浅谈岩溶地区注浆施工

摘 要：岩溶地质是具有溶蚀力的水对地表及地下可溶性岩层的化学溶解所产生的一种地质现象，它对铁路路基沉降存在极为严重的危害作用。本文主要介绍岩溶地区注浆地基加固施工技术及其质量控制和施工后的质量检测。

关键词岩溶地质注浆施工质量控制

中图分类号：P642.25文献标识码： A 文章编号：

岩溶概述

岩溶地质是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称，又称喀斯特地貌。它以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、潜蚀，以及坍陷等机械侵蚀过程。按出露条件分为：型喀斯特、浅埋型喀斯特、深埋型喀斯特。

岩溶地质的形成原因及分布形态，岩溶地质是可溶性岩受水的化学和物理作用的结果。我们以石灰岩为列说明，石灰岩的主要成分是碳酸钙（CaCO3），在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]，后者可溶于水，于是在该地区在地下水作用下就形成裂隙及溶隙，长年累月的积累这些裂隙或溶隙就逐步的扩大形成为空洞或溶洞。

岩溶的主要形态有溶洞、溶沟、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及钟乳石等。一般地说，硫酸盐岩层、卤素类岩层岩溶发展速度较快；碳酸盐类岩层则发展速度较慢。质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，且形态齐全、规模较大；含泥质或其他杂质的岩层岩溶发展较弱。结晶颗粒粗大的岩石，岩溶较为发育，结晶颗粒细小的岩石，岩溶发育较弱。

岩溶地质对工程影响

岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，岩溶地基问题已成为工程建设中的突出问题，加强岩溶地基稳定性分析评价，采用合理、经济的地基处理措施，有着重大的技术价值和经济意义。

岩溶地质危害最大表现为岩溶塌陷和地基的不均匀沉降。岩溶塌陷是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。

岩溶地区注浆施工

岩溶注浆原则是在土石界面处，高压注入水泥浆封堵溶洞、溶蚀、裂隙以及地下水潜蚀作用下形成的土洞、溶洞，充填土石中裂隙，形成水平帷幕封堵地表水通过，以便缓和地基不均匀沉降、岩溶塌陷及地表水或地下水活动而造成的裂隙继续扩大对地基的影响。

岩溶注浆施工工艺

场地平整及施工准备

施工前先疏排地表水，防止地表水下渗，将路基施工段落四周用土围砌，防止浆液外冒污染环境，符合环保要求。路堑地段首先要将路基开挖至路肩标高，确保路堑边坡稳定以及附近结构物不受影响后再进行先导孔的施工。

孔位布置

依据设计图纸，绘制孔位平面布置图。路堤地段岩溶注浆加固范围至路堤坡脚外5米，路堑地段加固范围至侧沟平台外边缘。其中，路基地段按梅花桩布置，路堑地段按矩形布置，孔间距均为5米。

钻孔

注浆钻孔施工时应按以下原则施工，“先外排后内排，先两头后中间，跳孔施工”。 土层钻进时回次进尺在保证采取率的前提下不应超过1米，岩层钻进时在提高钻进速度和保证采取率的前提下不应大于1.5米，对于特殊破碎的岩层应减小回次进尺，以确保采取率。钻机采用回旋钻机，土层开孔采用φ108合金钻头钻进，钻至基岩面后将108mm套管用大铊打至基岩面，清孔后扩108mm套管入岩，顶部套管应为1.5～2.5m的短套管，然后用91mm钻头钻进至灰岩5米。若5米内遇见溶洞，则加固至溶洞底不小于2米，孔内残留岩芯不超过20cm。

在钻孔过程中，土层应采用干钻，钻至岩层后可采用饱和水钻进，不得采用泥浆钻、大水冲水钻进。防止泥浆在钻进中直接填满溶隙、裂隙，给注浆带来一定的负面效果，影响工程质量。

注浆

在施工前要对水泥、水玻璃进行优选，进行原材进场检测，对注浆设备、注浆压力表要根据实际施工需要进行合理选用。我工区选用的注浆设备为BW-15注浆泵，2.5Mpa压力表。

注浆前必须采用压力清洗钻孔5～10分钟，清洗液只带有少量或不岩粉时可以结束清洗钻孔，清洗孔结束以后将水注满钻孔到孔口，观察水位下降情况，以确定注浆开始时的水灰比及其它备料。注浆水泥浆配合比选定应根据现场岩体破碎程度、裂隙发育情况、渗透系数的大小、地质构造、环境情况等综合考虑，我工区注浆配合比选定为0.8：1～1：1水泥浆（水泥为P.O42.5）。在水泥浆液外冒和钻孔有溶洞情况下，在注浆过程中要加入水玻璃。水玻璃浓度为38～43Be,模数2.4～3.0。

1）注浆原材料p.o42.5水泥和水玻璃入场前都要进行必要的试验检测，合格后才能正常使用。

2）水泥浆由搅拌机充分搅拌均匀，再将配好的浆液用注浆泵送入孔内。注浆浆液遵循由稀至浓，注浆压力由低至高，逐级加压的原则。灰岩中的注浆压力为0.1～0.3Mpa,至岩土分界面逐步加压至0.5Mpa。在达到设计压力0.5Mpa时且持续30Min后即可注浆结束。

3）注浆施工中一般采用纯水泥单液注浆，水灰比为1：1；在水泥浆液外冒和钻孔有溶洞情况下注浆采用双液注浆，双液注浆施工时，水玻璃的掺入量通常为水泥浆的1/10。在注浆量超过平均设计注浆量30倍（15L/孔）时采用间歇注浆或二次注浆。

注浆加固目的

当地基中存在裂隙及溶洞时，地表水与地下水在渗流过程中会将裂隙及溶洞中填充物如粘土及其它小颗粒带走，从而进一步加大裂隙及溶洞，易形成土洞并发生坍塌，导致路基范围内沉降，影响行车安全。注浆目的在于注浆后使水泥浆填满土体内空洞及岩层内裂隙及溶洞，在基底范围内粘合为一个整体，从而杜绝地基不均匀沉降、岩溶塌陷及地表水或地下水活动而造成的裂隙继续扩大对地基的影响。

检测及分析

岩溶注浆质量检测方法主要有物探、钻孔取芯、压水试验三种方法，满足下述条件之一，可视为合格，否则应重新补钻孔注浆，直到满足要求为止：

⑴注浆后地层单位长度吸水率小于注浆前的５％，此为压水试验检测评定方法。即在注浆区域根据注浆孔数目钻取其数目的%，用作压水试验。

⑵检查孔岩芯可见多处水泥块，基本填满可见空隙，此为钻孔取芯检测评定方法，抽取频率为注浆孔总数目的%。

⑶检查孔补注采用水灰比2：1的浆液时，初始的前10分钟进浆量小于10L；

⑷检查孔注浆结束后的补注浆量小于常见注浆量的一半。

岩溶注浆采用压水试验、钻孔取芯和物探三种检测方法。其中以DK1050+191.24～+507.14段为例综合分析如下：

该段压水试验共做21处，单位长度吸水率最大0.0568，最小0.0272均小于注浆前的5%；钻孔取芯，共钻孔位21个，均见明显水泥块,注浆后注浆范围内的土层、岩层裂隙、溶槽等均有水泥注入；物探采用高密度电法仪，沿路基纵向每2.5米一个电极分布，电极之间以电缆线连接，路基横向间距为每5米分布一道电缆线。通过每5米一个电极，对路基深度（0～50）米范围内，测试地层中电阻的大小，依据RES2DINV软件将电阻转换为地层内空洞及裂隙情况。经物探检测可见岩溶注浆处理岩溶地区后，该段路基范围内的裂隙、溶隙及溶洞得到水泥浆充填加固，下伏基岩（灰岩）无明显低阻异常现象，整体电阻率值较高，未见溶洞反映。

结束语

在岩溶注浆施工中通过对注浆原材水泥、水玻璃的有效控制，以注浆前单孔压水试验为前提，因孔而异，及时调节浆液配比和注浆压力，确保岩溶注浆施工的工程质量，达到设计效果。

通过对本工点的物探检测，分析比较注浆前后压水试验及钻孔取芯，结果表明，岩溶注浆处理岩溶地区路基后，对地基起到了良好的加固作用，路基经岩溶注浆处理后，沉降合格，质量良好，达到设计效果，可供岩溶地区路基注浆施工参考借鉴。

参考文献：

【1】北京至上海高速铁路施工图路基工点设计图

【2】DK1050+191.24～DK1050+507.14段路基设计图-35