1、高速铁路岩溶及红黏土注浆加固地基处理高速铁路岩溶及红黏土注浆加固地基处理(工法初稿)岩溶及红黏土注浆工法(作者:中铁八局:工程技术部全体参战人员)1 前言：本黏土及岩溶注浆工法是针对武广客运专线的地质特点来进行研究的，武广客运专线地质条件复杂多变，单从武汉工程试验段的地质条件来看，注浆地段地质条件多为：上覆黏土，为软塑及硬塑层，下伏弱风化灰岩，岩溶及裂隙发育。本工法正是结合武广客运专线武汉工程试验段的地质条件，对有关注浆设备、注浆材料、注浆工艺流程、各种注浆参数及在注浆过程中的各项监测控制、注浆前后的各项检测对比，在武广客运专线武汉工程试验段现场试验及施工的基础上，在多方大力支持下，由中铁八局
2、联合体为主体，结合工程实践的基础上形成的。2 特点：2.1 该工法的施工机械体积小，灵活轻便，适合于场地狭长地带的施工。2.2 该工法在注浆前期可对地质情况进行复核，并不用另外再上地质钻机，可在钻孔总数的 20%中完全复核出该处的地质情况。2.3 在先导勘探孔探明地质情况下，后续钻机可大量跟进，有利于大面积展开施工。2.4 可根据探明的地质情况，对于不同的地质条件确定采同的注浆方法以及确定浆液配制方法。2.5 在注浆施工中，在注浆孔中采用加入钢筋笼，形成微型桩技术，从而保证了封孔效果以及注浆加固地基的整体效果。2.6 采用较大孔径的注浆孔，91mm130mm ，在有效控制注浆压力及浆液配比的情
3、况下，对注浆效果进行控制。2.7 采用物探、钻孔、注水试验，对于注浆前后的对比可以有效确定注浆加固地基效果。3、适用范围：本工法适用于含砂土、粉土、软塑黏土、回填土等地基加固。可用于公路、铁路以及对地基加固并控制地层沉降等的地基加固工程。4、工艺原理：利用惰性材料形成的浆液，在一定压力作用下注入岩溶裂隙、溶洞中以及软塑黏土体孔隙中，首先是填充岩溶溶洞及岩溶裂隙，其次是封闭岩、土界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系；如土体中存在着软弱夹层，再进行加固土体软弱夹层，并在注浆中加入钢筋笼形成微型桩的复合加固体系。通过注浆填充液凝固后，具有的刚性和强度而改变岩层及土体的性状，使岩土的变形受到
4、约束，强度得到提高，从而达到控制地基整体沉降、减少变形的效果。5、工艺流程及操作要点：5.1 工艺流程5.2 操作要点:5.2.1 注浆前期准备a 平整场地：首先对于要注浆的施工场地进行平整，对于路堑开挖地段要先开挖至设计标高，推平，然后进行碾压密实；b 施工放线：按照设计布孔形式放出注浆孔位，并明确标示出来；c 地质情况及管线勘探：施工前应向有关部门收集和调查地下设施、地下管线的具体位置，不明确时可采用物探与开挖相结合，以确认地下是否存在管线后方可进行施工；在正式施工前，应先进行超前地质勘探，利用探灌结合，选取总孔数的 20%进行先导勘探，进一步探明岩溶发育情况和红黏土软硬程度，以确定合理的
5、岩溶地基处理相关参数和施工工艺，并随时注意周围的水利设施情况和地下水位情况。5.2.2 施工工艺a 钻孔:钻孔开孔直径 110mm,在土层过厚地段开孔 130 mm,钻孔采用干钻或无水反循环 ,注浆套管采用跟管钻进,直至软黏土顶部;如无软黏土层,钻进至基岩面下 20cm,换径 91 mm 钻进,钻进至岩层基岩面以下设计要求部位;b 注浆:在有软塑层的情况下,钻孔至软塑层顶部,停止钻进,从软黏土层上 1m 处开始注浆,软黏土层每钻进 1m,实施注浆 1m,下注浆套管 1m,然后清孔后加深 1m,再注浆 1m,再下注浆套管 1m,周而复始直至基岩面; 在进入岩层后,换径钻进至设计要求深度,在岩溶孔
6、中采用孔口前进式注浆的方式,直至注浆达到终孔标准;在没有软塑黏土层的情况下,直接钻孔至岩溶中设计标高,提管至基岩面上部 2 m 处,接注浆导管,进行压浆达到终孔标准。c 拔管：在注浆结束之后，提拔注浆管至孔外，准备封孔。d 清孔：注浆结束后，在提拔注浆管时边拔管边清孔，将孔内残余物清除，当注浆管难以拔出时，可将注浆管保留在孔内清孔；f 微型桩施工：将制作好的微型钢筋笼连同注浆管插入注浆孔中直至岩面以下 0.2m，钢筋笼长至地表，多余切除；将达至设计强度的砂浆或水泥浆在钻孔中从下至上连续注浆并充满钻孔，并将注浆管上提，边灌边提，同步进行至地表。5.2.3 注浆施工步骤及施工重点a 施工注浆应先外
7、侧边缘，后中心部位；b 应先施工岩溶深孔，后施工上部单一土层钻孔，土层注浆宜隔排跳孔施工；c 岩溶深孔的注浆顺序，应先进行土层注浆，后进行岩溶注浆；d 土层需分层进行注浆，多预留 108mm 的短套管，便于施工；e 注浆过程中加强地面观测，并作好记录，当地表升降达到 10mm/d,水平位移超过 5 mm/d ，在既有线及既有建筑附近应暂停注浆，特殊情况应及时上报有关部门处理；f 对于注浆效果较差地段应进行补充注浆。g 注浆压力控制:注浆压力一般控制在 0.30.5MPa，最大压力 1.5MPa，当注浆压力超过 1.5MPa 时，可停止注浆；必要时可间歇式注浆。5.2.4 注浆结束标准土层注浆结
8、束标准：a 土层注浆初始的注浆量控制，每延米注浆量达到 300500 升时即可转放下一延米处注浆；b 注浆范围中部的土层注浆压力逐渐增加，当注浆压力达到 1.0MPa，进浆量明显减少并持续 30 分种可终止注浆，当注浆压力达至 1.5MPa 即可停止；c 注浆过程中发现冒浆暂停注浆，孔口封堵后继续进行注浆，但应减少压力或加浓浆液。岩层注浆结束标准：a 当注浆量小于 20 升/分，注浆压力达到 0.51.0MPa 时，并持续 30 分钟时； b 岩溶裂隙不发育和岩层完整的钻孔，注浆压力达至 1.01.5MPa，浆液难以注入时；c 单孔注浆量达到平均注浆量 1.52.0 倍以上，且注浆量明显减少时
9、；d 冒浆点已出有效距离 3m 时。6、材料：单液浆以水泥为主，岩溶空洞应灌入水泥砂浆或注入拌有粉煤灰的水泥浆；双液注浆以水泥和水玻璃为主体（或粉煤灰）适宜调配而成。6.1 注浆用水:应是可饮用的河水、井水或其他清洁水，含油脂、糖类或酸性的水和工业废水不可使用；6.2 注浆用的水泥采用普通硅酸岩水泥，水泥标号为 PO32.5。水泥应保持新鲜，一般不应超过出厂日期三个月，受潮结块不得使用，水泥的各项指标应符合客专验收标准。6.3 水玻璃采用 3543Be,模数在 2.43.0, 以及惰性材料砂和粉煤灰均应符合现行客专标准。7、工具设备：见表 1表 1 机具设备序号 机械名称 规格 数量（台） 说
10、明1 钻机 100 型 3 超前勘探、钻进成孔2 压浆泵 BW200 3 把配制好的浆液压入岩层、土层3 浆液搅拌机 SM200 3 配制注浆用浆液4 储料桶 400L 3 储存配制好的浆液5 6 7 8、活动组织及安全：8.1 劳动组织见表 2表 2 劳动组织序号 组别 工 作 内 容 人数 说 明1 总负责人 安排任务、指挥施工，作好施工记录 1 2 钻探组 20%的超前勘探孔施工 5 完成勘探后可加入施工3 施工组 钻孔、注浆、封孔 5 可根据现场人员合理调整4 运输组 运输材料至现场存料处 3 运输完毕可加入施工组5 试验组 检查施工配合比、做试验块 1 配合现场施工组6 清运组 清除
11、桩头及多余弃土、运至弃土场 2 清除结块等废料8.2 安全措施应遵照国家颁布的安全法律、法规以及武广客专有关安合规定执行，并落实以下几项安全措施：8.2.1 钻机移位必须听从统一指挥；8.2.2 钻机定位后必须垫实安稳,三脚架要有防滑措施工;8.2.3 注浆泵必须安装回浆阀,并保持畅通,拆除注浆管路时,应先打开回浆阀,释放压力;8.2.4 钻孔前期,应做好对外协调工作,切实保证下部无管线,并制定切实可靠的措施,以保护好地下管线。9、质量要求：质量控制必须严格执行客专标准及下列标准：9.1 注浆孔位误差一般不应大于 5cm,孔位实际误差不应超过 0.1m;9.2 清孔后底部残碴不得大于 5cm;
12、9.3 注浆前后用电法(或面波法)在注浆前后的曲线变化进行对比,检验注浆效果;9.4 注浆前后钻孔注水试验的单位长充吸水量对比,检查岩溶注浆效果.一般注浆后单位吸水量应小于注浆前吸水量的 35%,且不存在明显漏水现象;9.5 钻孔取芯及标贯验证:9.5.1 钻孔检查灰岩基岩面以下岩芯,根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果;9.5.2 上部软塑层注浆前后的标贯对比及取样观察物性及水泥含量,下部岩溶中结石充填情况;9.5.3 上部软塑层注浆前后钻探取样,对比物理力学指标变化;9.5.4 上部软塑层注浆前后原位测试(静力触探),对比比贯入阻务 Ps 曲线变化及相应力学指标变化。10、环境要求：10.
13、1 施工时，保持现场规范整洁，无用材料要及时收集整理归位；10.2 钻孔注浆时，要随时注意周围的地面情况，避免漏浆造成水污染；10.3 注浆时及注水试验时，要把废弃的水或浆液通过排水沟排入指定位置，沉淀过滤；10.4 结石及其他废弃材料清运至指定弃土场，不得随意放置；11、效益分析：通过本工法在武广客专试验段路基加固施工上的应用,该工法基本形成了完整的施工工艺,并将在武广客专全线推广应用。从现场实践来看,该工法具有灵活、机动，机械简单，可大量机械同时进行施工，在一定工期、一定数量的机械设备情况下，该工法具有较大的优势，并且施工中机械型号单一，施工质量容易得到保证，通过试验段的现场实践，注浆效果完全能够达到要求，并对地基加固及后期沉降控制起到了广泛的社会效益及经济效益。12、应用实例：在位于江夏区的武广客专试验段中，应用该工法对路堑、路堤基底黏土层、岩溶地段 11000 米注浆孔进行的地基加固，并进行了两段试验点位的实践，证明该工法对于适用地质条件下的地基加固处理、控制沉降、保持路基稳定起到了一定的加固效果。
