南广高铁路基岩溶整治技术研究

王晓燕

摘要： 南广高铁所经的广西地区为岩溶发育地区，岩溶易引起路基不均匀沉降及塌陷。高铁对于路基的沉降等变形控制的要求是极为严格的，因此，高铁岩溶路基的整治施工效果能否满足沉降要求成了关键问题。本文对南广岩溶路基处理进行了技术、经验等成果的总结，力求能够為高铁岩溶路基的整治技术的发展提供支持。

0 引言

岩溶的形成及发展为长时间受气候、水文条件、地质岩性及地下水活动情况等影响，其发育情况是非常复杂多变的。岩溶的发育具有无规律、不均匀性及不确定等特征，且岩溶隐蔽于地下，目前地质勘察技术尚未完善，根本难以完全探明和揭示岩溶的发育形态。从而导致在进行岩溶处理的技术措施及方法选择、处理范围确定上受到了很大制约及影响，如果仅基于地质勘察所揭露的岩溶发育情况，来确定岩溶整治方案难免出现技术措施及方法不甚合理，处理范围有疏漏等情况，从而给高速铁路的运营留下安全及质量隐患。但如果为了避免遗留安全及质量隐患，而不论岩溶实际发育情况如何，直接采取过于保守的处理方案，又将造成投资无法控制。

因此，在确保路基稳定不塌陷、控制路基沉降变形的同时，采取何种经济可行的岩溶处理措施是高铁岩溶路基建设中所面临的关键技术难题。

1 工程概况

新建南宁至广州铁路站前工程NGZQ-3标的DK15+500～+800、DK16+020～+628.745段所经处为溶蚀残丘地貌，地面高程84～115m，地形起较平缓，溶沟、溶槽、溶蚀洼地较为发育。地表多为甘蔗地、稻田，植被不发育。覆盖层为弱膨胀土，厚2～10m。

DK33+158.24～DK34+145、DK40+624.38～DK41+100段为冲积剥蚀平原地貌，地面高程55～95m；地形起伏小，溶沟、溶槽、剥蚀微丘较为发育。地表多为旱地。

以上地段下伏基岩为泥盆系中统的灰岩、白云质灰岩夹泥质灰岩，中至厚层状，节理、裂隙较发育，溶蚀严重，发育有溶洞，偶夹方解石脉。地下水主要为岩溶水和第四系黏土层中的孔隙水，据钻探揭示：地下水位随覆盖土层的厚度变化而变化，水位埋深1～2m。岩溶水较丰富。根据“岩溶地面塌陷预测分析参考标准”进行综合评定，以上路段属易塌陷区，岩溶路基基底需进行加固处理。

2 本段岩溶路基处理策略

①南广高铁预计建成运营非常繁忙，运营期间线路状况需保持高标准的要求，不容出现危险情况。而且一旦建成运营后，再进行路基病害处理的难度非常大，因此，需采取各种综合技术措施对高铁的岩溶路基进行彻底的处理，不能存在任何隐患。

②采取“探灌结合”的注浆新技术，布置部分注浆孔作探灌结合先导孔对地基进行动态勘探，以核查地基下岩溶的发育及分布情况，调整岩溶整治的技术参数，如钻孔深度、孔眼布设密度及方式、孔深及处理范围等，达到有的放矢。

③岩溶地质灾害的产生及发展与地下水密切相关。故整治时要根据地下水情况、岩溶发育形态及类型等，分别采取注浆加固、回填、嵌补及充填等治理方法。同时要加强及完善地表水的截与排，确保路基周边不存在低洼积水的现象，避免集中径流渗漏导致岩溶坍塌。

3 岩溶整治应对措施

3.1 整体整治措施

全段路基采用钻孔注浆整治，通过注浆充填土石界面附近的土洞、溶洞和溶蚀裂隙，截断地表水与地下水之间的水力联系，防止岩溶地面塌陷的发生。

路堤采用钻孔注浆对岩溶进行整治的范围一般为坡脚内，如果在坡脚范围以外出现有造成路堤稳定的溶洞时，则注浆整治范围向路堤两侧扩宽2m以上。如果设置有路肩墙及坡脚墙路堤侧，注浆整治范围扩宽至墙趾以外3m。注浆深度通常为从基岩面以下5m。如果基底存在埋深较大的溶洞，采用安全顶板厚度法计算及评估顶板承载能力，如果达到设计要求，将注浆整治深度扩大至溶洞底板以下2m。

3.2 个别特殊工点整治措施

针对个别地段存在边坡有岩溶水径流通道，边坡及基底揭示有岩溶裂隙发育区及空洞，地下水径流连通通道等，采取如图1所示的整治措施。

4 注浆施工技术要求

4.1 孔位布置

按照岩溶路基整治的施工设计图，将钻孔注浆整治岩溶易塌陷区分二序（Ⅰ、Ⅱ）进行。Ⅰ序孔为先导勘探注浆孔，其间距为7m，注浆孔按正方形布置于岩溶整治区段。Ⅱ序孔对Ⅰ序孔进行加密，其设置于Ⅰ序孔的正方形中心处。Ⅰ、Ⅱ序孔整体形成了菱形布置。Ⅰ、Ⅱ序孔布置见图2。

4.2 关键工序

4.2.1 钻孔 按注浆孔布置平面及剖面设计图的位置进行放样，注浆孔孔口的直径≮13cm，终孔直径≮9.1cm，土层和溶蚀破碎带钻探时跟管钻进。

当钻孔处为溶蚀破碎带，或充填粗粒土的溶洞，跟管钻进难以成孔时，可采用由深至浅分段钻孔注浆复钻法，为了避免影响注浆效果，严禁采用泥浆护壁的方法钻进。

4.2.2 注浆工艺 采用孔口封闭注浆法进行注浆，钻孔成孔后，采用套管隔离孔壁的岩土，先对基岩进行注浆后，将套管拔起3.5m，再对岩土接触面实施注浆。孔口封闭注浆法封孔、注浆示意见图3。

①试泵。开泵前，使三通转芯阀处于回浆档位，当泵正常吸水后，慢慢调小三通的回浆口，使得泵压缓缓升高，泵压达到预定的压力值时，保压2～3min，设备运转正常，即可结束试泵。

②注浆管、上浆塞安装。清孔后检查注浆孔无阻塞物后，方可安装注浆管，安放完毕注浆管后，在管口上加盖孔口盖，以避免杂物掉入。

③压水试验。正式压浆前选取代表性的孔位进行压水试验，以获得该岩溶发育情况下地基的渗透系数、单位吸水量等技术数据。泵压值从小慢慢增大至预定的压浆压力值，然后保压15min。

④浆液配制。注浆采用单液浆，单液浆为纯水泥浆，水灰比为0.8：1～1：1；水泥为P.O42.5号普通硅酸盐水泥。当局部浆液漏失时，采用双液浆堵漏，水泥浆：水玻璃=1：0.1～1：0.05。使用搅拌机拌和浆液，拌和时间≮2min。

⑤注浆。

1）注浆设备试运转：采用注浆终压的1.5倍对注浆系统进行吸水试验检查，检查管路系统连接，设备运行及管路是否漏水等。试运转时间为20min。

2）注浆顺序为按从坡脚向路线中心，先两侧再中间的顺序，以确保注浆质量。

3）浆液先稀后浓，浆液依吸浆情况逐步增浓，控制水灰比在0.8：1～1：1。灰岩中的注浆压力控制在0.1～0.3MPa，在岩土分界面处注浆压力缓缓增至0.3～0.5MPa。注浆压力调整要结合注浆地层的地质情况和渗透性、吸浆量进行。一般按“一次升压法”和“分级升压法”进行。当地质条件允许时，首先按一次升压法进行注浆，即注浆后尽快升压至要求的压力，使地层快速处于高压注浆状态，能够尽多的注入浆液，提高裂缝灌实水平，避免低压时间过长时岩土中裂缝易被堵塞。如果初期吸浆量过大时，采用分级升压法注浆。

4）注浆时如需补灌砂或砂浆的技术措施：如果岩土中有土洞或岩溶空洞存在，先灌砂或砂浆后再注浆。要根据空洞的容积、注浆孔吃砂量等情况调整砂浆浓度（灰砂重量比控制在1：3～1：6间），按由稀至浓，再至稀的顺序灌砂；灌砂速度要控制适当，避免注浆套管填塞；空洞容积大而灌砂量小时，灌砂与注浆交替进行。

5）压注双液浆时技术要求：当出现较大空洞、裂缝；灌砂后压注单液浆的吸浆量大而不能再实施灌砂；或因岩溶裂缝通道发达，浆液扩散面积过大；或注浆套管或孔位附近地表有冒浆现象时，采用双液注浆技术，要严格控制双液浆配比，防止注浆套管在短时间内封死而达不到整治效果。同时要单、双液注浆交替进行，避免双液注浆一次封死注浆孔。

⑥注浆完成标准。

当注浆孔满足下述标准之一时，可结束注浆。

1）孔口处注浆压力保持在0.2～0.5MPa之间，吸浆量≯40L/min，压力保持30min；

2）在注浆范围以外3～5m出现冒浆点；

3）该孔的吸浆量为平均吸浆量的1.5～2.0倍，且吸浆量显著降低时；

4）孔位处基岩完整，或多次压浆，孔口处压力>1.5MPa时。

⑦提管。完成注浆时采用提管机立即抽管，每次抽管50cm高，注浆管抽出后立即清洗。

⑧封孔。抽出套管后用M7.5砂浆封孔，为保证孔内砂浆密实，封孔时边灌砂浆边用木棍插捣。加强质量监控，以防不封孔或假封孔，导致形成竖向水力通道，促使岩溶病害的发展。

⑨注浆施工记录。严格按要求进行注浆施工的记录、整理及统计，做到记录完整、准确，书写规范。

5 质量检测控制

本项目的岩溶注浆检查在注浆完成28d后进行，主要采取如下三个方面进行质量检验：

①钻芯取样：检验孔数≮2孔，且≮压浆总孔数量的5%。通过观察钻取的芯样水泥结石率，直接直观的评估压浆处理效果。

②压水试验：检验孔数≮2孔，且≮压浆总孔数量的3%。压浆整治后的灰岩单位吸水量≯0.42L/min·m·m，土层单位吸水量≯0.33L/min·m·m。

③瞬态面波检测：通过综合对比压浆前后的面波速度、面波频散曲线形态，以分析压浆质量效果。

根据本项目的钻芯取样观察，可见溶洞、裂隙、岩土分界面处的压浆填充饱满。同时采压水试验、瞬态面波检测的结果均表明整体压浆加固效果明显，达到了处理目的。

6 结束语

岩溶整治为隐蔽工程，其发育情况千变万化，施工较为复杂，质量控制难度较大，易出现质量通病，须严抓现场控制，组织标准化施工。特别是注浆过程为岩溶整治是否达标的关键，先进行压浆工艺性试验，按照确定设备参数、浆液配比后展开大面积施工，并指定专人实施监控，以确保岩溶处理质量。

参考文献：

[1]葛曙興.高速铁路岩溶路基段施工整治技术总结[J].高速铁路技术，2011（5）.

[2]杨勇海.高速铁路路基岩溶注浆施工技术浅析[J].四川水泥，2015（12）.

[3]倪志成.宁安铁路路基岩溶注浆施工技术[J].建筑知识，2015（12）.

[4]孙健家，汪水清.铁路岩溶路基与注浆技术[M].北京：中国铁道出版社，2014年4月.