鐵路工程路基巖溶和洞穴注漿施工質(zhì)量通病防治手冊一、引言鐵路工程建設(shè)中，路基巖溶和洞穴的存在對工程質(zhì)量和安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。巖溶和洞穴會導(dǎo)致路基不均勻沉降、塌陷等問題，影響鐵路的正常運營和行車安全。注漿施工是處理路基巖溶和洞穴的常用方法，但在實際施工過程中，由于各種因素的影響，容易出現(xiàn)一些質(zhì)量通病。為了有效防治這些質(zhì)量通病，提高鐵路工程路基巖溶和洞穴注漿施工質(zhì)量，特制定本防治手冊。二、巖溶和洞穴的基本認(rèn)識（一）巖溶的定義和形成機制巖溶，又稱喀斯特，是指地下水和地表水對可溶性巖石進行溶蝕、侵蝕等作用所形成的各種地貌和地質(zhì)現(xiàn)象。其形成主要是由于可溶性巖石（如石灰?guī)r、白云巖等）在含有二氧化碳的水的作用下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，巖石逐漸溶解，形成溶洞、溶蝕裂隙等巖溶形態(tài)。（二）洞穴的分類和特征鐵路路基下的洞穴可分為溶洞、土洞等。溶洞一般是由巖溶作用形成的地下空洞，規(guī)模大小不一，形態(tài)復(fù)雜，可能存在多層溶洞的情況。土洞則主要是由于地表水或地下水對土層的潛蝕、沖刷等作用，在土層中形成的空洞，通常規(guī)模相對較小，但分布較為分散。（三）巖溶和洞穴對鐵路路基的危害巖溶和洞穴會導(dǎo)致路基的承載能力降低，引起路基不均勻沉降。當(dāng)列車荷載作用時，不均勻沉降可能進一步加劇，導(dǎo)致軌道變形，影響列車的平穩(wěn)運行。嚴(yán)重的情況下，洞穴可能發(fā)生塌陷，破壞路基結(jié)構(gòu)，危及鐵路行車安全。三、注漿施工原理和材料選擇（一）注漿施工原理注漿施工是將具有一定流動性和膠凝性的漿液，通過鉆孔壓入巖溶和洞穴中，填充空洞、裂隙，改善巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，提高路基的承載能力和穩(wěn)定性。漿液在壓力作用下，向周圍擴散，與巖土體形成一個整體，從而達到加固路基的目的。（二）注漿材料的種類和性能要求1.水泥漿液普通硅酸鹽水泥是最常用的注漿材料，具有強度高、耐久性好等優(yōu)點。其強度等級一般不低于42.5級。水泥漿液的性能要求包括流動性、凝結(jié)時間、結(jié)石強度等。流動性應(yīng)滿足漿液能夠順利注入巖溶和洞穴中，一般采用漏斗粘度計測定，粘度宜控制在1825s。凝結(jié)時間應(yīng)根據(jù)施工要求進行調(diào)整，初凝時間不宜過短，終凝時間不宜過長，一般初凝時間控制在35h，終凝時間控制在68h。結(jié)石強度應(yīng)滿足設(shè)計要求，一般28d抗壓強度不低于10MPa。2.水泥水玻璃雙液漿水泥水玻璃雙液漿是在水泥漿液中加入水玻璃溶液，形成的一種雙液注漿材料。水玻璃的模數(shù)一般為2.43.0，濃度為3045Be'。該漿液具有凝結(jié)速度快、早期強度高的特點，適用于需要快速封堵地下水或填充大空洞的情況。其凝結(jié)時間可以通過調(diào)整水泥漿液和水玻璃溶液的配合比來控制，一般凝結(jié)時間在幾十秒到幾分鐘之間。3.化學(xué)漿液化學(xué)漿液如聚氨酯漿液等，具有良好的滲透性和粘結(jié)性，能夠在潮濕環(huán)境中固化?；瘜W(xué)漿液的性能要求包括粘度低、固化時間可控、固化后強度高等。但其成本相對較高，一般用于特殊情況下的注漿處理。（三）注漿材料的選擇原則注漿材料的選擇應(yīng)根據(jù)巖溶和洞穴的具體情況、工程地質(zhì)條件、施工要求等因素綜合考慮。對于一般的巖溶和洞穴，可優(yōu)先選用水泥漿液；對于地下水豐富、需要快速封堵的情況，可選用水泥水玻璃雙液漿；對于一些特殊的地質(zhì)條件或?qū)ψ{效果要求較高的部位，可考慮使用化學(xué)漿液。四、注漿施工前的準(zhǔn)備工作（一）工程地質(zhì)勘察1.勘察內(nèi)容詳細(xì)了解工程區(qū)域的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度等情況。通過鉆探、物探等方法，查明巖溶和洞穴的分布范圍、規(guī)模大小、埋深等參數(shù)。測定巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)，如密度、孔隙率、壓縮性等，為注漿設(shè)計提供依據(jù)。2.勘察報告的編制勘察報告應(yīng)包括工程概況、地質(zhì)條件分析、巖溶和洞穴的分布特征、巖土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等內(nèi)容。報告應(yīng)附有鉆孔柱狀圖、地質(zhì)剖面圖、物探成果圖等圖表資料，以便施工人員全面了解工程地質(zhì)情況。（二）注漿設(shè)計1.注漿參數(shù)的確定注漿壓力：根據(jù)巖溶和洞穴的埋深、巖土體的性質(zhì)等因素確定。一般情況下，注漿壓力控制在0.53MPa之間。對于淺埋的巖溶和洞穴，注漿壓力不宜過高，以免引起地面隆起；對于深埋的巖溶和洞穴，可適當(dāng)提高注漿壓力。漿液注入量：根據(jù)巖溶和洞穴的體積、孔隙率等因素計算。一般可采用經(jīng)驗公式或通過現(xiàn)場試驗確定。在注漿過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況進行調(diào)整。注漿孔間距：根據(jù)巖溶和洞穴的分布情況、漿液的擴散半徑等因素確定。一般注漿孔間距控制在25m之間。對于巖溶發(fā)育程度較高的區(qū)域，可適當(dāng)減小注漿孔間距。2.注漿方案的制定根據(jù)工程地質(zhì)條件和注漿參數(shù)，制定詳細(xì)的注漿方案。方案應(yīng)包括注漿順序、注漿方式（如分段注漿、全孔一次性注漿等）、漿液配合比等內(nèi)容。（三）施工場地準(zhǔn)備1.場地平整對施工場地進行平整，清除障礙物，確保施工設(shè)備能夠順利進場和作業(yè)。場地平整度應(yīng)滿足施工要求，一般誤差不超過±5cm。2.測量放線根據(jù)設(shè)計圖紙和現(xiàn)場控制點，進行測量放線，確定注漿孔的位置。注漿孔位置的偏差應(yīng)控制在±5cm以內(nèi)。3.材料和設(shè)備的準(zhǔn)備按照注漿設(shè)計要求，準(zhǔn)備好足夠的注漿材料，并對材料進行檢驗，確保其質(zhì)量符合要求。對注漿設(shè)備進行調(diào)試和檢查，確保設(shè)備性能良好，能夠正常運行。注漿設(shè)備主要包括鉆機、注漿泵、攪拌機等。五、注漿施工工藝和流程（一）鉆孔施工1.鉆孔設(shè)備的選擇根據(jù)地層條件和鉆孔深度，選擇合適的鉆孔設(shè)備。一般對于淺孔（深度小于20m），可選用小型鉆機；對于深孔（深度大于20m），應(yīng)選用大型鉆機。2.鉆孔方法常用的鉆孔方法有回轉(zhuǎn)鉆進、沖擊鉆進等?；剞D(zhuǎn)鉆進適用于各種地層，鉆進效率高，孔壁較光滑；沖擊鉆進適用于堅硬巖石地層，但鉆進速度相對較慢。3.鉆孔質(zhì)量控制鉆孔垂直度偏差應(yīng)控制在1%以內(nèi)，以保證注漿孔的位置準(zhǔn)確。鉆孔深度應(yīng)符合設(shè)計要求，誤差不超過±20cm。在鉆孔過程中，應(yīng)做好鉆孔記錄，包括鉆孔深度、地層變化、涌水情況等。（二）注漿管安裝1.注漿管的選擇注漿管一般采用鋼管，管徑根據(jù)注漿壓力和漿液流量確定，一般為2550mm。注漿管的壁厚應(yīng)滿足強度要求，一般不小于3mm。2.注漿管的安裝方法將注漿管下入鉆孔中，注漿管底部應(yīng)距孔底2030cm。注漿管與孔壁之間應(yīng)填充密封材料，如水泥漿、膨潤土漿等，以防止?jié){液泄漏。3.注漿管的連接和固定注漿管的連接應(yīng)牢固可靠，采用絲扣連接或焊接連接。注漿管應(yīng)固定在鉆孔內(nèi)，防止在注漿過程中發(fā)生位移。（三）漿液制備1.漿液配合比的控制嚴(yán)格按照設(shè)計要求的漿液配合比進行漿液制備。在制備過程中，應(yīng)使用計量器具準(zhǔn)確稱量各種材料的用量，誤差不超過±1%。2.漿液攪拌漿液攪拌應(yīng)充分均勻，攪拌時間一般不少于3min。攪拌好的漿液應(yīng)具有良好的流動性和穩(wěn)定性，無結(jié)塊現(xiàn)象。3.漿液的儲存和輸送制備好的漿液應(yīng)儲存在儲漿桶中，并進行連續(xù)攪拌，防止?jié){液沉淀。漿液輸送應(yīng)采用管道輸送，管道應(yīng)密封良好，防止?jié){液泄漏。（四）注漿施工1.注漿順序一般采用跳孔注漿的方式，先注外圍孔，后注中間孔，以防止?jié){液流失。對于多層巖溶和洞穴，應(yīng)先注下層孔，后注上層孔。2.注漿方式分段注漿：適用于巖溶和洞穴發(fā)育程度較高、漿液擴散范圍較大的情況。將鉆孔分為若干段，逐段進行注漿，每段注漿長度一般為35m。全孔一次性注漿：適用于巖溶和洞穴規(guī)模較小、漿液擴散范圍較易控制的情況。將漿液一次性注入整個鉆孔。3.注漿壓力和流量的控制在注漿過程中，應(yīng)根據(jù)注漿情況及時調(diào)整注漿壓力和流量。當(dāng)注漿壓力突然升高或流量突然減小，可能表示漿液已填滿空洞或遇到堵塞，應(yīng)停止注漿或采取相應(yīng)的措施。4.注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)注漿壓力達到設(shè)計壓力，且注漿量達到設(shè)計注入量的80%以上，或注漿壓力持續(xù)穩(wěn)定1015min以上，可結(jié)束注漿。六、質(zhì)量通病及防治措施（一）漿液不擴散或擴散范圍不足1.原因分析巖溶和洞穴被堵塞，如洞內(nèi)存在大量的碎石、泥土等填充物。注漿壓力不足，無法使?jié){液克服阻力擴散。漿液粘度太大，流動性差。2.防治措施在鉆孔過程中，采用高壓水沖洗或空氣吹孔的方法，清除洞內(nèi)的填充物。適當(dāng)提高注漿壓力，但應(yīng)注意防止地面隆起等問題。調(diào)整漿液配合比，降低漿液粘度，提高漿液的流動性。（二）地面隆起或冒漿1.原因分析注漿壓力過高，超過了地層的承載能力。注漿量過大，漿液無法及時擴散。地層存在薄弱部位，如松散土層、裂隙等。2.防治措施控制注漿壓力，根據(jù)地層情況合理調(diào)整。當(dāng)發(fā)現(xiàn)地面有隆起跡象時，應(yīng)立即降低注漿壓力。嚴(yán)格控制注漿量，按照設(shè)計要求進行注漿。對于地層薄弱部位，可采用分段注漿、間歇注漿等方法，減少漿液對地層的壓力。（三）注漿管堵塞1.原因分析漿液沉淀，在注漿管內(nèi)形成結(jié)塊。注漿管連接不牢固，導(dǎo)致雜物進入管內(nèi)。注漿結(jié)束后，未及時清洗注漿管。2.防治措施漿液制備過程中，應(yīng)充分?jǐn)嚢?，防止?jié){液沉淀。在注漿過程中，應(yīng)保持漿液的連續(xù)攪拌。確保注漿管連接牢固，密封良好，防止雜物進入管內(nèi)。注漿結(jié)束后，應(yīng)立即用清水沖洗注漿管，將管內(nèi)的漿液清洗干凈。（四）注漿效果不佳1.原因分析注漿設(shè)計不合理，注漿參數(shù)選擇不當(dāng)。施工過程中未嚴(yán)格按照施工工藝和流程進行操作。工程地質(zhì)條件復(fù)雜，與勘察結(jié)果存在差異。2.防治措施對注漿設(shè)計進行優(yōu)化，根據(jù)實際工程地質(zhì)條件調(diào)整注漿參數(shù)。加強施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝和流程，確保施工質(zhì)量。在施工過程中，加強對工程地質(zhì)條件的監(jiān)測和分析，及時調(diào)整施工方案。七、質(zhì)量檢驗和驗收（一）質(zhì)量檢驗方法1.鉆孔取芯檢驗在注漿區(qū)域內(nèi)布置一定數(shù)量的檢驗孔，采用鉆孔取芯的方法，檢查漿液的填充情況和結(jié)石體的強度。取芯率應(yīng)不低于80%，結(jié)石體的強度應(yīng)滿足設(shè)計要求。2.物探檢驗采用物探方法，如地質(zhì)雷達、電法勘探等，檢測注漿區(qū)域內(nèi)的巖土體物理性質(zhì)變化，判斷注漿效果。物探結(jié)果應(yīng)與設(shè)計要求相符。3.靜載試驗在注漿區(qū)域內(nèi)進行靜載試驗，檢測路基的承載能力。試驗結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計要求的承載能力標(biāo)準(zhǔn)。（二）驗收標(biāo)準(zhǔn)1.注漿工程完成后，應(yīng)進行全面的質(zhì)量驗收。驗收內(nèi)容包括注漿孔的位置、深度、間距，漿液的配合比、注入量，注漿壓力等施工參數(shù)，以及注漿效果的檢驗結(jié)果。2.各項施工參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計要求，誤差在允許范圍內(nèi)。注漿效果應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)定的承載能力、沉降控制等指標(biāo)。八、安全注意事項（一）施工安全管理1.建立健全施工安全管理制度，明確各級人員的安全職責(zé)。2.對施工人員進行安全教育培訓(xùn)，提高施工人員的安全意識和操作技能。3.加強施工現(xiàn)場的安全檢查和監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患。（二）設(shè)備安全1.定期對注漿設(shè)備進行維護保養(yǎng)，確保設(shè)備性能良好。2.在設(shè)備運行過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行操作，防止設(shè)備故障和事故發(fā)生。3.設(shè)備的電氣系統(tǒng)應(yīng)接地良好，防止觸電事故。（三）環(huán)境保護1.