路基岩溶注浆试验专项方案.docx

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路基岩溶注浆试验专项方案

鲁南高速铁路临沂至曲阜段LQTJ-3标段

路基岩溶注浆试验段专项施工方案

编制：

审核：

审批：

中国铁建大桥工程局集团有限公司

鲁南高铁LQTJ-3标项目经理部

二○一七年五月

岩溶注浆工艺试验施工专项方案

1、编制依据及范围

1.1编制依据

（1）《路基岩溶整治设计图》；

（2）鲁南高速铁路有限公司路基岩溶注浆管理办法（试行）；

（3）《高速铁路路基工程施工技术规程》（TB10751-2010）；

（4）《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）

（5）《铁路工程地地质钻探规程》（TBJ10014-2012）；

（6）《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）；

（7）《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-2007）；

（8）《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-2007）；

（9）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2012）；

（10）本项目所在地水文、气象、地质及现场勘测获得的资料

1.2编制范围

DK245+280~DK245+448.2、DK246+380～DK246+471.22、DK249+600～DK249+755、DK250+385～DK250+695、DK250+955～DK251+585路基岩溶整治长度1354.42m。

取试验段为DK245+300~DK245+400；DK249+600~DK249+700；DK250+485~DK250+605；DK251+050~DK251+150。

2、工程概况

DK245+280~DK245+448.2段内覆第四系全新统坡残积（Qd1+e1）粉质粘土（膨胀土），基岩局部出露，为寒武系中统张夏组（∈2jz）灰岩，于基岩中分布第四系全新统洞穴堆积层（Qca）黏性土全充填溶洞。

DK246+380～DK246+471.22段内覆第四系全新统坡残积（Qd1+e1）粉质粘土（膨胀土），基岩局部出露，为寒武系中统张夏组（∈2jz）泥页岩。

DK249+600～DK249+755段内覆第四系全新统冲洪积（Qa1+p1）粉质粘土、沙类土，第四系上更新统（Q3）粉质粘土、砂类土，基岩局部出露，为寒武系中统张夏组（∈2jz）灰岩。

DK250+385～DK250+695、DK250+955～DK251+585段内覆第四系全新统坡洪积（Q4d1+e1）粉质粘土，第四系全新统坡残积（Q4d1+e1）粉质粘土，下伏奥陶系中下统马家沟组奥陶系中统马家沟组八陡石段五阳山段（Q2mbd）灰岩和奥陶系中下统马家沟组五阳山段泥晶灰岩（Q2+1mw）交替互层。

本路基段为丘陵地貌，地形起伏大。

第四系上覆土层，分部普遍，含较多砂粒及风化岩屑，基岩局部裸露。

沿线多为树林及耕地，表层薄层耕植土，含植物根系。

交通便利。

本段地震动峰值加速度为0.1g，地震动反应谱特征周期0.40s。

本段无明显地表水，仅在雨季时沟渠内形成季节性水流。

本段地下水类型主要为岩溶裂隙水，埋藏深，在勘察期间、勘察深度范围内未揭露。

1.岩溶

该段碳酸盐地层经过长期的溶蚀和侵蚀作用，形成了丰富的地下岩溶岩溶形态。

如溶孔、溶隙、溶洞等，结合调查测绘综合评价：

本段岩溶属中等发育，易塌陷。

2.地下水

地下水类型为基岩裂隙水，埋藏较深。

水质类型为HCO3NaCa型水、HCO3SO4CaMg型水及HCO3SO4Ca型水，根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010），在环境作用类别为化学侵蚀环境、氯盐环境时水中PH值、SO4、Cl、Mg、侵蚀性CO2等对混凝土结构无侵蚀性。

3、地表覆盖层

该段地表覆盖层为坡残积粉质粘土，为褐棕色粘土，具有吸水显著膨胀软化，失水急剧收缩开裂的特性，膨胀性为弱-中等。

3、整治设计原则及试验目的

3.1整治宽度

（1）正线路堑地段一般整治至俩侧路堑测沟平台外侧边缘。

（2）正线路堤地段一般整治至俩侧路堤坡脚外5m；车站站线和联络线路堤，整治至路堤坡脚外5m。

（3）设置路肩挡土墙、路堤挡土墙的地段，整治加固宽度至墙趾以外5m。

3.2整治范围及深度

1、浅层及开口型溶洞

溶洞顶板及覆盖土厚度小于3m时，一般采取揭盖回填浆切片石或混凝土处理。

2.裸露型岩溶

为消除地基不均匀性并防止地面塌陷及变形，采用挖除换填或注浆相处理的方案。

当基底存在溶洞时，注浆加固至洞底以下不小于2m。

当基底不存在溶洞时，处理至挖除换填面以下5m。

溶洞顶板厚度大于15m地段一般不做整治设计。

当顶板破碎、溶洞跨度较大时，采取安全顶板厚度法判别确定是否需要注浆整治。

若顶板厚度达不到要求（完整顶板厚跨比不小于0.5，非完整顶板厚高比不小于5.0），则采取钻孔注浆至溶洞底板以下2m。

3.覆盖型岩溶

地表覆盖土厚度小于30m地段，以钻孔压密注浆封闭层土石界面（岩土面上3m，下5m）,形成隔水帷幕；在加固深度范围有溶洞时，则钻孔注浆至溶洞底板以下2m。

上部钻孔采取充填注浆封孔。

4.岩溶极发育或串珠状熔蚀现象严重地段路基采用桩板结构通过。

3.3试验目的

通过设计确定的相关注浆加固试验参数，在本区段内进行现场注浆试验，总结出适合该段地质情况下合理的工艺性试验参数：

注浆孔深度、孔距、注浆压力、浆液配合比、单位注浆量及停止注浆条件等。

并通过注浆后对该段采用压水试验、注水试验、电测深法剖面及瞬态面波法等检测手段，对注浆后土体、岩溶的注浆加固效果及质量进行检测，最后形成适合本工程试验段地质条件下的施工方案和施工工艺，以指导后续大面积施工。

4、岩溶注浆试验参数的初步选定

4.1注浆压力

初步选定为，岩层中不小于0.2～0.3MPa，土层中不小于0.2～0.5MPa，最大不超过1.5MPa。

最终注浆压力值通过现场试验确定。

4.2浆液配合比

注浆水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液水泥浆液水灰比为0.6:

1～1:

1，初始水灰比为1:

1，注浆过程中可通过调整粉煤灰掺量改善浆液的可泵性、可灌性，但不得大于水泥重量的30%；当注浆过程中，浆液漏失严重时，掺入水玻璃（水玻璃浓度为40Be，模数2.4～3.4，体积比为1：

0.1～1：

0.05），当进浆量较大时，应逐步提高浆液的浓度，当遇到空的岩溶通道、较大岩洞和裂隙处，注浆压力持续较小时，可高压充填砂、碎石后，再行注浆。

4.3注浆深度

试验区属岩溶中等发育地区，按设计图纸土石分界处基岩面下注浆5m（注DK249+600～DK249+755段8-3-2粗砂层也需注浆）。

若施工中见溶洞，应加固至溶洞底部以下不小于2.0m。

4.4注浆范围

横断面方向，对于路堤地段，加固宽度为坡脚外5.0m；对于路堑边坡挖方地段，加固宽度为两侧堑脚范围以内，设有路肩挡土墙、路堤挡土墙地段，整治加固宽度至墙趾以外5m。

5、施工布置

（1）注浆点个数：

本次试验段拟确定注浆点个数分别为61、100、102、94孔，间距7m,正方形均布。

按设计要求均匀布置在整治段落内。

（2）施工平面注浆点布置见《岩溶注浆孔布置示意图》。

6、岩溶注浆施工

6.1设备配置

1）钻机：

配置孔径130mm和91mm地质钻机3台。

2）压浆泵、储料桶各2台。

3）护壁导管采用φ120×4.5无缝钢管。

4）注浆导管采用φ25×3.0花管，孔眼加工长度设置为4.0m，花管孔径6～12mm，孔间距20cm，呈螺旋状分布。

注浆导管采用螺纹连接。

5）止水阀栓塞采用操作方便、止水可靠的机械式止水栓塞。

6.2人员配置

每个工点现场配置专业工程师2人，操作工8人。

6.3施工准备

1）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情况，防止污染水源；

2）将试验地点场地平整，设置必要的排水坡，防止地表水下渗；

3）完成工艺试验段全部孔位放样，并测量、记录孔口地面高程；

4）接通施工用水、电，钻机试运行，确保设备能正常开钻；

5）准备灌浆用的水泥、河砂、水玻璃等；

6）加工注浆用花管、护壁导管等，检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转；

7）对现场操作人员进行技术交底、岗前培训；

8）完成全段注浆前物探及静力触探，确定注浆前土体物理指标。

6.4工艺流程

图6.4注浆加固路基施工工艺框图

6.5注浆工艺

1、钻孔、注浆顺序

1）按《岩溶注浆工艺试验布孔图》现场放测孔点。

场地平整并确保排水通畅后，准确测量钻孔前原始地面高程。

2）注浆孔应跳孔施钻，跟孔注浆。

注浆孔施工应自路基坡脚向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，以保证注浆质量。

3）终孔前须进行成孔冲洗。

对冲洗时返水的钻孔，以冲洗液变清为结束条件。

对溶洞、岩蚀破碎带发育、冲洗时不返水的钻孔，要求流量不小于泵送额定流量的80%，冲洗时间不少于10min。

2、注浆压力与注浆方式选用

1）注浆压力初步选定为，岩层中不小于0.2～0.3MPa，土层中不小于0.3～0.5MPa，根据现场实际控制注浆压力，最大压力不超过1.5Mpa。

2）溶洞、土层及无溶洞岩层注浆采用纯压注浆方式，一次注浆到位。

3、注浆孔钻进

钻孔方式采用水钻。

桩机就位后，让钻头对准孔心，确保对准偏差不大于50mm，钻杆垂直度偏差不大于1％后，即开钻，开钻时，注意保持并经常校核钻杆的垂直度，保证垂直钻孔。

当第一根钻杆钻进后，取出芯样，接长钻杆，继续钻进，直到钻至设计加固深度。

如有塌孔，应采用套管跟进。

当遇岩溶时，应加固至溶洞底部以下不小于2.0m。

钻孔过程中，邀请监理工程师旁站记录地质变化情况，所有芯样摆放整齐，记录表上应详细记录地质变化情况，采用搓条法确定土体物理状态。

当遇溶洞时，应详细记录溶洞深度、填充情况等。

4、注浆

1）注浆先外后内、自下而上进行，一次性全孔注浆，必要时采用分层注浆。

2）岩层（岩溶）注浆

待钻机钻至岩溶中设计标高时，提管至基岩面以上设计注浆界线处，安装到位压浆花管，让止水栓塞在设计注浆界线处密贴孔璧。

然后开始注浆，向孔洞中注纯水泥浆，在终注压力下连续注浆10min的注入量不大于5L/min即停止注浆。

若遇到溶洞，采用循环水洗孔完毕，安装压浆花管，安装到位后，让止水栓塞在设计注浆界线处密贴孔璧。

注浆开始时，根据地质钻孔揭示的溶洞大小，先向溶洞中快速压一定数量的纯水泥浆，然后向洞中灌注中粗砂或水泥浆液（可含碎石），直至溶洞充填后才能进行注浆。

在终注压力下连续注浆10min的注入量不大于5L/min即停止注浆。

3）停止注浆的条件

岩溶（岩层）注浆当达到下列标准之一时，可结束注浆：

A、在终注压力下连续注浆10min的注入量不大于5L/min；

B、冒浆点已出浆范围外3～5m时；

C、注浆量达到平均注浆量1.5～2.0倍，且进浆量明显减少时。

当达不到上述结束标准时，应清孔再次注浆。

4）岩溶注浆注意事项

Ａ、当地质钻孔发现岩溶较大，相邻两孔可能联通时，注浆孔应跳2孔施钻，不应全部钻孔完后再注浆，以免孔位串浆，增加难度及清孔工作量。

非探灌结合孔注浆孔施工应自线路坡脚线向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，保证注浆质量。

当遇到空的岩溶通道、较大岩洞和裂隙处，注浆压力持续较小时，可先灌注中粗砂或稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再行注浆。

Ｂ、注浆钻孔孔位偏差不宜超过50mm。

开钻前必须保证机身平稳，钻孔偏斜<1％，钻进时应保持中速，遇硬层应减速慢钻，以防卡钻。

Ｃ、采取措施确保注浆连续进行，尽量不中途中断。

Ｄ、注浆过程中，如压力骤然上升或浆液流量突然加大，或注浆加固区外出现跑浆冒浆现象，应立即停注，查明原因并处理后再恢复注浆。

Ｅ、注浆过程加强地面观测记录。

在注浆区域埋设观测桩，在注浆前后观测其水平位移、冒浆点的位置、地面沉陷等。

Ｆ、各孔注浆量依据具体地质情况有较大的差异，当连续注浆单孔超过15吨不见升压时，应考虑提高浆液浓度、添加粉煤灰双液注浆。

必要时间歇注浆。

注浆量过大时，应提请有关四方会勘，采取适当的工程措施进行处理。

7、注浆检查

7.1瞬态面波法检测

在注浆前后，均通过瞬态面波法检测形成物探成果，对比检验注浆效果。

7.2电测深法剖面

在注浆前后，均通过电测深法剖面检测形成物探成果，对比检验注浆效果。

7.3压水试验检测

注浆前后，钻孔压水试验的单位长度吸水量对比，检验注浆效果。

压浆后单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3～5％，且不存在明显的漏水现象。

7.4注水试验检测

注浆前后，钻孔注水试验的单位长度吸水量对比，检验注浆效果。

压浆后单位长度吸水量应小于注浆前吸水量的3～5％，且不存在明显的漏水现象。

8、附表

1、钻孔记录表

2、压浆记录表

3、压水试验记录表

附表一钻孔记录表

里程：

孔号：

孔口高程：

时间

深度（m）

本次进尺

高程（m）

地质情况描述

备注

起

止

起

止

监理工程师：

质检工程师：

技术负责人：

记录：

复核：

注：

1、本表系灌浆前钻孔记录。

2、地质情况描述主要填写岩性及岩土物理状态。

附表二灌浆记录表

里程：

孔号：

孔口高程：

时间

水灰比

压浆段情况描述

注浆压力（Mpa）

本次进浆量（L）

累计进浆量（L）

备注

下端

高程

上端

高程

长度

地质情况

综合说明与评价：

监理工程师：

质检工程师：

技术负责人：

记录：

复核：

注：

“备注”栏填写注浆方式及有关异常情况。

附表三压水试验记录表

里程：

孔号：

孔口高程：

孔深：

时间

水头

高程

压水段

长度

本压注水量

（L）

本次单位长度吸水量

（L/m.min）

累计注水量（L）

累计单位长度吸水量

（L/m.min）

备注

综合说明与评价：

监理工程师：

质检工程师：

技术负责人：

记录：

复核：

注：

“备注”栏填写注浆方式及有关异常情况。