳細的巖土工程勘察資料、注漿加固設(shè)計文件及圖紙、施工現(xiàn)場平面圖、控制樁點的測量資料；對水泥強度、安定性及其他必要的性能指標(biāo)進行復(fù)試。 2、鉆探工藝 （1）定孔位 根據(jù)設(shè)計要求標(biāo)出注漿孔位置，并進行復(fù)測。注漿孔采用正方形或梅花型布置，布孔形式見圖2。 注漿孔布置示意圖（梅花形） 注漿孔布置示意圖（正方形） 圖2 孔位布置示意圖 （2）鉆機與注漿設(shè)備就位 注漿孔位標(biāo)定后，移動鉆機至鉆孔位置，完成鉆機就位。 鉆機就位后，用傾斜尺、水平尺等工具調(diào)整鉆機角度，安裝牢固，定位穩(wěn)妥。 各類設(shè)備就近安裝，注漿管線固定，不宜過長

6、，一般為3050m，以防壓力損失。 （3）鉆進 將鉆桿對準(zhǔn)所標(biāo)孔位，用108鉆頭開孔鉆進，保證開孔直徑110mm。開孔時要輕加壓、慢速，防止將孔開斜。第四系土層采用干鉆。 （4）下套管 第四系松散地層，邊鉆進邊下套管；如成孔較好則鉆入基巖0.5米后一次性下入套管。 （5）封套管 鉆至基巖0.5米嵌入套管，用M7.5號水泥砂漿固結(jié)；孔口套管露出地面0.20.5米，孔口搗實密封。 （6）鉆基巖 待水泥砂漿初凝后，繼續(xù)基巖鉆進，孔內(nèi)一般采用清水循環(huán)鉆進，非特殊情況不采用泥漿循環(huán)，如遇硅質(zhì)灰?guī)r或燧石團塊即改用金剛石等鉆進工藝。鉆至溶洞充填物改用干鉆并取樣鑒定。 （7）終孔 鉆孔應(yīng)以實際鉆探深度為準(zhǔn)，加

7、固厚度滿足設(shè)計要求。加固深度為巖土界面以下5m，即孔深潛入基巖5m，若施工過程中遇溶洞，應(yīng)至溶洞底板下1.0m。鉆至設(shè)計孔深度，經(jīng)專業(yè)工程師自檢后，請監(jiān)理工程師檢查同意方可提鉆，用清水洗孔直至返清水，如不返水，沖洗時間不少于30分鐘。然后擰孔口蓋準(zhǔn)備壓漿。 （8）記錄 3 鉆進過程中應(yīng)注意觀察地層變化，詳細作好鉆孔記錄。 3、注漿工藝 注漿采用孔口封閉注漿法，即注漿孔成孔后用套管隔離巖層面，先注漿基巖后，起拔套管3.50m，再注巖層面與土層接觸面。封孔示意圖詳見圖3。 圖3 孔口封閉注漿法封孔、注漿示意圖 （1）試泵 開泵前先將三通轉(zhuǎn)芯閥調(diào)到回漿位置，待泵吸水正常時，將三通回漿口慢慢調(diào)小，泵壓

8、徐徐上升，當(dāng)泵壓達到預(yù)定注漿壓力時，持續(xù)二、三分鐘不出故障，即可結(jié)束。 （2）安裝注漿管和止?jié){塞 鉆孔完畢，進行清孔檢查，在確認(rèn)沒有坍孔和探頭石的情況下，方可下管。否則，必須用鉆機進行掃孔。 在確定注漿管內(nèi)無阻塞物后，即可進行注漿管安裝。用沾有CS膠泥的麻絲繩繞成不小于鉆孔直徑的紡錘形柱塞，把管子插入孔內(nèi)，再用臺車將管頂入孔內(nèi)到要求深度，使麻絲栓塞與孔壁充分?jǐn)D壓緊實，然后在麻絲與孔口空余部分，填充CS塑膠泥，使注漿管和止?jié){塞固定。注漿管外露的長度不小于3040cm，以便連接孔口閥門和管路。注漿管安放好后，在注漿管管口加上孔口蓋，以防止雜物進入。 （3）壓水試驗 注漿前要選取代表性孔進行壓水試驗

9、，以確定滲透系數(shù)、單位吸水量等參數(shù)。壓水壓力由小逐漸增大到預(yù)定注漿壓力，并持續(xù)15min。 （4）漿液配制 注漿采用單液漿或雙液漿。單液漿采用水泥漿液，水灰比為0.8:11:1。雙液漿采用水泥水玻璃漿，水泥漿：水玻璃=1：0.11：0.05。 所用漿液隨拌隨用，采用攪拌機拌合，時間不少于2min。將配制好的漿液送入攪拌式儲漿桶內(nèi)備用。 （5）注漿 注漿管路系統(tǒng)的試運轉(zhuǎn)：用1.52倍于注漿終壓對系統(tǒng)進行吸水試驗檢查，并接好水、電；檢查管路系統(tǒng)能否耐壓，有無漏水；檢查管路連接是否正確；檢查設(shè)備機況是否正常；使設(shè)備充分熱身。試運轉(zhuǎn)時間為20min。 注漿順序：遵循先邊排，后內(nèi)排跳孔注漿順序；按自路基

10、坡腳向線路中心的順序進行，先兩側(cè)后中間，以保證注漿質(zhì)量。 漿液控制：先稀后濃，依吸漿情況逐步加濃漿液，配比控制在1：10.8：1。 注漿壓力控制：灰?guī)r中為0.10.3MPa，巖土界附近逐步加大至0.30.5Mpa，最大應(yīng)不超過 1.5Mpa。 灌漿壓力的控制應(yīng)當(dāng)結(jié)合受灌地層的地質(zhì)條件和滲透性，灌漿時的吸漿量，以及對漿液稠度的變換等一并考慮。一般情況下，當(dāng)吸漿量較小時，可盡快地達到規(guī)定的灌漿壓力；而在吸漿量較大時，則可 4 較緩慢的升到規(guī)定的灌漿壓力。 灌漿過程中，灌漿壓力的控制一般采用“一次升壓法”和“分級升壓法”兩種方式。 地質(zhì)條件允許時，優(yōu)先采用“一次升壓法”，就是在灌漿開始后，將壓力盡快

11、的升高到規(guī)定的壓力，使整個灌漿過程盡量是在規(guī)定的壓力下進行。其優(yōu)點是裂隙不至于在低壓下提前被堵塞，能較多地灌進一些漿液，使一些較小的裂隙也能得到充分地灌實。 如果吸漿量較大，就應(yīng)采用“分級升壓法”，就是將壓力分為幾個階段，逐級升高到規(guī)定的壓力，先使用最低一級的壓力進行注漿，當(dāng)吸漿量減少到一定限度（例如30L/min），則將壓力升高一級，此時吸漿量將會增加，當(dāng)吸漿量又達到上一限度再將壓力升高一級，如此下去，直至升高到規(guī)定的壓力，并在規(guī)定的壓力下灌到符合灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時停止。注意的是，壓力分級不要過多，兩個或三個階段為好。 注漿過程中需加灌砂或水泥砂漿的技術(shù)控制 a、根據(jù)鉆探引孔地層情況，如資料反映

12、地層中存在土洞或巖溶空洞，應(yīng)首選填灌砂或水泥砂漿。 b、灌砂或水泥砂漿過程中，應(yīng)根據(jù)空洞的大小，注漿孔吃砂量的大小及時調(diào)整水泥砂漿（灰砂重量比為1：31：6）的濃度，按照由稀稠稀的順序進行。 c、在灌砂或水泥砂漿過程中，應(yīng)適當(dāng)控制灌砂速度和砂流量，避免注漿套管一次性堵塞，增加清孔工作量。 d、灌砂或水泥砂漿在孔內(nèi)空洞大而灌砂量小的情況下，應(yīng)該和單、雙液注漿交替進行。 雙液注漿的技術(shù)控制 a、雙液注漿適用的情況 較大的土洞或巖溶空洞、裂隙，灌砂或水泥砂漿結(jié)束后，單液注漿量較大而又無法再灌砂時； 巖溶裂隙通道發(fā)育、漿液擴散較遠時（施工過程中表現(xiàn)為單液注漿量較大而注漿無壓力或壓力上升較慢）； 注漿過

13、程中注漿孔套管或附近地表出現(xiàn)冒漿時； b、雙液注漿時應(yīng)嚴(yán)格控制水泥漿與水玻璃的流量配比（水泥漿：水玻璃=1：0.11：0.05），以防止注漿套管被短時間內(nèi)封死而達不到注漿質(zhì)量要求。 c、雙液注漿過程中，應(yīng)根據(jù)注漿效果及時調(diào)整水泥漿與水玻璃的流量配比（與地層情況有關(guān)），及時總結(jié)經(jīng)驗，做到確保注漿質(zhì)量又不浪費材料。 d、雙液注漿應(yīng)和單液注漿交替進行，嚴(yán)禁雙液注漿一次封死注漿孔。 （6）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)注漿達到下列標(biāo)準(zhǔn)之一時，可結(jié)束該孔注漿： 注漿孔口壓力維持在0.20.5MPa左右，吸漿量不大于40L/min，維持30min。 冒漿點已出注漿范圍外35m時。 單孔注漿量達到平均注漿量的1.52.0

14、倍，且進漿量明顯減少時。 注獎學(xué)金鉆孔基巖完整，或多次注漿，孔口壓力超過1.5MPa時。 當(dāng)達不到上述標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)清孔再次注漿。 （7）提管、回填 注漿完成后應(yīng)立即拔管，若拔管不及時，漿液會把注漿管凝固住而造成拔管困難。拔管時使用拔管機。每次上拔高度為500mm。拔出管后，及時刷洗注漿管，以便保持清潔、通暢。 （8）封孔 注漿結(jié)束拔出套管后，用M7.5號水泥砂漿封孔，封孔時必須邊灌邊插搗，確?？變?nèi)密實。嚴(yán)禁不封孔或假封孔，以致人為形成豎向水力通道，加重路基巖溶病害。 封孔完成后，在原孔位處標(biāo)注注漿孔號，要求字跡工整、清晰。 （9）注漿原始記錄整編 每個注漿作業(yè)工班在注漿施工過程中，都必須邊施工邊

15、記錄，當(dāng)天的注漿施工記錄必須當(dāng)天整理完成，不得積壓或遺漏。 注漿原始記錄是竣工文件的重要組成部分，各記錄人員應(yīng)本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，做到字跡工整、 5 資料整潔無誤，填寫規(guī)范齊全。 應(yīng)及時按要求做好注漿資料的統(tǒng)計與匯總（包括注漿孔號、孔數(shù)及注漿量等）。 （三）監(jiān)測與測試 1、監(jiān)測 為了對巖溶路基壓漿施工的質(zhì)量進行宏觀控制，避免施工造成環(huán)境的影響，施工時安排專人進行質(zhì)量、環(huán)境的監(jiān)測。 施工前，調(diào)查每段工地的周邊環(huán)境特征，依據(jù)設(shè)計注漿孔的布置，影響半徑及范圍設(shè)立監(jiān)測點、控制點，注漿過程加強地面觀測記錄（水平位移、冒漿點位置、地面沉陷等）。每個壓漿工班的孔口壓漿工負(fù)責(zé)當(dāng)班的地表觀察，一旦有異常即停止注

16、漿，分析原因并調(diào)整壓漿工藝。 調(diào)查施工區(qū)的井、泉、坍坑以及民居的生活水源分布，定期或日常進行水量、水質(zhì)的觀測、訪問，確保生活用水的質(zhì)量，農(nóng)田用水無污染。 2、測試 （1）試驗 施工進場落實漿材料源后，即進行不同水灰比的小樣配比試驗，確定0.8：11：1的材料用量，以及雙液壓漿時，水玻璃與不同水灰比的水泥漿配比，便于施工工藝控制。 對壓漿中出現(xiàn)異常的壓漿孔，采用注水試驗，或水位傳遞、指示劑、氣體傳遞等方法確定巖溶通道連通性和壓漿質(zhì)量。 （2）注漿效果測試 根據(jù)巖溶的復(fù)雜性，對巖溶注漿固地基效果的檢測與評價采用綜合物探、壓水試驗與鉆孔取芯相結(jié)合的測試方法。 注漿前后，壓水試驗所得的單位長度吸水量對

17、比，檢查注漿效果，注漿后的單位吸水量應(yīng)小于注漿前的單位吸水量的35%，且注漿后鉆孔不存在明顯漏水現(xiàn)象。 檢查孔檢查，檢查孔數(shù)為5%，根據(jù)取芯漿液充填情況直觀判斷注漿效果。 注漿觀察，冒漿點在路基范圍之外35m時，可視路基范圍巖溶通道堵塞完成。 注漿前后，物探成果資料對比，檢查注漿效果。 六、主要材料 （1）注漿用的水泥采用普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級為32.5級，水泥保持新鮮，不超過出廠日期3個月，受潮結(jié)塊者不得使用。水泥的各項指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并附有水泥出廠報告。 （2）水玻璃應(yīng)符合國家質(zhì)量要求，波美度為38°43°，模數(shù)2.43.0。 （3）注漿用水必須滿足砼用水的要求

18、，使用前需進行水質(zhì)化驗。 （4）當(dāng)采用中粗砂或稀的水泥砂漿對溶蝕腔體進行充填，采用粉煤灰水泥漿液注漿時，其砂、粉煤灰材料的要求為： 砂：其粒徑小于2.5mm的中粗砂，含泥量及有機物含量小于3。 粉煤灰：進行磨細，其細度不粗于同時使用的水泥，燒失量小于3。 七、機具設(shè)備 1、注漿設(shè)備：主要包括地質(zhì)鉆機、注漿泵、攪拌機、止?jié){塞、篩網(wǎng)、注漿管、孔口蓋及配套儀表等。一套注漿設(shè)備配置情況見表1，施工中應(yīng)根據(jù)工程任務(wù)配備機械設(shè)備。 表1 主要機械設(shè)備配置表（一套注漿設(shè)備） 6 2、輔助設(shè)備與機具： （1）機動小翻斗車、手推車、鐵鍬等生產(chǎn)用小型工具。 （2）水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、傾斜尺、水平尺、測繩等檢測工具。

19、八、勞動組織 為了保證施工質(zhì)量，安排專業(yè)施工隊負(fù)責(zé)巖溶路基注漿加固處理施工。一套注漿設(shè)備配備人員情況見表2。 九、質(zhì)量控制 1、施工時必須嚴(yán)格執(zhí)行客運專線鐵路路基及相關(guān)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。 2、通過注漿前壓水試驗，調(diào)整材料配合比和注漿壓力等工藝技術(shù)參數(shù)。 3、注漿孔應(yīng)跳孔施鉆，不得全部鉆孔完后再注漿，以免孔位串漿，增加難度及清孔工作量，注漿孔施工應(yīng)自路基坡腳向線路中心的順序進行，先兩側(cè)后中間，保證注漿質(zhì)量。注漿孔有空洞時灌注中粗砂或水泥漿液（可含碎石）直到溶洞充填后才能進行注漿。 4、注漿鉆孔孔位移不宜超過0.5m。開鉆前必須保證機身平穩(wěn)，鉆孔偏斜<1%。 5、注漿過程應(yīng)加強地面觀測記錄

20、（水平位置、冒漿點的位置、地面沉陷等）。 6、注漿全過程應(yīng)做好技術(shù)資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)記錄、整理、分析工作。 7、注漿結(jié)束后及時用水泥砂漿封孔至孔口。 8、各孔注漿量依據(jù)具體地質(zhì)情況有較大的差異，當(dāng)連續(xù)注漿單孔超過15噸水泥不見升壓時，應(yīng)考慮提高漿液濃度、添加粉煤灰雙液注漿。必要時間歇注漿。注漿量過大時，應(yīng)提請有關(guān)四方會勘，采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┻M行處理 9、加強過程控制和檢查，確?？咨睢⒖讖?、注漿配比、注漿壓力、注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)符合設(shè)計及規(guī)范要求。 10、做好監(jiān)測與測試工作。 十、安全措施 1、施工機械要定期保養(yǎng)，保持其良好的工作性能，禁止帶病作業(yè)。機械人員在工作中不得擅自離崗，不得操作與操作證不相符的機

21、械，不得將機械設(shè)備交給無本機種操作證的人員操作。 2、操作人員必須按照本機說明書規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行工作前的檢查制度和工作中注意觀察及工作后的檢查保養(yǎng)制度。 3、組裝鉆機時，基礎(chǔ)必須平整堅實并設(shè)牢固支撐。操作人員必須按機械操作規(guī)程作業(yè)。 4、嚴(yán)禁酒后操作機械，嚴(yán)禁機械帶故障運轉(zhuǎn)或超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。 5、機械人員在工作中不得擅自離崗，不得操作與操作證不相符的機械，不得將機械設(shè)備交給無本 7 機種操作證的人員操作。 6、夜間施工現(xiàn)場要有足夠的照明設(shè)施，施工區(qū)域不留照明死角，夜間施工隊安全人員要加強檢查，確保施工安全。 7、注漿過程中應(yīng)避免高壓噴嘴接頭斷開或軟管破裂導(dǎo)致漿液噴射、軟管甩出引發(fā)安全事故。操作人員必須持證上崗。鉆機操作工、注漿泵司泵人員應(yīng)具有熟練的操作技能并了解施工的全過程。 8、司泵及孔口人員應(yīng)隨時注意注漿壓力表變化，防止壓力過大注漿管爆裂，水泥漿或水玻璃進入人眼傷人。 9、注漿完成卸壓時，嚴(yán)禁注漿管口或混合筏