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374m，土質(zhì)邊坡設(shè)計坡率1:1.25，巖質(zhì)邊坡無擋墻地段設(shè)計坡率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，弱風化。
淺層巖溶地下水不發(fā)育。
2．巖溶形態(tài)
經(jīng)物理探測、鉆孔探測和最終開挖揭示該段路塹的巖溶形態(tài)在不考慮相對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)實際情況按照標高下降1.5m～3m繪制一次，圖上應(yīng)標明溶洞的編號，根據(jù)編號在附表中詳細描述溶洞的形態(tài)和走向等指標，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。
這類巖溶不會對鐵路運營及工程質(zhì)量造成威脅，主要是開挖施工過程中的安全隱患，防止人機落入洞內(nèi)發(fā)生危險，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，導致邊坡表面積增加，排水效果下降，長期積水加速巖層風化，極大的降低邊坡穩(wěn)定性，需對邊坡進行相應(yīng)的防護。
其加固措施及施工方法如下：
3.2.1 人工刷坡排險
路塹開挖每一個爆破開挖循環(huán)完成后對坡面進行全面清理，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到垂直坡面2.0m。
3.2.2 嵌補
路塹開挖全部完成后采用從下至上的方式對已清理完畢的邊坡溶溝、溶槽進行M7.5漿砌片石嵌補，使邊坡大致平順，以減小邊坡的表面積。
巖溶嵌補
3.2.3 掛網(wǎng)噴錨
在邊坡嵌補完成后，為保證其耐久性和穩(wěn)定性對邊坡采取掛網(wǎng)噴錨的方式進行加固。
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。
嵌補后掛網(wǎng)噴錨效果
3.3.1延長擴大擋墻基礎(chǔ)
當基底溶洞深度小于3米，且經(jīng)鉆探溶洞底部5米內(nèi)無異常時，將擋墻基礎(chǔ)延伸至溶洞底部并適當擴大截面，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
當基底溶洞深度大于3米或洞底鉆探異常時，需根據(jù)溶洞沿線路方向的長度確定加固措施，當溶洞沿線路方向長度小于5米時采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)梁進行跨越，當溶洞長度大于5米時可考慮采用樁基承臺或小方樁進行加固。
3.3.3擋墻基礎(chǔ)配筋
對于多數(shù)擋墻基底發(fā)育密集的溶蝕裂隙可對擋墻基底進行板形配筋，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坡進行加
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坡內(nèi)種植草灌結(jié)合的方式進行加固。
塌陷地段邊坡護墻及骨架護坡加固
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)計要求和現(xiàn)場實際情況，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
對于路基本體成片發(fā)育但個體規(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)成為一個整體。
灌砂漿施工的注意事項：
?。?）注漿管線固定不宜過長，根據(jù)施工總結(jié)以30～50m為宜，以降低壓損。
?。?）鉆進過程中應(yīng)注意觀察地層變化、鉆進速度、有無漏水等情況，詳細作好鉆孔記錄，這是影響最終注漿效果的重要因素。
（3）灌漿施工應(yīng)重點關(guān)注鉆孔時確定的空洞標高位置和孔內(nèi)剩余水位標高，先進行注水檢驗，當單位注水量達20L/min×m時仍無壓力拆掉注漿管進行水柱高度測量；若水柱高度為零則說明該孔孔底異常，應(yīng)采用高壓風管對孔底進行吹砂封堵，吹砂過程中隨時檢驗砂柱高度，當砂柱高度達到0.7～1.0m時安裝注漿管灌注水泥漿，灌漿時將速度調(diào)到最低檔，防止速度過快將砂沖散，灌注水泥漿達1m3時停止注漿，進行漿柱測量，若無下降說明孔底封堵成功，10h后即可重新進行灌注砂漿施工；當空洞位于孔底以上時，應(yīng)對照鉆孔資料適時進行漿柱高度測量，當漿柱位于某一高度持續(xù)注漿達2～2.5倍漿柱高度當量且注漿壓力不升高的時候停止注漿同樣采用上述方式進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)束并驗收合格后，撤離設(shè)備，清理現(xiàn)場，對設(shè)計換填的路基基床段落進行換填施工，換填加固主要針對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為：引基樁劃定換填范圍―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。
換填施工的注意事項：
?。?）施工過程中不得大面積開挖，應(yīng)邊開挖邊回填，防止陰雨天氣對基床以下部分造成破壞，影響路基質(zhì)量，現(xiàn)場施工以一天可完成的工程數(shù)量進行控制，即當天開挖，當天回填，當天碾壓。
?。?）分層施工時以4層為宜，第1、3層35cm，第2、4層25cm。
?。?）原設(shè)計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設(shè)計蓋板封閉的地段進行C30鋼筋混凝土蓋板施工，蓋板封閉是針對深度大于10m、溶洞圍巖整體性良好的地段進行封閉。
施工工序為：引基樁劃定蓋板施工范圍―采用挖掘機配合風鎬進行基坑開挖―清理基坑后現(xiàn)場綁扎鋼筋籠―立模澆筑C30混凝土，如圖（九）。
注意事項：開挖基坑過程中對揭示溶洞形態(tài)進行詳細記錄并繪制巖溶形態(tài)圖，若揭示地質(zhì)情況與設(shè)計不符或空洞大于蓋板長度時應(yīng)立即與設(shè)計單位進行溝通，并及時繪制地質(zhì)分布圖，以便及時進行設(shè)計優(yōu)化。
蓋板封閉施工
圖（九）
3.5.4溶洞封填
對于路基本體內(nèi)的單個空腔溶洞且洞底探測無異常的情況下采用C15混凝土回填的方式進行加固。
4．幾點體會
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)量才能保證運營安全，高效連續(xù)的施工進度才能為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益，實現(xiàn)目標的因素主要有以下幾點：
4.1系統(tǒng)有效的探測手段
地質(zhì)雷達探測與鉆探相結(jié)合的綜合探測手段為地下巖溶的加固處理提供了較為準確的基礎(chǔ)依據(jù)，為最終實現(xiàn)加固施工的準確性和加固效果打下了基礎(chǔ)，圖（十）為采用RPD-150快速鉆機進行路基基底鉆探。
巖溶路基基底鉆探
圖（十）
4.2真實精確的資料積累
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)狀況記錄都是指導后期施工的關(guān)鍵前提，前期資料的準確與否直接關(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)論證分析的時間，可為同類路塹加固施工提供技術(shù)參考。
