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高铁路基空洞地区注浆处理方法

摘要:随着经济和科技的不断发展,高铁的建设也不断发展,并且技术也日益精湛。因此,笔者以沪昆高铁云南段的工程概述与空洞注浆简况为出发点,通过分析空洞注浆的具体实施工艺,研究了空洞注浆措施的效用,从而为提高沪昆高铁云南段路基的平顺性、安全性提供了理论基础,为同类工程提供参考与借鉴。
关键字:高速铁路;路基;空洞地区;注浆
目前,随着经济水平的发展,人们对高速列车的高安全性、高平顺性与高舒适性提出了更高的标准。而高速铁路路堑、路基的稳定性,是保证高速列车能够顺利前行的前提条件。因此,相关部门需综合考虑沪昆高铁云南段的复杂情况,对地基中的空洞进行注浆加固,以提高路基的承载能力,延长其使用寿命。
1 概述
1.1工程概述
沪昆高铁云南段区间的路基长度约为768.03m,上覆层主要由碎石、粉质粘土构成,厚度约为4m。同时,该地段局部呈裸露状态,丘坡高度约为200m左右,且丘上植被较稀疏。此外,下层基岩多为石灰岩,呈青灰色或灰色,受弱风化的影响,石灰岩的岩体极易破碎,且岩溶易出现溶沟、溶孔、裂隙等,从而导致空洞的发育。其中,大部分空洞为全填充或半填充的粉质粘土,部分地段以空缝为主。而丘坡的地下水发育不完善,以大气降水作为主要补给资源,以基岩裂缝水与土层裂缝水为重要来源。
1.2空洞注浆简况
笔者经研究发现,沪昆高铁云南段路基空洞地区的注浆处理过程,坚持“先探后灌,灌探相连”的工作原则,即首先对部分钻孔进行物理探测,从而探明该段路基空洞的分布、发育情况,继而采用相应的灌浆技术,以解决空洞问题。同时,空洞地区的注浆厚度不超过10.0m,石灰岩层处的注浆厚度低于7.0m,空洞底部的注浆厚度低于1.0m。此外,高铁路基地段主要注浆孔的分布形状为梅花形,而路堑部分的注浆孔的分布情况为正方形,两孔之间的间距为5.0m。
2 施工工艺
2.1施工准备
高铁路基空洞地区注浆工艺的主要流程图如下所示:
图1  空洞地区注浆工艺流程图
 
空洞注浆施工的准备工作主要包括:①放孔。即相关工作人员按照设计要求,绘制钻孔孔位设置图,并在设置图中将孔位分布于空洞注浆设计的边界范围。同时,对高铁路基的空洞地区进行现场测量,一次性确定钻孔位置;②注浆材料。空洞注浆以水泥浆为主要单浆液,而若遇到较大的空洞或地基裂缝,应灌注中粗沙或粉煤灰,从而对空洞腔进行填充,以便对空洞进行水泥浆灌注工作。同时,空洞注浆以调配而成的水玻璃或水泥作为主要双液浆;③设备准备,职工培训。在开始注浆前,全面修检所有设备,从而保障设备的正常运行。同时,对作业员工进行全方位的技术、操作培训,并落实施工责任。
2.2空洞注浆措施
空洞注浆的具体施工工作,要求做到边观察边灌浆,边探测边钻孔,从而保证工作人员能够及时发现问题,并采取相应措施调整工艺。目前,高铁路基空洞地区注浆处理主要包括以下两种:(1)空洞注浆钻孔工艺。这项工艺要求相关工作人员,以《铁路工程地质钻探规程》的钻孔施工要求为依据,并保障钻孔取芯具备良好的质量,即钻孔孔底的残留芯需低于20cm,黏性土与碎石类土的比例需高于80%与50%,构造破碎带、岩溶与完整基岩的比例需高于50%与80%。同时,工作人员需按要求放置岩芯,对代表先导孔进行分层标签。图2为路基空洞地区钻孔位置平面图,该图形象的展示了空洞注浆钻孔工艺的合理性;(2)注浆技术措施。经研究发现,注浆技术使用过程主要包括:①工作人员需准备注浆管材,选用41.5级水泥,并将注浆模数定在2.3-2.9之间,将水玻璃的温度定于37-43度。此外,对小样配比进行提前试验;②参照注浆孔处的空洞发育情况,预先准备浆液的配比用料。同时,为保证搅拌机、浆泵等设备的良好状态,将注浆孔孔盖换成法兰盘,并对接头、管路等进行试压与检查。此外,浆液的搅拌时间需在5min以上,停留时间不得超于4h;③在注浆过程中,工作人员遵从“先稀后浓”的顺序,并根据吸浆现状对空洞注浆,且将浆液的配比值定为0.7:1-1:1,注浆压力定于0.1-0.25Mpa,岩土四周的注浆压力定于0.3-0.45Mpa;④若需停止注浆,工作人员需充分考虑压力标准与注浆范围标准。其中,若压力正常,而注浆量较少,则需逐步将注浆压力增大至500Kpa,将进浆量控制在4L/min,并维持此状态于20min左右。
图2  路基空洞地区钻孔位置平面图
 
3 注浆效果检测
笔者经深入研究,建议在检测沪昆高铁云南段注浆加固施工质量时,应选择瞬态面波法,这种方法要求检测通道的数量为12,通道间的距离为1m,并分别采用10m、5m的偏移距离进行现场检测。同时,检测使用多功能瞬态面波仪,即sws-1,由于该面波仪具有人机对话性能。因此,相关技术人员可有效的在地震可视记录中,说明分层面波成分。此外,瞬态面波法不仅适用于高铁路基递增的地质,还适用于软弱多层夹层地质,且由于瞬态面波法根据不同地质条件,将面波侧线定为中线左10m,中线与中线右10m,测点数为45,断面为15,纵向间距为20m。因此,瞬态面波法可提供精确度较高的检测结果。
4 结论
综上所述,空洞地区注浆处理方法具有机动、灵活的特点,所用的设备也较简单,并允许多部机械共同施工,从而提高了注浆加固工作的效率,提高了高铁工程的整体质量。同时,瞬态面波法的检测结果表明,注浆加固工作取得了良好的注浆效果,为后期的路基稳定保持、空洞地基加固等处理工作提供了成功范例。

 

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