文/李小明

1 前言

我國高速鐵路建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，極大地推動了我國經(jīng)濟增長；而在新建高速鐵路項目中，路基施工是其重要的組成部分。另外，部分路基建設(shè)中會穿越一些不良地質(zhì)帶，以巖溶路基段為例，其具有穩(wěn)定性差、承載力較低、不均勻沉降發(fā)生概率大等特點，對線路建成后通車安全具有較大的影響。為解決這一現(xiàn)實問題，應(yīng)當采用注漿加固技術(shù)，充分提高路基承載能力。因此，相關(guān)施工人員需要注重注漿加固技術(shù)的應(yīng)用，嚴格規(guī)范各項操作步驟，提高施工水平，進而有效提升路基施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

2 巖溶路基概述

2.1 巖溶路基概念

巖溶是一種具有較強溶蝕力的地下水、地表水對碳酸鹽巖、石膏等可溶性巖石產(chǎn)生一定化學(xué)作用，造成流水沖蝕、潛蝕以及崩塌等地質(zhì)作用的過程。另外，位于巖溶地段的路基是巖溶路基，按照我國巖溶的埋藏條件可以分為裸露型、覆蓋型和埋藏型等三大類，其中裸露型的地表可溶巖出露較多，主要覆蓋物為土壤，厚度在10m 以下，該地質(zhì)下地表水與地下水的連通關(guān)系較為密切；覆蓋型地表可溶巖出露較少甚至沒有，上部存在覆蓋土。深覆蓋型厚度為30m 以上，淺覆蓋型厚度在30m 以下，在地表水與地下水的連通情況中，深覆蓋型一般呈現(xiàn)不密切關(guān)系，淺覆蓋型則較為密切。埋藏型地表無可溶巖出露，地表水與地下水的連通情況不密切[1]。

2.2 巖溶路基塌陷和變形機制

分析巖溶引發(fā)新建高速鐵路路基工程病害的原因，主要包含在兩個方面：一方面，巖溶地基出現(xiàn)塌陷而導(dǎo)致路基的承載力出現(xiàn)喪失情況或者承載力達到極限狀態(tài)，破壞工程結(jié)構(gòu)；另一方面，巖溶地基出現(xiàn)塌陷或者變形等狀況，進而導(dǎo)致路基發(fā)生變形。一旦達到了正常使用極限狀態(tài)，就會導(dǎo)致其承載結(jié)構(gòu)物無法繼續(xù)使用，而這種問題在高速鐵路建設(shè)項目中不允許存在。另外，在巖溶地區(qū)出現(xiàn)地面沉陷變形的基本條件，有可溶巖、地層結(jié)構(gòu)、地下水動力條件以及填土荷載、低矮路堤以及列車振動等；而對巖溶穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的因素則是地形地貌、覆蓋層厚度、地質(zhì)構(gòu)造、工程建設(shè)以及實際運營等[2]。

2.3 巖溶注漿技術(shù)的加固作用

巖溶注漿技術(shù)應(yīng)用于新建高速鐵路中具有良好的加固效果，它是在特定壓力之下，將水泥漿填塞到下伏巖質(zhì)的溶洞溶槽或者裂縫中，并以此在水平方向上開展帷幕注漿，以便于切斷上下水位的波動性，有效阻斷地表水向覆蓋土層下滲透，有利于避免地表水在回流地下水時，對上部土體產(chǎn)生嚴重侵蝕。另外，利用巖溶注漿技術(shù)可進一步切斷巖溶水與上部覆蓋土層之間的地下水垂直聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上，即便是地下水發(fā)生升降變化，也能夠防止對上部土層造成破壞，進而加固路基土層，提高其整體穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用的過程中，開展巖溶注漿技術(shù)，采用的機械設(shè)備體積相對較小，適合在狹窄場地進行作業(yè)；同時，無須準備地質(zhì)鉆機，也可有效復(fù)核出該地區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)狀。通常情況下，施工人員會采用先導(dǎo)孔鉆進來探明地質(zhì)情況，然后再大量跟進后續(xù)鉆機，有利于大面積開展施工作業(yè)，進一步提高施工效率。

3 路基巖溶注漿技術(shù)在新建高速鐵路中的應(yīng)用

3.1 做好施工準備工作

在對新建高速鐵路的巖溶路基施工之前，施工人員需先做好施工準備工作，即結(jié)合具體工程現(xiàn)狀，了解和掌握各個工點的概況，制定針對性的施工方案，形成注漿孔位平面布置圖，并有效進行技術(shù)交底工作；同時，需要對路基施工現(xiàn)場進行平整工作，即在路基填筑環(huán)節(jié)之前或者是開挖到設(shè)計標高之后，設(shè)置相應(yīng)的排水坡和排水溝，保證地表水有效排出，并避免出現(xiàn)下滲情況。在測量放線工作中，按照注漿孔位的布置設(shè)計圖，對各個孔位進行精準放樣，記錄對應(yīng)孔口的標高。另外，對準備進場的原材料進行質(zhì)量檢驗，比如水泥、砂和水玻璃等；同時，對所有進場的注漿設(shè)備開展詳細的檢測活動，保證設(shè)備施工時能夠正常有序運轉(zhuǎn)。此外，還需設(shè)置合理的水泥棚以及攪拌機等附屬設(shè)施，保證后續(xù)施工作業(yè)活動能夠有序進行[3]。

3.2 先導(dǎo)孔鉆進

基于巖溶注漿技術(shù)開展探灌，在鉆孔施工中需進行先導(dǎo)孔和注漿孔的鉆進工作。施工人員先要對鉆孔總數(shù)30%的先導(dǎo)孔開展施鉆作業(yè)，完成鉆孔后，及時整理相關(guān)資料，并上報到設(shè)計和監(jiān)理單位，以此明確注漿范圍和深度。具體鉆進步驟如下：

3.2.1 開展鉆進施工。施工人員需要對土層和巖層等采用水鉆進行成孔。比如：對土層開展鉆進工藝時，可選用直徑為108mm 的鉆頭，在鉆孔完畢后應(yīng)當整齊擺放取出的土芯，并詳細記錄不同土層的土質(zhì)和深度。在鉆孔時，采用的套管直徑為110mm，保證護壁套管露出地面高度約0.2～0.5m 即可。對于巖層的鉆進，應(yīng)當保障在基巖面以下選用直徑為91mm 的鉆孔，取出巖芯后對各段巖性和溶洞的位置做好標識和記錄即可。另外，當施鉆達到預(yù)定深度后，要對鉆孔進行不少于20min 的清洗工作。

3.2.2 完成鉆孔施工作業(yè)后，應(yīng)立即編錄巖芯資料，針對不同土層和巖層的深度、地下水位深度和巖溶發(fā)育狀況等，實時監(jiān)測地質(zhì)的變化情況。

3.2.3 施工人員在巖溶路基段應(yīng)用注漿技術(shù)時，需按照相關(guān)標準固定注漿套管。但要注意防止出現(xiàn)串漿，保障注漿處理難度在適當范圍內(nèi)。因此，在鉆孔和注漿順序原則上，需要先進行先導(dǎo)孔的鉆進，再進行注漿孔的鉆進，并全部采用跳孔鉆進方式；通常遵循先路基兩側(cè)，然后路基中央的順序，堅持邊鉆孔邊灌漿的操作方法。

3.2.4 及時進行注水試驗。在開展注漿工作之前，施工人員應(yīng)當選擇具有代表性的孔位開展注水試驗工作，目的是確定單位長度的吸水量。

3.3 注漿

在注漿施工環(huán)節(jié)開展前，應(yīng)合理配置注漿液。在多數(shù)新建高速鐵路項目中，大多采用水泥漿，其配置材料為水泥、水玻璃等。具體配比為選用P.O42.5 水泥、38-43 波美度的水玻璃，控制水灰比為0.8～1 即可。同時，利用攪拌機進行拌和，堅持隨拌隨用的原則，攪拌時間不得少于2min。一般情況下，操作人員控制純水泥漿與水灰比的比值在0.8～1 之間，水泥砂漿的制備比例為水∶水泥∶砂=（0.8-1）∶1∶1。水玻璃與水泥漿混合液的比例控制在8%～20%左右，并按照實際施工情況適當調(diào)整漿液配合比。主要遵循的原則為漿液應(yīng)先稀后濃、注漿壓力從低到高、膠凝時間從長到短等，進一步防止注漿操作出現(xiàn)異常，影響整體施工質(zhì)量。

在注漿作業(yè)實施過程中，應(yīng)先在套管上安裝法蘭盤，再對注漿設(shè)備進行調(diào)試。當對管路開展試壓作業(yè)時，必須要全面檢查管路以及接頭的連接性，并注重其密封情況，做好壓力表的連接工作，為正式注漿奠定良好基礎(chǔ)。通常，在新建高速鐵路中，完成注水試驗后可進行注漿施工。如果現(xiàn)場存在較大的溶洞或者巖溶通道，應(yīng)當適當填充粗砂和水泥砂漿。如果現(xiàn)場出現(xiàn)巖溶發(fā)育，但吸漿量較少或者是不進漿等情況，施工人員可利用高壓水對鉆孔進行清洗后，再次開展注漿。如注漿質(zhì)量無須進行補注，可在注漿完成后的1～2h，并經(jīng)清孔后再進行注漿，以滿足相應(yīng)的施工標準。

4 路基巖溶注漿技術(shù)的質(zhì)量控制

4.1 施工質(zhì)量管控措施

對于新建高速鐵路項目的巖溶路基施工，需嚴格落實相應(yīng)的管控措施。比如：在鉆孔和注漿工藝中，需根據(jù)其具體施工方案開展先導(dǎo)孔鉆探取芯作業(yè)。同時，施工人員需要將其擺放整齊、注明孔號，在記錄中詳細描述地質(zhì)情況。當注漿材料進入現(xiàn)場后，應(yīng)當對各項材料的質(zhì)量、種類、規(guī)格等進行檢查，符合其質(zhì)量合格證明文件，實施抽樣檢測；同時，在應(yīng)用各種注漿設(shè)備時，需堅持就近安裝固定管線的原則，不能出現(xiàn)過長的情況，防止壓力和流量發(fā)生消耗。在鉆機成孔插入注漿管以后，可及時封堵孔口和附近的地面裂縫，以免出現(xiàn)冒漿情況。在注漿時，為保障其質(zhì)量，需經(jīng)過攪拌機均勻拌和后才可開始注漿，并保持緩慢、不間斷地攪拌，其攪拌時間應(yīng)當不超過初凝時間。

4.2 異常情況處理手段

在對巖溶路基實施注漿加固技術(shù)時，可能會存在多種異常情況，為確保其施工質(zhì)量，應(yīng)當采取有效處理措施。比如：注漿量出現(xiàn)異常狀態(tài)，針對水泥單液地表冒漿情況，應(yīng)采用雙液進行封堵；如注漿已經(jīng)超過了整治范圍，蔓延較遠時，也可采用雙液控制。另外，當注漿孔存在空洞時，其會出現(xiàn)裂隙貫穿、耗漿量加大的情況，施工人員可采用間歇注漿法或者雙液注漿法進行施工作業(yè)，在空洞的注漿孔內(nèi)適當摻入細砂、粉煤灰或者碎石等，也可適當加入水玻璃與粉煤灰及細砂的混合液，進一步加快凝結(jié)速度，以保障施工效率和質(zhì)量。

4.3 施工質(zhì)量檢測驗收

當前對于巖溶注漿技術(shù)的質(zhì)量驗收，還未形成統(tǒng)一的規(guī)范和標準。在新建高速鐵路路基項目中，主要是采用鉆孔法、瞬態(tài)面波法、壓水試驗法以及高密度電法等，并且為消除單一檢測方法存在的局限性，多數(shù)情況是將幾種方法結(jié)合運用。比如：將瞬態(tài)面波法與高密度電法進行結(jié)合，配合鉆孔取芯和注水試驗等，能夠比較準確地獲取施工前后的參數(shù)變化情況，并進行比較，進而評估注漿質(zhì)量。

5 結(jié)語

綜上所述，在新建高速鐵路的巖溶路基段，應(yīng)當采用注漿技術(shù)進行加固。在實際運用過程中，施工人員要先做好施工準備工作，并且重點把握先導(dǎo)孔鉆進和注漿作業(yè)的工藝要點，通過采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施、異常處理手段以及質(zhì)量檢測驗收等，進一步提升高鐵路基的穩(wěn)定性和安全性。