岩溶地区邻近既有线铁路桥梁桩基注浆加固

摘要：在岩溶地质条件下，桥梁钻孔灌注桩施工重锤冲击极易造成地面震动引起桥墩范围内岩溶顶板及覆盖物坍陷，引起安全事故。本文针对临近既有京广铁路的桥梁桩基岩溶治理，展开设计方案的探讨，以供业内人士参考。关键词：岩溶地质，既有线，钻孔注浆

中图分类号：TD41文献标识码： A 文章编号：

0 引言

在铁路桥梁施工中，常遇到软弱地基及岩溶等特殊地质情况，因其稳定性不够，承载力低、易变形及处理难度大等难点，所以对其处理方案要针对具体工程情况重点设计。新建铁路某线疏解线特大桥14号墩紧临既有京广线，其桩基岩溶裂隙发育，通过地质调查、钻探揭示桥墩范围内钻孔遇洞率为100％，线岩溶率为31.3％，岩溶为强烈发育。为保证在桥墩桩基施工过程中钻进不破坏地下溶腔顶板造成过量变形，本文针对这种地质情况，探讨相应加固措施。

1 工程概况

桥梁以30°角斜跨京广铁路，并与京广铁路并行，地形较平坦，但跨越建筑物众多，地物复杂。14号桥墩位于京广铁路右侧，最近处距路基坡脚4m。该工点通过地质调查、工程钻探、原位试验等勘测手段和方法，结合室内试验，基本查明桥墩范围内的地层分布、岩性、构造、地下水分布和岩溶发育等地质情况。工点范围内地表为第四系全新统人工填筑粉质黏土、第四系全新统冲、洪积粉质黏土、粗圆砾土，下伏石炭系下统灰岩。工点范围内地下水主要为第四系孔隙潜水，其次为基岩裂隙水、溶隙水。

工点范围内不良地质为岩溶，强烈发育。该地区岩溶主要为覆盖型岩溶，上部覆盖层厚度12～30m，地表无明显溶沟、溶槽和塌陷坑等岩溶现象，发育形态主要为溶洞，以水平发育为主，为早期岩溶水平径流带。溶洞连通性较好，埋深19～53m，溶洞高度1.3～14.6m，大部分充填软塑～硬塑状粉质黏土，局部充填流塑状粉质黏土，在1号、2号桩孔中分布空洞，充满地下水。

2 工程措施

此处岩溶为覆盖型岩溶，强烈发育，采用钻孔注浆整治。钻孔注浆整治范围以桥墩中心为中心，近既有线侧处理至既有线左线位置，对侧处理至桥墩外5m（见图1）；钻孔注浆整治深度从土石界面以上2m至溶洞底板以下2.0m。

图1岩溶地基处理工程平面图

3 施工技术要求

3.1 钻孔

（1）钻孔位置依照平面图施放，施工时，因地质、施工现场等情况与设计图有出入时或需要移动孔位时，应报设计单位核准。

（2）钻孔开孔孔径不得小于110.00mm，终孔孔径不得小于91.00mm；在钻探过程中，土层及溶蚀破碎带采用跟管钻进。

（3）对垮孔严重的溶蚀破碎带及充填粗粒土的溶洞，实施跟管钻进极为困难时，可采用自上而下注浆法复钻施工，严禁使用影响注浆加固效果的方法钻进。

3.2 注浆

（1）注浆材料

水泥浆：水泥采用强度等级为P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.8:1～1:1，浆液配合比按实际情况进行调整，遵循先稀后浓的原则，依吸浆情况逐步加浓浆液。

注浆时，当浆液漏失及注浆充填较大岩溶空洞时采用水泥-水玻璃双液注浆，水玻璃的浓度30～43Be，模数2.4～3.4，采用双管的方法掺入，孔内混合器混合。

空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，先灌注中粗砂对溶蚀腔体进行充填，再采用水泥水玻璃浆液注浆；注浆孔序详见“岩溶地基处理工程平面图”。

（2）注浆压力

一般为0.2～0.4MPa。一般情况下注浆流量应配合注浆压力来调整，注浆初期土层吸收浆液能力强，压力可以较小，随着土体吸收量减少可以逐渐增加流量增大压力，使其处于最佳的吸收状态，注浆接近结束时可适当增大注浆压力。在既有铁路路基附近进行注浆处理时，为防止线路受压而抬起，每注浆孔注浆至孔上部应停止加压保持无压自流注浆。

（3）注浆速率

注浆速率的控制分以下几种情况：注浆压力大于要求的压力时停止注浆；路基附近出现漏浆的情况时，应停止注浆；注浆时间太长时，停止注浆，分二次注浆。注浆时间最长不应超过1～2个小时，每一次的注浆时间以30～40分钟为宜。

3.3 注浆施工要求

（1）场地布置

施工场地窄小，各种机械设备应布置紧凑。注浆泵宜靠近孔口，注浆管路不宜过长，且管路应尽量顺直，以减少注浆压力损失。

（2）耐压检查

为保证施工安全，对高压管路、接头、阀门等，使用前进行耐压试验，检查管材质量和连接丝扣的密封性。

（3）浆液制备

浆液所用水泥品种、标号以及水玻璃浓度、模数，必须符合质量标准；水泥浆搅拌需均匀，并通过滤网方可使用。水灰比应按设计要求执行。水玻璃使用前应作小样试验，根据需要的初凝时间选择合适的水玻璃掺入量。制浆用水应符合混凝土用水的水质要求(PH＞5)。

（4）现场注浆试验

施工前应选择代表性场地进行现场注浆试验工艺，注浆试验场地应具代表性。根据设计要求的浆液配比等指标，最终确定注浆压力、注浆量、水灰比、外加剂类型及掺量、注浆次数等施工参数。施工中应采用自动流量和压力记录仪进行注浆施工记录，并及时对资料进行整理分析。注浆过程中根据浆液流量、注浆压力特征动态调整浆液水灰比。

（5）钻机就位后，让钻头对准孔位中心，钻杆垂直度偏差不大于1%后开钻，孔位偏差不大于0.5m，确保成孔质量。

（6）钻孔注浆施工时，首先进行靠近既有线的一排直孔和斜孔；注浆时，浆液先稀后浓且提高注浆压力，扩大注浆影响范围，如出现大规模漏浆或注浆量无法控制时，应及时通知设计单位，对既有加固范围进行分析，变更设计。

（7）注浆全过程应做好各项技术资料和基础数据记录、整理、分析工作。

（8）如有岩溶发育但吸浆量少或不进浆时，先采用高压清水洗孔或钻机清孔后疏通岩溶裂隙通道，再注浆。

（9）注浆结束后及时用水泥砂浆封孔至孔口。

（10）基桩钻进过程中，钻进深度到达溶洞顶板全部的基岩层时，其钻进速率、冲击强度等施工工法指标均应减弱尽量避免成片破坏基岩顶板的完整性。

（11）施工安全和运营行车安全

在既有线附近进行注浆施工不得危害既有铁路运营行车安全。根据现场情况，在施工影响范围内沿既有线设置临时防电棚；且应制定一系列安全保障措施和应急预案，确保施工安全和运营行车安全。不得破坏既有线设备，钻孔开钻前需查明地下光、电缆等埋设情况。

3.4 注浆质量标准

（1）一般情况下注浆施工过程中每延米注浆段的平均进浆速度为10～20L/min。单孔注浆结束标准应根据下列情况综合决定：

1）每分钟吸浆量=

2）孔口或周围发生冒浆应立即暂停注浆，并对冒浆点进行封堵，封堵后继续注浆，同时减小压力或加浓浆液。当采取上述措施仍然冒浆可停止注浆，但相邻孔应实施“补偿”措施；

3）超过预定压力或压力稳定后突然下降；

4）其他需要停止注浆的原因。

（2）注浆施工完成后，应对注浆效果进行检查，以验证是否达到或满足工程目的或设计要求。注浆效果质量检查应在注浆结束后28天进行，经质量检查合格后方可进行桥基施工。常用的检验方法为注浆后通过物探、钻芯、水压试验法检测处理效果。

1）钻孔检查，检查孔数为3％，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果，并取芯进行室内抗压试验。

2）孔内综合物探检测：遵循《铁路工程物理勘探规程》(TB10013-2004)，选用弹性波层析成像法(CT)、剪切波波速测试法进行综合检测。

3）注水试验：在注水试验前，量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变化幅度，注浆后试验的单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3～5%，即可判定达到注浆效果。

4 变形监测

（1）为防止注浆过程中地表隆起或线路路基顶面土被顶起，特别是既有线轨面高程及其附近地表的变化，现场施工过程中应加强监测，通过不断调整注浆压力等参数，确保施工安全与质量。

（2）沉降变形观测：注浆及钻孔灌注桩施工期间每天观测一次；工后六个月每隔7～15天观测一次。观测桩布置：既有线路肩上均匀布置三处，注浆场地内根据现场情况适当布设。监测元件采用C20混凝土现浇或预制，0.2×0.2m，桩长1～1.5m，桩顶埋入Φ25mm长0.3m的钢筋作为观测点。

（3）钻孔注浆施工期间应加强工地巡视，如有必要，施工单位可根据需要单独或组合布置监测断面对地基进行监测，发现有显著位移或异常变形时，应暂停施工，查明原因，采取适当的处理措施。

（4）岩溶处理加固地基后，进行桥墩施工过程中应加强地面监测，如发现有地表变形、塌陷等情况，应及时停止桥墩施工，必要时需再进行岩溶注浆加固处理。

5 结语通过本临近既有线岩溶治理工点的设计方案研究，得到以下结论：

（1）临近既有线的铁路工程设计时，既有线安全是首要考虑的问题，方案措施的决定尽量避免影响既有线运营安全，且要加强监测，增加安全防护措施避免安全隐患。

（2）岩溶地质复杂地段，设计前要进行充分的地质勘探，仔细研究地质情况，针对不同的地质情况和施工环境，宜采取相应的处理方案。

（3）溶洞经过钻孔注浆处理后，必须经过严格检测，确保达到预想处理结果后方可进行后续工程的施工。

参考文献[1]《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）

[2]《铁路特殊路基设计规范》（TB10035-2006）

[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）

[4]《地基处理手册》第三版

[5] 铁路工程设计技术手册《路基》（路基手册）

[6]《锚固与注浆技术手册》第二版