巖溶路塹加固施工技術(shù)
2015-09-07
1．工程概況及地質(zhì)條件
1.1工程概況
宜萬鐵路32標(biāo)DK360+326～+700巖溶深路塹為區(qū)間單線路基與車站多線路基的連接過渡段，總長(zhǎng)374m，土質(zhì)邊坡設(shè)計(jì)坡率1:1.25，巖質(zhì)邊坡無擋墻地段設(shè)計(jì)坡率1:0.75，邊坡底部設(shè)3m～10m高片石混凝土擋墻，胸坡坡率1:0.25。
1.2工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件
該段路塹處于中山區(qū)，相對(duì)高差約15～48m，自然坡率約5 o～30o，植被較發(fā)育，多辟為旱地，基巖在山坡局部出露；山坡表層覆蓋Qel+dl黏土，夾碎石，褐黃色，硬塑，厚度約0～2.0m，下伏T1j白云質(zhì)灰?guī)r，灰～深灰色，薄層狀～巨厚層狀，層理清晰，產(chǎn)狀60 o∠6 o，節(jié)理發(fā)育，巖溶較發(fā)育，弱風(fēng)化。
淺層巖溶地下水不發(fā)育。
2．巖溶形態(tài)
經(jīng)物理探測(cè)、鉆孔探測(cè)和最終開挖揭示該段路塹的巖溶形態(tài)在不考慮相對(duì)路基位置的情況下主要分為以下幾種：
2.1有充填物的溶溝、溶槽
有充填物的溶溝、溶槽在該段路塹發(fā)育最為普遍，順巖層節(jié)理豎向發(fā)育，充填物多為黃色軟塑狀粘土，無地下水發(fā)育。
邊坡上殘留的溶溝溶槽
2.2無充填物的空洞
無充填物的空洞多位于巖層節(jié)理發(fā)育較弱、巖層整體性較好的地段，多為干溶洞，部分溶洞內(nèi)有少量地下水發(fā)育。
擋墻基底發(fā)育的空腔溶洞
2.3塌陷
該段路基穿越三段塌陷，其長(zhǎng)度約15米到40米，塌陷內(nèi)大部為軟～硬塑狀粘土夾碎石，局部為粘土，內(nèi)部有直徑1～3米的孤石，無地下水發(fā)育。
路塹穿越的塌陷
3．采取的工程措施及施工方法
在前期系統(tǒng)探測(cè)及施工揭示的基礎(chǔ)上，根據(jù)路塹的不同部位不同形態(tài)的巖溶采取相應(yīng)的加固措施。
3.1位于挖方本體的巖溶
挖方本體內(nèi)的巖溶無論是有充填物的還是空洞都無需加固，但內(nèi)業(yè)方面需在開挖施工過程中繪制不同高程的巖溶分布圖，可根據(jù)實(shí)際情況按照標(biāo)高下降1.5m～3m繪制一次，圖上應(yīng)標(biāo)明溶洞的編號(hào)，根據(jù)編號(hào)在附表中詳細(xì)描述溶洞的形態(tài)和走向等指標(biāo)，為后期巖溶邊坡及基底加固提供基本的判斷依據(jù)，也可為下次的炮眼布置和施工安全提供參考。
這類巖溶不會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)及工程質(zhì)量造成威脅，主要是開挖施工過程中的安全隱患，防止人機(jī)落入洞內(nèi)發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)做好施工過程安全監(jiān)控。
3.2位于開挖成型后邊坡上的溶溝、溶槽
受溶溝、溶槽及巖溶裂隙的影響導(dǎo)致邊坡巖層破碎，巖溶路塹邊坡光爆效果差，邊坡凸凹不平，大量溶溝、溶槽殘留于邊坡上，導(dǎo)致邊坡表面積增加，排水效果下降，長(zhǎng)期積水加速巖層風(fēng)化，極大的降低邊坡穩(wěn)定性，需對(duì)邊坡進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)。
其加固措施及施工方法如下：
3.2.1 人工刷坡排險(xiǎn)
路塹開挖每一個(gè)爆破開挖循環(huán)完成后對(duì)坡面進(jìn)行全面清理，采用人工刷坡，將較淺溶溝、溶槽內(nèi)的充填物和邊坡上的松散物全部清理干凈，發(fā)育較深的溶溝、溶槽內(nèi)的充填物清理深度需達(dá)到垂直坡面2.0m。
3.2.2 嵌補(bǔ)
路塹開挖全部完成后采用從下至上的方式對(duì)已清理完畢的邊坡溶溝、溶槽進(jìn)行M7.5漿砌片石嵌補(bǔ)，使邊坡大致平順，以減小邊坡的表面積。
巖溶嵌補(bǔ)
3.2.3 掛網(wǎng)噴錨
在邊坡嵌補(bǔ)完成后，為保證其耐久性和穩(wěn)定性對(duì)邊坡采取掛網(wǎng)噴錨的方式進(jìn)行加固。
3.3位于擋墻基底的溶洞
擋墻基底的溶洞根據(jù)其充填情況、深度、大小和溶洞周圍巖層狀況采取不同的加固處理措施。
嵌補(bǔ)后掛網(wǎng)噴錨效果
3.3.1延長(zhǎng)擴(kuò)大擋墻基礎(chǔ)
當(dāng)基底溶洞深度小于3米，且經(jīng)鉆探溶洞底部5米內(nèi)無異常時(shí)，將擋墻基礎(chǔ)延伸至溶洞底部并適當(dāng)擴(kuò)大截面，有充填物的溶洞需先行清除充填物。
3.3.2地梁或樁基加固
當(dāng)基底溶洞深度大于3米或洞底鉆探異常時(shí)，需根據(jù)溶洞沿線路方向的長(zhǎng)度確定加固措施，當(dāng)溶洞沿線路方向長(zhǎng)度小于5米時(shí)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁進(jìn)行跨越，當(dāng)溶洞長(zhǎng)度大于5米時(shí)可考慮采用樁基承臺(tái)或小方樁進(jìn)行加固。
3.3.3擋墻基礎(chǔ)配筋
對(duì)于多數(shù)擋墻基底發(fā)育密集的溶蝕裂隙可對(duì)擋墻基底進(jìn)行板形配筋，以增加其整體性。
擋墻基底溶洞加固
3.4穿越塌陷的地段
塌陷也是有充填物的溶洞的一種，只是其規(guī)模較大，內(nèi)部有孤石，構(gòu)成成分比較復(fù)雜，鑒于這種情況，塌陷地段可完全按照軟土路塹進(jìn)行邊坡處理和加固，路塹邊坡放緩至1:1.25，邊坡采用漿砌片石護(hù)坡進(jìn)行加
固，若邊坡高度大于8m，頂部邊坡破率放緩至1:1.5，采用拱形截水骨架護(hù)坡內(nèi)種植草灌結(jié)合的方式進(jìn)行加固。
塌陷地段邊坡護(hù)墻及骨架護(hù)坡加固
3.5位于路基本體的巖溶
路基本體的溶洞根據(jù)其充填情況和深度、大小采取不同的加固處理措施，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定加固措施為巖溶灌注M10砂漿、基床換填碎石土摻5%水泥、C30鋼筋混凝土蓋板封閉和回填混凝土四種形式。
3.5.1巖溶灌砂漿
對(duì)于路基本體成片發(fā)育但個(gè)體規(guī)模較小的空腔溶洞群和豎向串珠狀溶洞采用灌注M10砂漿的方式進(jìn)行加固，加固深度根據(jù)前期物探和鉆探的相關(guān)資料確定為6m～9m，孔間距3.0m，其主要目的是使路基面以下5.0m范圍內(nèi)破碎的的巖質(zhì)地基底板基本固結(jié)成為一個(gè)整體。
灌砂漿施工的注意事項(xiàng)：
?。?）注漿管線固定不宜過長(zhǎng)，根據(jù)施工總結(jié)以30～50m為宜，以降低壓損。
（2）鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意觀察地層變化、鉆進(jìn)速度、有無漏水等情況，詳細(xì)作好鉆孔記錄，這是影響最終注漿效果的重要因素。
?。?）灌漿施工應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鉆孔時(shí)確定的空洞標(biāo)高位置和孔內(nèi)剩余水位標(biāo)高，先進(jìn)行注水檢驗(yàn)，當(dāng)單位注水量達(dá)20L/min×m時(shí)仍無壓力拆掉注漿管進(jìn)行水柱高度測(cè)量；若水柱高度為零則說明該孔孔底異常，應(yīng)采用高壓風(fēng)管對(duì)孔底進(jìn)行吹砂封堵，吹砂過程中隨時(shí)檢驗(yàn)砂柱高度，當(dāng)砂柱高度達(dá)到0.7～1.0m時(shí)安裝注漿管灌注水泥漿，灌漿時(shí)將速度調(diào)到最低檔，防止速度過快將砂沖散，灌注水泥漿達(dá)1m3時(shí)停止注漿，進(jìn)行漿柱測(cè)量，若無下降說明孔底封堵成功，10h后即可重新進(jìn)行灌注砂漿施工；當(dāng)空洞位于孔底以上時(shí)，應(yīng)對(duì)照鉆孔資料適時(shí)進(jìn)行漿柱高度測(cè)量，當(dāng)漿柱位于某一高度持續(xù)注漿達(dá)2～2.5倍漿柱高度當(dāng)量且注漿壓力不升高的時(shí)候停止注漿同樣采用上述方式進(jìn)行封堵處理直到注漿壓力上升。
3.5.2 基床換填
灌注砂漿結(jié)束并驗(yàn)收合格后，撤離設(shè)備，清理現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)設(shè)計(jì)換填的路基基床段落進(jìn)行換填施工，換填加固主要針對(duì)有充填物的開口溶腔和穿越塌陷的地段，換填深度1.2m，換填材料采用碎石土摻5%水泥。
基床換填施工的施工工序?yàn)椋阂鶚秳澏〒Q填范圍―挖除溶洞充填物并整平碾壓―分層換填碎石土摻5%水泥并碾壓密實(shí)。
換填施工的注意事項(xiàng)：
?。?）施工過程中不得大面積開挖，應(yīng)邊開挖邊回填，防止陰雨天氣對(duì)基床以下部分造成破壞，影響路基質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)施工以一天可完成的工程數(shù)量進(jìn)行控制，即當(dāng)天開挖，當(dāng)天回填，當(dāng)天碾壓。
?。?）分層施工時(shí)以4層為宜，第1、3層35cm，第2、4層25cm。
?。?）原設(shè)計(jì)巖溶路塹基床為平路拱，換填后因摻入水泥改變了填料性質(zhì)基床表面應(yīng)設(shè)置坡度為4%的路拱。
3.5.3蓋板封閉
基床換填施工完畢后對(duì)設(shè)計(jì)蓋板封閉的地段進(jìn)行C30鋼筋混凝土蓋板施工，蓋板封閉是針對(duì)深度大于10m、溶洞圍巖整體性良好的地段進(jìn)行封閉。
施工工序?yàn)椋阂鶚秳澏ㄉw板施工范圍―采用挖掘機(jī)配合風(fēng)鎬進(jìn)行基坑開挖―清理基坑后現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋籠―立模澆筑C30混凝土，如圖（九）。
注意事項(xiàng)：開挖基坑過程中對(duì)揭示溶洞形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)記錄并繪制巖溶形態(tài)圖，若揭示地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符或空洞大于蓋板長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)立即與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通，并及時(shí)繪制地質(zhì)分布圖，以便及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。
蓋板封閉施工
圖（九）
3.5.4溶洞封填
對(duì)于路基本體內(nèi)的單個(gè)空腔溶洞且洞底探測(cè)無異常的情況下采用C15混凝土回填的方式進(jìn)行加固。
4．幾點(diǎn)體會(huì)
巖溶路塹施工屬于復(fù)雜地質(zhì)條件下的路基工程，只有正確的施工方法和良好的施工質(zhì)量才能保證運(yùn)營(yíng)安全，高效連續(xù)的施工進(jìn)度才能為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的因素主要有以下幾點(diǎn)：
4.1系統(tǒng)有效的探測(cè)手段
地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)與鉆探相結(jié)合的綜合探測(cè)手段為地下巖溶的加固處理提供了較為準(zhǔn)確的基礎(chǔ)依據(jù)，為最終實(shí)現(xiàn)加固施工的準(zhǔn)確性和加固效果打下了基礎(chǔ)，圖（十）為采用RPD-150快速鉆機(jī)進(jìn)行路基基底鉆探。
巖溶路基基底鉆探
圖（十）
4.2真實(shí)精確的資料積累
巖溶地基加固施工大部分屬于隱蔽工程施工，前期物探和鉆探資料、施工過程中揭示的地質(zhì)狀況記錄都是指導(dǎo)后期施工的關(guān)鍵前提，前期資料的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到巖溶路基的加固質(zhì)量。
4.3行之有效的工程措施
針對(duì)不同部位不同形態(tài)的巖溶采取相應(yīng)的加固措施，穩(wěn)固高效，縮短了反復(fù)論證分析的時(shí)間，可為同類路塹加固施工提供技術(shù)參考。
