岩溶注浆先导孔试验注浆总结.doc

新建南京至安庆城际铁路

弋江站路基岩溶注浆先导孔注浆工艺
试验总结报告

DK96+615.91～DK100+105.84

编制：

复核：

审核：

中国路桥有限责任公司宁安铁路工程指挥部
二〇一〇年七月一日
目 录

1.编制依据 2
2.工程概况 2
3.先导孔的目的 2
4.施工组织安排 3
4.1施工组织机构 3
4.2投入本工程的人员 3
4.3材料、配合比选定 4
4.4施工机械设备 4
5.施工程序及施工工艺流程图 4
5.1施工准备 7
5.2机动钻孔 7
5.3注浆施工 8
5.4.浆液配制 8
5.5注浆 9
5.6注浆结束标准 9
5.7拔管、回填 9
6.关键质量点控制措施 10
7.检测试验控制措施 10
8.先导孔注浆配合比试验 11
9.试验结果 20

1.编制依据
1.1 《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路路基工程施工技术指南》
1.2.国家、铁道部现行的验收标准、施工技术指南、安全规范、设计及业主相关管理办法等。
2.工程概况
2.1地形地貌: 岗地及坳谷，地形波状起伏。岗地主要辟为村庄、旱地，岗地间坳谷主要辟为水田、水塘。本段地表水发育，河流、水塘、水沟多有分布。
2.2地质条件：表层分布有人工填土，下为第四系淤泥质粉质黏土及粉质黏土，下覆三叠系褐黄色、青灰色灰岩，岩溶发育。地下水主要为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水，三种类型的地下水水力联系密切。
2.3先导孔施工地点
本段岩溶注浆先导孔范围起点里程为DK96+615.91，终止里程为DK100+105.84，其中DK96+630.24=DK97+300短链长669.76m，工点全长2818.88m。加固岩溶注浆先导孔71809m/3182孔。
2.4重要性：为确保线路的平顺性、稳定性，岩溶先导孔是软基处理施工重点。
3.先导孔的目的
岩溶注浆先导孔的目的主要有2个方面：
1.由于岩溶地区的地下水位随时间的变化会发生变化，而水位的改变会造成该地段地层的强度下降，从而导致路基基底的承载力下降，从而危及路基的安全，通过岩溶注浆，可以封闭土、石帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，保持地下水位的稳定。
2.由于灰岩中溶沟、溶隙、溶洞发育，在上部地层受到较大压力时可能造成该段地层塌陷，从而严重危及路基的安全。施工时根据先导勘探孔揭示路基地层中的岩溶发育情况，加固深度由探灌结合孔确定，一般为岩土界面以下5m，若在施工过程中遇溶洞，则钻至溶洞底板以下1.0m，对溶岩进行注浆加固。注浆套管嵌入基岩0.5m，用水泥浆或水泥砂浆固结成一体，从而确保地层的稳定。
4.施工组织安排
4.1施工组织机构
4.1.1管理机构组织
工区负责人：陈洪亮
工区技术负责人：伍昊
现场技术负责人：王翰林
试验负责人：张达
安全质量环保负责人：隋洪亮
4.1.2管理机构框图见图1。
技术保证
物资保障
安质部 隋洪亮

工区技术负责人 伍昊
工区负责人陈洪亮群
工程部 周光祖
试验室 张达
安全质量保证
试验保障
物资部 张 甲
办公室 陈麓宇
后勤保障
管理机构框图图1

4.1.3后勤保障
4.1.3.1办公室、调度室加强工地与驻地人员的及时联系，用先进通信手段及时通报工地施工进展情况，以便领导有计划地贯彻试验方案。
4.1.3.2全力保障人员来往工地的交通车辆，不能延误试验时机。
4.1.3.3加强与监理方面的联系，对有必要见证的测试项目及时通知监理到场。
4.2投入本工程的人员
投入本工程人员
序号
工种
人数
备注
1
班长
1

2
组长
4

3
技术员
8

4
机长
73

5
电工
3

6
维修工
3

7
普工
210

4.3材料、配合比选定
前期按照设计及相关规范要求水泥浆采用0.8:1~1:1的水灰比进行注浆，水泥采用Po32.5水泥。若遇空的溶洞通道、较大溶洞和裂隙视具体情况先灌注粉煤灰或中粗砂对溶蚀腔体进行填充，再采用水泥浆或双液注浆。
后期根据前期的注浆情况及多次上铜池段中铁十二局学习，我部试验室试配了8种配合比，水泥采用Po32.5水泥，详细情况见先导孔注浆配合比试验。
4.4施工机械设备
本次试验设备施工机械配备情况
序号
机械设备名称
规格
单位
数量
备注
1
地质钻机
XY-100型
台
65

2
注浆泵
BW-15型
台
8

3
发电机组
30KW
台
4

4
灰浆搅拌机
HJ800
台
16

5
水泵

台
80

6
电焊机

台
5

5.施工程序及施工工艺流程图
岩溶地段的注浆加固处理贯彻“先探后灌，探灌结合”的原则，先进行钻孔作为先导勘察孔，探明岩溶发育、分布情况，再进行相应处理。岩溶注浆施工流程见图2。

图2 岩溶注浆先导孔工艺流程图
注浆后
试验检测
平整场地
钻孔、检测
测量放线
桩机对位
监理工程师检测
注　浆
注浆效果检查
转移、桩机
注浆后试验检测
注浆成果报告
填写施工记录
原材料检验
拌制浆液
过　滤
流入灰浆筒
配合比确定
Y
N

5.1施工准备
5.1.1施工场地预先平整，并沿钻孔位置开挖沟槽和集水坑。按基准点、施工图标定孔位，并进行复测。
5.1.2在注浆施工前，对钻机、注浆泵、拌浆机等机械进行检查、调试、维修，使其保持良好的状态。
5.1.3根据设计要求标出先导孔孔位置，并进行复测，孔采用梅花型布置。横向间距15m，纵向间距4.33m。
5.1.4先导孔孔位复核后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。钻机就位后，用倾斜尺、水平尺等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。各类设备就近安装，注浆管线固定，不宜过长，一般为30～50m，以防压力损失。
5.2机动钻孔
根据设计要求标出注浆孔位置，并进行复测，注浆孔间距示意图见附图3。
附图3
对准孔位开孔钻进，钻孔直径110mm，上部进入基岩0.5m下入套管，套管直径为108mm,再回转钻进入基岩5m。基岩5m范围内未遇见溶洞，即可结束钻探。遇溶洞时，穿过溶洞，进入溶洞底板1.0m。钻进过程中应注意观察地层变化，详细作好钻孔记录。达到钻进深度后，再跟进套管0.5～1.0m，将套管外壁与土层紧密接触，底部完全封闭。注浆孔应跳孔施钻,不得全部钻孔完成后再注浆,以免孔位串浆。
5.3注浆施工
5.3.1安装注浆管和止浆器，钻孔完毕进行清孔检查，在确定注浆管内无阻物后，立即进行注浆管安装。注浆管采用Φ25镀锌管，底部0.5m为花管。下管前在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入。然后安装孔口止浆器或孔内止浆器或孔内止浆塞。
5.3.2开泵前先检查流量计是否正常工作，同时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。
5.3.3压水试验。压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续15min。
5.4.浆液配制
5.4.1纯水泥浆：水灰比W/C=0.6：1的纯水泥浆用于全填充岩溶及岩溶孔土层部分注浆。
5.4.2，考虑浆液充盈和结石的稳定性，浆液应以水泥单液为主，孔洞应掺入惰性材料（如：砂砾石、卵石、砂卵石、碎石、粉煤灰等）。
5.4.3有下列情况的采用双液：水泥单液地表冒浆时，用双液封堵；注浆已超出有效范围或整治范围，浆液扩散过远时，用双液控制；岩溶垂直裂隙贯通性好，浆液渗流太深，宜用双液处理；注浆量较大，单孔注浆量平均大于0.8~1.2m3/m，宜用双液控制；水泥浆掺入水泥用量50%～100%的水玻璃浆，用于溶岩连续灌浆15t仍不见灌浆压力上升及地表冒浆等情况的紧急处理。浓水玻璃中加水稀释，边加水边搅拌，并用玻美计测试其浓度。施工中采用的水玻璃波美度为38°～43°Be，模数2.4～3.0。
5.4.4将配制好的化学浆液和水泥浆液各送入搅拌式储浆池内。
5.5注浆
5.5.1注浆管路系统的试运转：接好水、电，施工前1.5～2倍于注浆终压对系统进行吸水试验检验，检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正常；检查设备机况是否正常；使设备充分热身。试运转时间为20min。
5.5.2注浆顺序：按自路基坡脚到向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，以保证注浆质量。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。注浆压力：实施大孔径注浆，注浆压力一般基岩中不小于0.1～0.3MPa，岩土界面逐步加大到0.3～0.5MPa，最大1.5 MPa。施工过程中根据注浆情况调整注浆压力。
5.5.3填充较少的溶洞注浆：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，然后用砂浆泵浆直接将稀水泥砂浆通过压浆管输送至孔底，当砂浆无压下落已经困难时，加压灌注水泥浆。灌浆压力采用0.3～0.5MPa，最大压力达到1.5 MPa左右即可停止注浆。
5.5.4填充量较多的岩溶注浆：向溶洞中注纯水泥浆，注浆压力0.3～0.5MPa，最大压力达到1.5 MPa。
5.6注浆结束标准
当注浆达到下列标准之一时，可结束该孔注浆：
①注浆孔口由小到大，逐渐上升到0.4MPa左右，吸浆量不大于35L/min，维持30min。
②注浆钻孔基岩完整，或多次注浆，孔口压力超过1.5MPa。
③冒浆点已出注浆范围3～5m时。
④单孔注浆量达到平均注浆量的1.5～2.0倍，且吸浆量明显减少时，当达不到上述标准时，应清孔再次注浆。
5.7拔管、回填
注浆完成后应拔管，若拔管不及时，浆液会把注浆管凝固造成拔管困难。拔出管后，及时刷洗济浆量，以便保持清洁、通畅。拔出管后留下的孔洞，及时用水泥砂浆封孔。
6.关键质量点控制措施
6.1.钻孔、注浆必须严格执行相关施工方案，未经允许，不得更改
6.2.进场注浆材料的种类、规格及质量必须检查产品质量证明文件，并现场抽样检验。水泥按同一产地、品种、规格且连续进场的不大于200t为一批，每批抽样检验1组强度、安定性、凝结时间等。严禁使用受潮、结块、变质的加固料。
6.3.各类设备应就近安装固定管线，不宜过长，以防压力和流量消耗。钻机成孔插入注浆管后及时封堵孔口及附近的地面裂缝以防冒浆。
6.4.注浆用的浆液应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始注浆，并应在注浆过程中不停地缓慢搅拌，搅拌时间应小于浆液初凝时间。浆液在泵送前应经过筛网过滤。注浆施工时，采用自动流量和压力记录表，并及时对资料进行整理分析。开启或关闭注浆泵时必须先开启或关闭化学注浆泵，以免堵塞管路
6.5.施工过程中经常检查并记录注浆压力、浆液流量、注浆量，记录每孔注浆时间、浆液配合比及外加剂用量等施工参数。
6.6.检查并记录每个注浆孔垂直偏斜率、孔位偏差、钻孔倾角。
6.7.注浆孔数3％钻孔取芯检查浆液充填情况，直观判断注浆效果。裂隙岩溶、洞穴等必须干钻取芯，岩心采取率大于90％。布孔的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位。检查孔同时作为补浆孔。
6.8.每工点注浆后进行物探检验，通过对注浆前后的物探成果资料进行对比，结合钻孔取芯情况，判断注浆效果。
7.检测试验控制措施
7.1、质量检查以注水（或压水）试验成果、施工资料成果为主，辅以钻孔取芯检验，并结合注浆前后的物探成果对比等综合评定。
7.2、注水试验：
1〕、注浆孔单位长度吸水量应小于该孔注浆前的35%，不应存在明显漏水现象。
2〕、土体注浆后单位吸水率W后≤0.33(L/min.m.m)，岩体注浆后单位吸水率W后≤0.42(L/min.m.m)。
7.3、检查孔钻孔取芯检验：注浆检查孔设在岩溶发育地段、注浆量大、地层有疑问以及工程的关键部位。
①检查孔裂隙处可见水泥结石。
②采用原工艺对检查孔进行注浆处理。
7.4、注浆面波速度曲线满足下表要求。
路基岩土体注浆质量面波检验标准
介质
面波检测速度v(m/s)
面波频散曲线
土层（路堑）
V≥19.7h+58.2
不离散
岩层（路堑）
V≥9.8h+342.8
不离散
土层（路堤）
V≥12h+58.7
不离散
岩层（路堤）
V≥9.8h+207.8
不离散
根据不同地质条件，注浆质量评定应是以上至少2种检查手段的综合评价。
7.5.根据业主有关技术管理要求和ISO9000系列标准施工，使施工技术管理达到控制标准化、资料规范化、管理制度化；在现场配置测量队和试验室，以满足施工的需要。
7.6.施工中严格遵循《铁路工程地质钻探规程》(TB10014-98)中的安全防护规定，执行《注浆钻探安全、质量条例》、《注浆施工安全条例》等制度，确保安全目标的实现。
7.37.实行逐级技术交底制度。
7.8.做好生产班组的自检、互检和交接检以及专检工作。施工前对工程所采用的原材料进行严格检验，并报请监理工程师审批后方可使用；施工中实行工序交接单制度，上道工序完成，经检验合格后可交接，进行下道工序的施工。
7.9.加强质量教育，提高全体员工质量意识。
7.10.完善经济责任制，工程质量的优劣与奖金挂钩，严格奖惩制度。
8.先导孔注浆配合比试验
根据2010年6月4日，宁安公司组织施工单位、监理单位去中铁十二局参观学习岩溶注浆的经验、相关规范、资料，我分部对岩溶注浆配合比进行了调整，分步进行了试验。
8.1配合比的选择
试验室试配了八种配合比（见岩溶注浆浆液配比试验记录（实验室内））。
岩溶注浆浆液配比试验记录（实验室内）
容重（g/cm3）
序号
水灰比
水泥
水
砂
粉煤灰
（Kg/m3）
（Kg/m3）
（Kg/m3）
（Kg/m3）
1
0.6
1216
729
/
/
1.945
2
0.8
953
762
/
/
1.715
3
0.6
1013
675
/
112
1.8
4
0.8
826
733
/
91
1.65
5
0.6
1093
648
109
/
1.85
6
0.8
895
715
90
/
1.7
7
0.6
1013
675
/
112
掺4%的水玻璃，初凝为7h30min,终凝为8h.
8
0.6
1013
675
/
112
掺6%的水玻璃，初凝为6h,终凝为7h.
8.2注浆设备的选择
由于水泥浆及砂浆浓度较大，为保证注浆效果，采用砂浆泵进行注浆。
8.3注浆试验
试验前，试验室对每种水灰比的水泥浆凝固结石情况进行了试验：水灰比为1:1的结石率为52.7%，0.8:1的结石率为71%，0.6:1的结石率为95.4%。选用结石率较好和最好的两种水灰比进行试验。
试验时根据钻孔取芯的情况，对小于1m的溶洞用纯浆液试验，1m~2m的半填充状的用粉煤灰试验，大于2m的用双液加砂子试验。
8.4注浆试验检测
根据不同的配合比结合钻孔取芯芯样情况进行了试验注浆。七天后将试注浆的情况在距原位孔30~50cm范围内取芯，芯样如下：

一、0.8:1的纯浆液
通过对D-343-1的芯样分析，芯样密实度很差，有空洞。

二、0.6:1的纯浆液
通过对D-334-4的芯样分析，溶洞充填密实，芯样呈柱状，强度很高。

三、0.8:1+粉煤灰浆液

通过对D-628-3的芯样分析，溶洞充填较密实，芯样呈柱状，强度较高。

四、0.6:1+粉煤灰浆液
通过对D-117-1的芯样分析，溶洞充填密实，芯样呈柱状，块状，强度高，填充密实。

五、0.8:1+水玻璃浆液

通过对D-252-4的芯样分析，溶洞充填较密实，芯样呈柱状，块状，强度高，。

六、0.6:1+水玻璃浆液

通过对D-624-3的芯样分析，溶洞充填密实，芯样呈柱状，强度高。

七、0.8:1+砂子浆液

通过对D-252-3的芯样分析，溶洞充填较密实，芯样呈柱状，块状，强度较高。

八、0.6:1+砂子+水玻璃
通过对D-121-2的芯样分析，溶洞充填密实，芯样呈柱状，块状，强度高。
9.试验结果
通过对上述先导孔注浆试验芯样对比分析，水灰比为0.8:1的芯样无论从芯样的完整性、对溶洞填充的密实情况及强度都不如0.6:1，所以从此次的试验表明浆液浓度决定填充效果。在地下水丰富时，水玻璃加速凝固有利于注浆质量，减少环境水影响。
综上所述，弋江站场段最佳浆液配比为0.6:1。