岩溶路堑加固施工技术
2015-09-07
1．工程概况及地质条件
1.1工程概况
宜万铁路32标DK360+326～+700岩溶深路堑为区间单线路基与车站多线路基的连接过渡段，总长374m，土质边坡设计坡率1:1.25，岩质边坡无挡墙地段设计坡率1:0.75，边坡底部设3m～10m高片石混凝土挡墙，胸坡坡率1:0.25。
1.2工程地质条件及水文地质条件
该段路堑处于中山区，相对高差约15～48m，自然坡率约5 o～30o，植被较发育，多辟为旱地，基岩在山坡局部出露；山坡表层覆盖Qel+dl黏土，夹碎石，褐黄色，硬塑，厚度约0～2.0m，下伏T1j白云质灰岩，灰～深灰色，薄层状～巨厚层状，层理清晰，产状60 o∠6 o，节理发育，岩溶较发育，弱风化。
浅层岩溶地下水不发育。
2．岩溶形态
经物理探测、钻孔探测和最终开挖揭示该段路堑的岩溶形态在不考虑相对路基位置的情况下主要分为以下几种：
2.1有充填物的溶沟、溶槽
有充填物的溶沟、溶槽在该段路堑发育最为普遍，顺岩层节理竖向发育，充填物多为黄色软塑状粘土，无地下水发育。
边坡上残留的溶沟溶槽
2.2无充填物的空洞
无充填物的空洞多位于岩层节理发育较弱、岩层整体性较好的地段，多为干溶洞，部分溶洞内有少量地下水发育。
挡墙基底发育的空腔溶洞
2.3塌陷
该段路基穿越三段塌陷，其长度约15米到40米，塌陷内大部为软～硬塑状粘土夹碎石，局部为粘土，内部有直径1～3米的孤石，无地下水发育。
路堑穿越的塌陷
3．采取的工程措施及施工方法
在前期系统探测及施工揭示的基础上，根据路堑的不同部位不同形态的岩溶采取相应的加固措施。
3.1位于挖方本体的岩溶
挖方本体内的岩溶无论是有充填物的还是空洞都无需加固，但内业方面需在开挖施工过程中绘制不同高程的岩溶分布图，可根据实际情况按照标高下降1.5m～3m绘制一次，图上应标明溶洞的编号，根据编号在附表中详细描述溶洞的形态和走向等指标，为后期岩溶边坡及基底加固提供基本的判断依据，也可为下次的炮眼布置和施工安全提供参考。
这类岩溶不会对铁路运营及工程质量造成威胁，主要是开挖施工过程中的安全隐患，防止人机落入洞内发生危险，应做好施工过程安全监控。
3.2位于开挖成型后边坡上的溶沟、溶槽
受溶沟、溶槽及岩溶裂隙的影响导致边坡岩层破碎，岩溶路堑边坡光爆效果差，边坡凸凹不平，大量溶沟、溶槽残留于边坡上，导致边坡表面积增加，排水效果下降，长期积水加速岩层风化，极大的降低边坡稳定性，需对边坡进行相应的防护。
其加固措施及施工方法如下：
3.2.1 人工刷坡排险
路堑开挖每一个爆破开挖循环完成后对坡面进行全面清理，采用人工刷坡，将较浅溶沟、溶槽内的充填物和边坡上的松散物全部清理干净，发育较深的溶沟、溶槽内的充填物清理深度需达到垂直坡面2.0m。
3.2.2 嵌补
路堑开挖全部完成后采用从下至上的方式对已清理完毕的边坡溶沟、溶槽进行M7.5浆砌片石嵌补，使边坡大致平顺，以减小边坡的表面积。
岩溶嵌补
3.2.3 挂网喷锚
在边坡嵌补完成后，为保证其耐久性和稳定性对边坡采取挂网喷锚的方式进行加固。
3.3位于挡墙基底的溶洞
挡墙基底的溶洞根据其充填情况、深度、大小和溶洞周围岩层状况采取不同的加固处理措施。
嵌补后挂网喷锚效果
3.3.1延长扩大挡墙基础
当基底溶洞深度小于3米，且经钻探溶洞底部5米内无异常时，将挡墙基础延伸至溶洞底部并适当扩大截面，有充填物的溶洞需先行清除充填物。
3.3.2地梁或桩基加固
当基底溶洞深度大于3米或洞底钻探异常时，需根据溶洞沿线路方向的长度确定加固措施，当溶洞沿线路方向长度小于5米时采用钢筋混凝土基础梁进行跨越，当溶洞长度大于5米时可考虑采用桩基承台或小方桩进行加固。
3.3.3挡墙基础配筋
对于多数挡墙基底发育密集的溶蚀裂隙可对挡墙基底进行板形配筋，以增加其整体性。
挡墙基底溶洞加固
3.4穿越塌陷的地段
塌陷也是有充填物的溶洞的一种，只是其规模较大，内部有孤石，构成成分比较复杂，鉴于这种情况，塌陷地段可完全按照软土路堑进行边坡处理和加固，路堑边坡放缓至1:1.25，边坡采用浆砌片石护坡进行加
固，若边坡高度大于8m，顶部边坡破率放缓至1:1.5，采用拱形截水骨架护坡内种植草灌结合的方式进行加固。
塌陷地段边坡护墙及骨架护坡加固
3.5位于路基本体的岩溶
路基本体的溶洞根据其充填情况和深度、大小采取不同的加固处理措施，根据设计要求和现场实际情况，确定加固措施为岩溶灌注M10砂浆、基床换填碎石土掺5%水泥、C30钢筋混凝土盖板封闭和回填混凝土四种形式。
3.5.1岩溶灌砂浆
对于路基本体成片发育但个体规模较小的空腔溶洞群和竖向串珠状溶洞采用灌注M10砂浆的方式进行加固，加固深度根据前期物探和钻探的相关资料确定为6m～9m，孔间距3.0m，其主要目的是使路基面以下5.0m范围内破碎的的岩质地基底板基本固结成为一个整体。
灌砂浆施工的注意事项：
（1）注浆管线固定不宜过长，根据施工总结以30～50m为宜，以降低压损。
（2）钻进过程中应注意观察地层变化、钻进速度、有无漏水等情况，详细作好钻孔记录，这是影响最终注浆效果的重要因素。
（3）灌浆施工应重点关注钻孔时确定的空洞标高位置和孔内剩余水位标高，先进行注水检验，当单位注水量达20L/min×m时仍无压力拆掉注浆管进行水柱高度测量；若水柱高度为零则说明该孔孔底异常，应采用高压风管对孔底进行吹砂封堵，吹砂过程中随时检验砂柱高度，当砂柱高度达到0.7～1.0m时安装注浆管灌注水泥浆，灌浆时将速度调到最低档，防止速度过快将砂冲散，灌注水泥浆达1m3时停止注浆，进行浆柱测量，若无下降说明孔底封堵成功，10h后即可重新进行灌注砂浆施工；当空洞位于孔底以上时，应对照钻孔资料适时进行浆柱高度测量，当浆柱位于某一高度持续注浆达2～2.5倍浆柱高度当量且注浆压力不升高的时候停止注浆同样采用上述方式进行封堵处理直到注浆压力上升。
3.5.2 基床换填
灌注砂浆结束并验收合格后，撤离设备，清理现场，对设计换填的路基基床段落进行换填施工，换填加固主要针对有充填物的开口溶腔和穿越塌陷的地段，换填深度1.2m，换填材料采用碎石土掺5%水泥。
基床换填施工的施工工序为：引基桩划定换填范围―挖除溶洞充填物并整平碾压―分层换填碎石土掺5%水泥并碾压密实。
换填施工的注意事项：
（1）施工过程中不得大面积开挖，应边开挖边回填，防止阴雨天气对基床以下部分造成破坏，影响路基质量，现场施工以一天可完成的工程数量进行控制，即当天开挖，当天回填，当天碾压。
（2）分层施工时以4层为宜，第1、3层35cm，第2、4层25cm。
（3）原设计岩溶路堑基床为平路拱，换填后因掺入水泥改变了填料性质基床表面应设置坡度为4%的路拱。
3.5.3盖板封闭
基床换填施工完毕后对设计盖板封闭的地段进行C30钢筋混凝土盖板施工，盖板封闭是针对深度大于10m、溶洞围岩整体性良好的地段进行封闭。
施工工序为：引基桩划定盖板施工范围―采用挖掘机配合风镐进行基坑开挖―清理基坑后现场绑扎钢筋笼―立模浇筑C30混凝土，如图（九）。
注意事项：开挖基坑过程中对揭示溶洞形态进行详细记录并绘制岩溶形态图，若揭示地质情况与设计不符或空洞大于盖板长度时应立即与设计单位进行沟通，并及时绘制地质分布图，以便及时进行设计优化。
盖板封闭施工
图（九）
3.5.4溶洞封填
对于路基本体内的单个空腔溶洞且洞底探测无异常的情况下采用C15混凝土回填的方式进行加固。
4．几点体会
岩溶路堑施工属于复杂地质条件下的路基工程，只有正确的施工方法和良好的施工质量才能保证运营安全，高效连续的施工进度才能为企业创造经济效益，实现目标的因素主要有以下几点：
4.1系统有效的探测手段
地质雷达探测与钻探相结合的综合探测手段为地下岩溶的加固处理提供了较为准确的基础依据，为最终实现加固施工的准确性和加固效果打下了基础，图（十）为采用RPD-150快速钻机进行路基基底钻探。
岩溶路基基底钻探
图（十）
4.2真实精确的资料积累
岩溶地基加固施工大部分属于隐蔽工程施工，前期物探和钻探资料、施工过程中揭示的地质状况记录都是指导后期施工的关键前提，前期资料的准确与否直接关系到岩溶路基的加固质量。
4.3行之有效的工程措施
针对不同部位不同形态的岩溶采取相应的加固措施，稳固高效，缩短了反复论证分析的时间，可为同类路堑加固施工提供技术参考。
