1、岩溶注浆配合比设计及路基工程中的应用张元凯(中铁十一局五公司 400037)摘要中铁十一局武广客运专线五公司项目部承建的路基工程长度 4.5 km，针对岩溶发育广泛的地质条件，施工图中设计采用岩溶注浆加固处理，工程量大，是本项目的重点工程之一，结合冻结加固法及路基加固建设的特点，从优化注浆的配合比、技术条件、施工经验及加固检验等以确保注浆成功，从而保证整个路基工程质量。关键词岩溶注浆 水灰比 双液浆体1 注浆配合设计注浆配合比，必须考虑合理的岩溶地基处理相关参数和施工工艺，使用材料、施工机具等加以决定。根据设计要求中的规定，岩溶注浆的技术条件应符合下列规定：1、水泥浆液水灰比为 0.8:1-1
2、:1。2、注浆水泥采用 PO32.5 水泥。3、双液注浆采用水玻璃 38-43Be，模数 2.4-3.0。4、拌合水：水质应符合 铁路砼及砌石工程施工规范中的各项规定。1.1 配合比设计1m3 水泥浆（绝对体积）需要的材料按下式计算：1000=WPW-CPC+PiPP式中 W水的重量（kg），C水泥重量（kg），Pi 缓凝剂重量（kg），P各种材料比重则： 1000=WPW-CPC设 PW=1.0，PC=3.12 则：1000=W+0.32C由 W/C=1.0 得1000=1.0C+0.32CC=757.6（kg ）W=757.6（kg）Pi=757.60.0095=7.20（kg）水泥浆：水
3、玻璃=1：0.5（体积比） ，水玻璃密度为 1.38（g/cm3） 。根据此配合设计双液浆体稠度为8.4s，水泥浆比重为 1.52（g/cm3） ，满足施工要求。2 施工工艺2.1 岩溶注浆要遵循 “探灌结合 ”原则，封闭土石界面，形成隔水帷幕。要求：岩溶注浆孔要求注浆厚度不小于 8m，入基岩 5m, 注浆孔按设计要求采用梅花形或正方形布置，孔间距 7.07.0m 或5.05.0m；路堤地段加固范围至路堤坡脚外约 5m，路堑地段加固范围至侧沟平台外边缘。另外，施工中如遇溶洞,孔深至溶洞底板下 1m。2.1.1 施工准备调查地下管线分布情况，防止钻孔伤及地下管线和当地水井，防止污染水源；将试验场
4、地平整，设置必要的排水坡，防止地表水下渗；完成工艺试验段全部孔位放样，并测量、记录孔口地面高程；接通施工用水、电，钻机试运行，确保设备能正常开钻；准备灌浆用的水泥、砂、水玻璃等，并对进场原材料进行检验；检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转；对现场操作人员进行技术交底、岗前培训。2.1.2 钻孔注浆孔钻进：土层、岩层均采用泥浆护壁钻进。土层钻孔：首先启动水泵，开动钻机钻进，当第一根钻杆钻进后,接长钻杆, 继续钻进,直到钻至土石界限；土层钻孔过程中,若遇流塑土层,及时用 108导管护孔,防止塌孔。岩层钻孔: 土层钻孔结束后，清孔。然后采用 91钻头钻进, 直到钻至设计深度。钻孔过程中,邀请监理
5、工程师旁站记录地质变化情况,所有芯样摆放整齐。当遇岩溶时,应详细记录岩溶深度、填充情况等。2.1.3 注浆方案本试验段采取了两种注浆方式，方案一为分层分段注浆，方案二为一次性注浆：分层分段注浆工艺：分层分段注浆采用纯压注浆，自下而上进行,对土层帷幕注浆完毕后, 再对岩层(或溶洞) 孔进行注浆。A、土层帷幕注浆钻孔至土石界面后，在土层帷幕分界线 3.5m 上安装止水栓塞，进行压浆；当灌浆压力达到0.5MPa 以上, 且注浆压力呈直线上升或吸浆量不大于 40L/min，持续 1030min,方可提塞清孔，清孔完毕后进入岩层钻孔。B、岩层注浆先完成土层帷幕注浆，钻机重新钻孔至设计深度后，提钻清孔，清
6、孔完毕后视钻孔揭示的地质情况及溶洞大小，下注浆管，封闭孔口，最后加压注入纯水泥浆，直到达到注浆结束条件为止。一次性注浆工艺：钻孔一次性成孔到设计深度，提钻清孔，下入注浆导管至孔底或溶洞底板上部 1.0m 处，采用水泥砂浆封闭孔口，封闭深度进入原生黏土层 0.5m 以上，待水泥砂浆凝固后，接通注浆管至注浆机，在0.10.5MPa 压力下自下而上进行注浆，直至达到注浆终止条件后结束注浆。以上两种注浆方式均切实可行，通过试验检测，均满足设计和规范要求，但在保证质量的前提下，本着省时省力、节约成本、方便施工的原则，建议采用从下往上，一次性灌注的方式。注浆加固及嵌补的主要施工机械设备有钻机、注浆泵、搅拌
7、机、挖掘机等。2.2、岩溶注浆施工要点2.2.1 定孔位：按注浆工艺试验布孔图，现场测放注浆孔点。注浆钻孔孔位偏差不宜超过 50cm，垂直度偏差不大于 1%，开钻前必须保证机身平稳。场地平整并确保排水通畅，准确测量钻孔前原始地面高程。2.2.2 钻进：将钻杆对准所标孔位（孔位偏差不超过 0.5m） ，用 110钻头开孔钻进，保证开孔直径110mm。注浆孔终孔直径 91mm 。开孔时轻加压、慢速、大水量钻进，防止将孔开斜。钻进至一定深度，采用套管护壁。直至进入岩土界面以下 3-5m，基岩裸露地段保证注浆深度不小于 8m。遇溶洞，加固深度为至溶洞底板下 1.0m。基岩面下孔深 5m 范围内未遇见溶
8、洞，即可结束钻进。2.2.3 注浆加固施工试泵：开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力时，持续二、三分钟不出故障，即可结束。安装注浆管和止浆塞：钻孔完毕，清孔检查，在确认没有坍孔和探头石的情况下，下注浆管。否则，采用钻机扫孔。确定注浆管内无阻塞物后，安装注浆管。为减少拔管时的阻力，在注浆管上可上防水板。用沾有 CS 胶泥的麻丝绳绕成不小于钻孔直径的纺锤形柱塞，把管子插入孔内，然后在麻丝与孔口空余部分，填充 CS 塑胶泥，使注浆管和止浆塞固定。注浆管外露长度 3040cm，以便连接孔口阀门和管路。注浆管安放好后，在注浆管管口加
9、上孔口盖，以防止杂物进入。压水试验：对注浆管路压水检查密封性，压力由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续 15min。浆液配制,施工控制分以下三种：A水灰比固定，水玻璃浓度不变，变换双浆比例。当水玻璃溶液所占比例由小到大，凝胶时间则由长到短，初、终凝由慢到快。B水玻璃浓度不变，双液比例固定，变换水灰比。当水灰比由小到大，凝胶时间由短到长，初、终凝由快到慢。C水灰比不变，双液比固定，变换水玻璃浓度。当水玻璃浓度由高到低，凝胶时间由短到长，初、终凝由快到慢。注浆：根据现场情况及时调整双液浆的配合比，一般在注浆量较大，注浆压力较低时，浆液的浓度应调高，胶凝时间应缩短，以控制浆液扩散范围和注浆量；在注浆量
10、较小，注浆压力高的场合，浆液的浓度应适当降低，胶凝时间也应适当延长，这样才能使浆液得到充分地扩散，保证注浆质量。发生漏浆时，通过调整浆液配合比使其浓度加大，胶凝时间缩短，并采取间隔注入的方法，便可有效地将其控制住。 注浆压力控制：灰岩中为 0.10.3MPa ，岩土界面附近逐步加大到 0.30.5MPa。结束注浆条件当注浆达到下列标准之一时，孔道停止注浆：A、注浆孔口压力维持在 0.2MPa 左右，吸浆量不大于 40L/min，维持 30min。B、注浆钻孔基岩完整，或多次注浆，孔口压力超过 1.5Mpa 时。C、冒浆点已出注浆范围外 35m 时。D、单孔注浆量达到平均注浆量的 1.52.0
11、倍，且进浆量明显减少时。未达结束条件处理：经检查达不到上述标准时，清孔后再次注浆。注浆完成后立即拔管，以防浆液在注浆管中凝固。每次上拔高度为 50cm。拔出管后，及时刷洗注浆管，保持清洁、通畅。拔出管后留下的孔洞，及时用 C15 混凝土封孔。3、监测与测试3.1 监测为了对岩溶路基压浆施工的质量进行宏观控制，避免施工造成环境的影响，施工时安排专人进行质量、环境的监测。施工前，调查每段工地的周边环境特点，依据设计注浆孔的布置，影响半径及范围设立监测点、控制点，注浆过程加强地面观测记录。每个压浆工班的孔口压浆工负责当班的地表观察，一旦有异常即停止注浆，分析原因并调整压浆工艺。调查施工区的井、泉、坍
12、坑以及民居的生活水源分布，定期或日常进行水量、水质的观测、访问，确保生活用水的质量，农田用水无污染3.2 测试3.2.1 试验对压浆中出现异常的压浆孔，采用注水试验，或水位传递、指示剂、气体传递等方法确定岩溶通道连通性和压浆质量。3.2.1 工程效果测试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，压浆后试验的单位长度吸水量应小于压浆前吸水量的 3%5%，即可判定达到压浆效果。钻孔检查，检查孔数为 5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果。综合物探测试压浆完工后进行物探检测对比，物探检测按设计要求为工后物探，可以考虑用地质雷达或高密度电法进行检测。4、总结通过地面注浆加固，止水施工取得了圆满成功，起到了结构外部填充加固及止水帷幕的作用。路基注浆后密实情况经探测表明，注浆加固前地基土松散，构造不均匀。注浆加固后处理地段地基土体密实，结构均匀，使路基周围土体粘结强度大大增强，达到了预期效果，是今后客专路基工程施工中不可缺少的一种施工技术和方法。
