岩溶路基注浆施工技术及质量检测_李莎莎.pdf

-91-岩溶路基注浆施工技术及质量检测李莎莎（河北中交远洲工程试验检测有限公司，河北 石家庄 050000）摘要：为提高岩溶路基的施工质量，减少早期病害的出现，对某高速公路施工过程中出现的塌陷情况进行总结，提出了岩溶塌陷处路基采用注浆填充的加固方法。从施工设备及材料准备、注浆钻孔布置、钻孔、清孔、注浆、封孔等方面对其施工技术进行了总结和分析，并提出了相应的质量控制措施。结果表明，此施工技术有效确保了项目的顺利实施，竣工质量验收合格。关键词：岩溶路基；注浆；施工；质量检测；试验 中图分类号：U416.1 文献标识码：BKarst subgrade grouting construction technology and quality inspectionLI Shasha（Hebei Zhongjiao Yuanzhou Engineering Test and Testing Co.,Ltd.,Hebei Shijiazhuang 050000 China）Abstract:In order to improve the construction quality of karst subgrade and reduce the appearance of early diseases,this paper summarizes the collapse in the construction process of a certain expressway,and puts forward the reinforcement method of grouting filling in karst collapsed subgrade.This paper summarizes and analyzes its construction technology from aspects of construction equipment and material preparation,grouting drilling arrangement,drilling,hole cleaning,grouting and hole sealing,and puts forward corresponding quality control measures.The results show that this construction technology effectively ensures the smooth implementation of the project,and the completion quality is qualified.Key words:karst subgrade;grouting;construction;quality inspection;test 引言随着国民经济的发展，公路建设项目日益增多，在公路建设过程中，会遇到岩溶等复杂的地质情况，对岩溶路基注浆施工技术及质量检测进行分析具有重要的意义。国内相关学者也对此展开了研究，赵勇1对岩溶路基施工中的注浆加固处理技术进行了分析，有效解决了岩溶地质路基施工过程中出现的坍塌、冒水等问题；梁启省2对高速公路岩溶路基试验段的注浆施工技术进行了分析，对岩溶路基发生的机理进行了总结，对比了多种注浆施工工艺。以上方法提出了岩溶路基段的注浆施工技术，可有效提高路基施工的稳定性，但由于不同的工程项目所处的地质情况不一样，复杂程度也不一样，因此，需要根据项目的实际情况，采取符合项目实际的注浆施工技术。1 工程概况某高速公路第 N 合同段起讫桩号 K70+000K100+500，线路长 30.6 km，在施工过程中桩号K84+150K85+200 标段路基中线左侧地表发生椭圆形塌陷，塌陷区长短轴直径分别为 29.8 m 和 20.1 m，中心凹陷深度 0.97 m。在塌陷范围内还伴随出现宽度 6 15 cm 的系列圆弧形裂缝，根据地质勘探结果，塌陷区域地表主要为第四系土层，下伏局部岩溶发育灰岩厚层；塌陷区中部上覆 7 9 m 厚的填筑土和软塑可塑状粉质黏土，下伏岩溶发育深度10 13 m 的灰岩厚层，充填软塑状粉质黏土，且灰岩溶蚀裂隙连接上部软塑可塑状粉质黏土。塌陷区地下水水位季节性变幅大。岩溶塌陷处路基拟通过注浆方式填充加固，为确保施工安全和效果，采用单液浆和双液浆结合的注浆加固方案。2 施工技术2.1 施工设备及材料准备该公路岩溶路基注浆钻孔主要采用 DZ-150 型油压工程地质钻机，开孔、土层钻进施工及注浆套管均采用 127 mm 钻头，岩层钻进和终孔孔径为108 mm。以 BW-150 型泥浆泵和配套管路为主要注浆设备，并在泥浆泵及注浆孔口增设压力表。注收稿日期：2022-05-08作者简介：李莎莎（1988），女，河北魏县人，工程师。李莎莎：岩溶路基注浆施工技术及质量检测-92-浆材料主要为强度等级 32.5 级的普通硅酸盐水泥及波美度 38 43 Be、模数 2.4 3.0 的水玻璃。注浆浆液制备必须严格按照设计配合比确定各种材料实际用量，搅拌时间至少为 60 s。2.2 注浆钻孔布置岩溶路基注浆加固厚度 5 m，钻进过程遭遇岩溶后孔深延伸至溶洞为止，沿着路基纵向在路基中线、左 7 m 和右 7 m 分别布置三排注浆孔。钻孔注浆的目的主要在于压浆封堵土石界面，充填孔隙，使浅层溶洞、溶蚀裂隙及地下水潜蚀形成的土洞固化，进而形成水平帷幕将地下水运行通道彻底封堵，阻隔地下水对持力层结果的不利影响。将注浆孔依次编号，对于岩溶极为发育区域，应增设 1 2 排注浆孔；对于表土覆盖层较薄、下伏节理裂隙发育灰岩且低下暗河分布广泛的区域，应增设 4 5 排注浆孔，且每排孔距可缩小为 5 m。灰岩处注浆压力控制在 0.1 0.3 MPa 范围内，岩土界面四周则应增大至 0.3 0.5 MPa，最大不得超出 1.5 MPa，注浆过程必须严格遵循边探边灌、探灌结合的原则。2.3 钻孔注浆孔施钻采用跳孔方式，并从两侧至中线处依次注浆，其中中线钻孔既起到两侧注浆效果检查孔的作用，又充当下一工序的注浆孔3。为提升注浆效果，两侧注浆必须按照间隔方式进行；为防止孔位发生串浆，使注浆施工难度和清孔工作量增大，不能待钻孔全部结束后注浆。2.4 清孔按照设计思路，应采用钻杆注水的方式清孔，但是考虑到钻孔深度大、土层厚、泥浆碎石颗粒含量高、沉渣多，通过钻杆注水清孔效果差4。因此，本工程将改进后的直径 50 mm 小导管插入孔底后借助大压力、大流量注浆泵清孔，清孔工效和质量显著提升，尤其是岩溶发育部位清孔较为彻底。2.5 注浆及时记录各注浆孔稳定水位，并实时掌握进浆情况，详细记录所出现的孔口冒浆、返浆、注浆压力及注浆量等参数。终孔时还应进行孔内地下水位的再次观测，并与开孔时记录值进行比较，以判断注浆效果。清孔后正式注浆前应按照注浆终孔压力的 1.2 1.5 倍对注浆管路系统实施至少 15 min 的抗压试验，以检验套管密封及固结程度，并确定浆液初始浓度。根据注浆技术规程（YST 52112018）、公路地质条件钻探成果及设计要求，确保注浆施工质量的基础上进行注浆方式选择及注浆段长度确定。该公路工程岩溶路基注浆处理通过套管护壁，且套管固结于基岩结构上，故应采用分段上行式注浆次序，即先按照 5 m 的注浆段长度进行岩层注浆施工，终压后将套管上提 1.0 1.5 m，再进行土体注浆；为避免浆液从套管管壁冒出，还必须对套管实施二次固结，即将管口四周地表土下挖出深0.2 0.35 m、直径 1.2 2.5 m 的区域，通过掺加水玻璃的 M7.5 水泥砂浆固结管口，施工过程表明这一固结处理措施效果良好。在注浆施工的同时必须加强注浆压力、吸浆量等的观察和记录，并确保注浆压力从低至高变化，浆液浓度从稀至浓变化，而浆液凝胶时间由短至长，从而获得较大的浆液扩散距离和较好的注浆施工质量。根据施工实际进行注浆压力和吸浆量的调整：在注浆压力不变而吸浆量匀速减小或吸浆量不变而注浆压力匀速升高时，应不改变浆液水灰比持续压浆。在双液注浆的过程中，严格控制水泥和水玻璃两种浆液比，如若双浆持续注浆时间超过 20 min 压力仍不上升，则应调整两种浆液比或提升浆液浓度、缩短凝结时间，以控制水泥用量。2.6 封孔待注浆施工达到结束要求后应通过 M7.5 砂浆封孔并标识。采用注浆方式填充加固公路岩溶路基的过程中会对地下水循环造成局部扰动和影响，甚至会对路基加固造成不利影响，因此必须结合工程实际灵活应对5。例如该公路起讫桩号 K84+320K84+351 段岩溶路基注浆处理过程中，右侧既有天然泉井数次出现严重冒浆，且该泉井受益范围以内的数百亩水田、数百人生产生活用水量明显减少。经项目组研究决定，对该施工区域内所对应的注浆施工孔段先投放粒径 2 4 cm 的碎石料，借助石料底部空隙为泉井水流提供通路，并在碎石料以上填塞细砂，再灌注双液浆，从而使碎石料上部和灰岩顶板固结，发挥桩柱的支撑受力作用。此外，在该注浆孔两侧增设2个加强孔，增强注浆效果的同时，使路基底板承载力显著提升。3 施工质量检测3.1 施工监测该合同段施工标段不同地貌岩土在注浆加固过程中及加固后的具体表现，均表明注浆填充加固效果良好。K84+150K85+200 标段岩溶路基注浆施工中，工点上方山坡存在岩溶塌坑等冒浆点，且冒浆量较大，尤其是 K84+578 处塌坑底部已经完全被冒浆所封闭，这说明施工基层注浆质量良好。（下转第 96 页）李 国：再生 SBS 改性沥青疲劳性能研究-96-（1）:76-78.2 王玉杰.再生SBS改性沥青混合料配合比设计及路用性能研究D.重庆:重庆交通大学,2017.3 王民,李璐,梁乃兴,等.SBS改性沥青超热老化机理及疲劳特性J.高分子材料科学与工程,2017,33（4）:76-80,86.4唐晖,付明.SBS改性沥青疲劳特性影响因素研究J.交通世界,2021（15）:78-79,89.5陈辉.温度对沥青混合料抗开裂性能的影响研究D.武汉:武汉理工大学,2018.（上接第 92 页）在 K85+080K85+200 段钻孔施工时，岩层内充填长度 0.3 0.6 m 的短柱状水泥，这主要是前期注浆浆液扩散的结果，也表明岩层注浆施工质量有保证。K85+097 处台阶从下往上冒浆，且浆液量大，说明岩层及土层松散层、裂隙等均得到较好填充。K85+110K85+200 段施工过程中，距离施工区域 28 m 处的水井水质反复数次变浑浊，且水体中水泥浆和水玻璃清晰可见，表明注浆范围内注浆效果较好。K85+194 处左侧 8 m 外存在一处水塘，在岩溶注浆加固前水塘内常年无水，即使因降雨等原因积水后也会很快渗漏，而在该处注浆加固后水塘内积满清水。本次岩溶路基注浆加固施工还在 K85+196左侧 10 m 处形成一个泉眼，该泉眼随着施工过程的进行先冒浆后冒水，且水压持续升高，冒水的水流量达到 4 6 m3/h，且水流持续不停。3.2 注水试验结合工程设计要求及监理所需，选择具有代表性的钻孔进行注浆加固前后注水试验，并比较试验结果。结果发现该标段岩溶路基注浆加固前后单位长度孔段吸水量存在很大差异，且注浆后单位长度孔段吸水量降幅高达 96%99%，见表 1，注浆效果十分显著。表 1 岩溶路基注浆加固前后注水试验成果检查孔号孔位单位长度孔段吸水量注浆前/（L/mmin）注浆后/（L/mmin）降幅/%-检 1K84+220 中心0.192 270.007 7295.98-检 2K84+290 中心0.318 570.004 7898.50-检 3 K84+360 左 5.0 m0.310 580.006 3497.96-检 4 K84+430 右 5.0 m0.513 550.002 5699.50-检 5 K84+500 左 5.0 m0.407 580.006 7798.343.3 钻探抽芯根据设计，注浆施工段检查孔按照 5%的比例抽取，具体由监理工程师指定孔位，使检查孔均匀分布于全标段始末。钻探抽芯结果显示，各检查孔岩土界面、溶洞及基岩裂隙段均存在水泥填充，其中岩土层内水泥填充呈劈裂状态，岩芯内水泥填充则呈碎块及条带状，岩层内水泥填充则主要呈柱状。注浆施工结束后所有检查孔均不存在漏水现象，只有 K84+195K85+044 段 3 个检查孔单位长度孔段吸水量均值仅为注浆前的 0.945%。3.4 物理勘探公路岩溶路基注浆加固施工效果采用高密度电法物理勘探技术进行检测，根据等视电阻率断面图，注浆后的视电阻率增大约 100 200 M，深槽及深部溶沟视电阻率增大至 300 M，基本不再出现圈闭现象，视电阻率等值线疏密程度也更加均匀，地层连续性完整性均明显提升，岩溶地区注浆加固效果明显。4 结语基于某高速公路岩溶路基注浆加固段施工过程，通过直观判断浆液填充情况、钻孔取芯、注水试验及物探成果比较等措施，验证了岩溶路基注浆施工效果完全符合设计要求。参考文献：1 赵勇.岩溶路基施工注浆加固处理技术J.工程建设与设计,2021（21）:186-188.2 梁启省.河池水任至南宁高速公路岩溶路基试验段注浆施工技术分析J.西部交通科技,2021（10）:46-49.3 李小明.路基岩溶注浆技术在新建高速铁路中的应用分析J.运输经理世界,2021（12）:101-103.4 张卫涛.岩溶路基施工注浆加固处理技术J.佳木斯职业学院学报,2018（2）:483-484.5 张洪飞.苏桥工业园水荆东路岩溶路基注浆加固施工技术J.建筑机械,2017（11）:92-95,98.