岩溶地区路基施工技术分析
2016-11-07
一、 岩溶地区路基病害成因
岩溶地区的路基病害主要表现在路基本身不均匀沉降、变形破坏和路面坍塌等。造成这些路基病害的根本原因在于岩溶地区地貌的复杂性和岩溶水的存在。而岩溶水影响占据着主要方面，当土体中的含水程度不同时，路基的承载能力、固结压实程度不同；岩溶水流动时的冲刷作用也会对路基造成机械破坏，最终导致岩溶地区的路基工程施工风险较大，这些不足需要依靠扎实的技术手段进行弥补。
造成路基本身的不均匀沉降病害的原因在于可溶性岩石岩性、断层节理、岩溶水化学成分及岩石次生裂隙等。由于岩溶地区本身的岩石岩性和岩溶水分布的不均匀性、断层节理及次生裂隙杂乱分布，岩溶地貌形成和发育速率也呈现相应的不均匀特征，导致承载路基土体性质和承载能力的不均匀。当路基所在土体的承受能力无法达到路基本身强度要求时，路基则发生不均匀沉降，影响铁路工程施工。路基的变形破坏则是由于岩溶水的侵蚀作用导致路基局部强度的大幅度下降而引起的。而路面坍塌是岩溶地区铁路路基工程的典型灾害，岩石岩性、裂隙等决定岩溶溶蚀程度的因素均对路面坍塌有一定影响；同时季节性地下水位变化也会大幅度增加路面坍塌的几率。
二、 岩溶地区路基施工目的及技术原理
2.1、岩溶地区路基施工目的
岩溶地区路基施工主要是进行岩溶注浆工艺，即通过机械设备依靠压力差或化学作用将配好的固化抗渗浆液注入钻孔内的岩石裂隙或溶洞之中，浆液在其中经过一定时间的流动和物理化学反应后，形成具有一定体积和支撑性能的固体混合物，以此来增强岩溶地区土体的力学特性，减轻岩溶地区路基施工风险。
进行岩溶地区路基施工的目的首先在于岩溶注浆后，可阻断上层天然水体与岩溶水之间的流通，保持地下水位的平稳，防止由于地下水位的改变造成岩溶地区压力亏空，使得路基所处地层强度降低，路基本身的承载能力不足以提供铁路正常运营，造成路基损坏，引起铁路安全事故。其次，由于岩溶地区岩石大部分为碳酸盐岩，其中存在许多发育良好的裂隙、溶洞等，在路基施工时，上部地层会承受较大的压力，可能导致裂隙、溶洞结构遭到破坏，发生坍塌事故。因此，路基施工时应依据勘察结果，对铁路线路区域内的裂隙溶洞进行岩溶注浆处理，维持岩溶地区地质稳定，提高其对铁路网线的承载能力，保障施工正常进行和铁路运营安全。
2.2、岩溶地区路基施工技术原理
岩溶地区路基岩溶注浆技术主要通过钻孔注浆来加固地基，主要采用水泥―水玻璃浆液或者水泥浆液等水硬性材料进行封堵、固化岩溶地区岩石裂隙、溶洞等影响铁路路基稳定性的危险因素。通过注入的浆液与原位土体泥石胶结，最终形成一个受力整体，同时封闭阻隔地下水，消除其对路基强度的削弱作用，延缓地下水位变化速率，维持路基所在土体长时间处于一个相对稳定的地质环境中，确保该地区路基施工、轨道铺设和铁路运营顺利实施。
三、 岩溶地区路基施工工艺流程及技术要点
岩溶地区路基施工技术根据施工地区岩溶地貌特征的不同，其相应的工艺措施具有一定的差异。此处便以山西中南部铁路通道某标段路基岩溶注浆施工为例，对路基施工工艺流程及应注意的技术要点进行分析。
岩溶地区路基施工工艺流程如下：1、施工前的准备：施工前首先要保证施工场地的平整，提前挖沟槽和集水沟至钻孔处；然后检查、调试注浆施工过程中所用到的钻机、注浆泵、拌浆机等机械设备，并对查明的故障进行排除，维护正常设备，使全套设备在施工前状态良好；同时做好施工时设备临时故障的抢修、补救方案。2、选择孔位：根据施工前对岩溶地区的勘察，收集施工区域内地质情况，根据相关设计要求及效益最大化理论，准确选择合理钻孔方位。路堤段布置梅花形孔位，路堑段布置正方形孔位。3、注浆设备和钻机就位：在钻孔位置确定后，应将注浆所需设备运至孔位处，同时对钻机进行角度调节，并定位牢固，方便钻孔及后续工艺的进行。4、钻进：将钻机钻杆对准选定钻孔孔位，设计开孔直径不小于工程技术要求。5、注浆：第一步对注浆泵进行测试，维持其良好工作状态；第二步安装注浆管线及止浆塞，安装管线时要先对钻孔进行清理检查，确认孔眼稳定且无尖锐物质后，再下入注浆管线；第三步进行压水试验，用1.5至2倍的注浆压力对整个系统进行压水试验，检验管线的耐压能力和管线本身的质量问题；检查注浆设备的工作状况，并使其预热；第四步配置浆液，要求选用合格注浆材料，配浆用水矿化度尽量低些，使用普通硅酸盐水泥配浆；最后选择合理的注浆压力，向指定钻孔注入浆液。6、注浆结束：当注入浆液达到施工制定标准时，即停止浆液的注入。7、提管、回填：注浆操作结束后应立即将注浆管拔出，防止因浆液凝固固结注浆管，导致拔出困难；对于注浆管留下的孔洞，需及时用水泥浆进行封堵。
四、 岩溶地区路基现场施工问题及处理
在岩溶地区路基现场施工时，由于岩溶地貌发育特点不同，造成施工过程中会遇到许多问题，这里，便以石武铁路客运专线路基施工为例，探讨路基施工现场问题及相应的处理措施。
石武铁路客运专线郑州至信阳段主要通过黄淮冲积平原地区，部分段落地质条件为岩溶地貌，上覆角砾土层，下伏风化灰岩，裂隙和溶洞发育良好，在路基施工时对于溶洞的处理需进行重点分析把握。溶洞按照其发育特点分为轻微溶蚀、一般溶洞和复杂溶洞三种。这要求在溶洞注浆施工时，注意遵守先易后难的原则，逐步地整理溶洞的发育情况，在施工同时制定和调整施工方案。
轻微溶蚀是指岩溶发育轻微，岩溶特征不明显的较小溶洞。在路基施工时，主要采用单液注浆工艺措施进行处理。具体施工时，溶洞内填充物较少时，选择前期加大注浆量并添加中粗砂加密溶洞；若充填物松散或存在一定结构，则可直接注浆加固。一般溶洞指的是岩溶特征明显且无大裂隙穿过的溶洞。钻孔施工时，应注意及时补充因溶洞特性而泄露的冷却水和浆液。对于施工工艺选择方面，首推单液注浆工艺，但注浆流失量过大时，需采用双液注浆工艺。而复杂溶洞则是岩溶特征明显，且具有发育良好的裂隙的溶洞。在路基施工中该段极易发生冷却水和浆液的严重漏失，实际处理时，应在钻至溶洞底部的基础上，再向下钻进110m，对溶洞先进行充填加固，再采用双液注浆工艺进行处理。
结束语
岩溶地区地质条件复杂多样，对铁路路基工程施工的影响十分严重。而岩溶地区路基岩溶注浆技术则能有效改善岩溶地区地层地貌特征，加固路基所在土体，提高其承载能力，防止溶洞坍塌、下沉，减弱了地层水等对路基施工的影响，保障了路基质量。而且，路基施工技术具有操作简单、工期短、见效快等优点。本文从路基病害成因入手，分析路基施工技术目的原理，联系实际探讨路基施工流程和施工问题处理，希望对岩溶地区的路基施工具有一定的参考价值。
参考文献
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