高速铁路岩溶及红黏土注浆加固地基处理
08-22 12:09:44 浏览次数:426次 栏目：铁路工程
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高速铁路岩溶及红黏土注浆加固地基处理(工法初稿)
岩溶及红黏土注浆工法(作者:中铁八局:工程技术部全体参战人员)
1前言：
本黏土及岩溶注浆工法是针对武广客运专线的地质特点来进行研究的，武广客运专线地质条件复杂多变，单从武汉工程试验段的地质条件来看，注浆地段地质条件多为：上覆黏土，为软塑及硬塑层，下伏弱风化灰岩，岩溶及裂隙发育。本工法正是结合武广客运专线武汉工程试验段的地质条件，对有关注浆设备、注浆材料、注浆工艺流程、各种注浆参数及在注浆过程中的各项监测控制、注浆前后的各项检测对比，在武广客运专线武汉工程试验段现场试验及施工的基础上，在多方大力支持下，由中铁八局联合体为主体，结合工程实践的基础上形成的。
2特点：
2.1该工法的施工机械体积小，灵活轻便，适合于场地狭长地带的施工。
2.2该工法在注浆前期可对地质情况进行复核，并不用另外再上地质钻机，可在钻孔总数的20%中完全复核出该处的地质情况。
2.3在先导勘探孔探明地质情况下，后续钻机可大量跟进，有利于大面积展开施工。
2.4可根据探明的地质情况，对于不同的地质条件确定采同的注浆方法以及确定浆液配制方法。
2.5在注浆施工中，在注浆孔中采用加入钢筋笼，形成微型桩技术，从而保证了封孔效果以及注浆加固地基的整体效果。
2.6采用较大孔径的注浆孔，91mm～130mm，在有效控制注浆压力及浆液配比的情况下，对注浆效果进行控制。
2.7采用物探、钻孔、注水试验，对于注浆前后的对比可以有效确定注浆加固地基效果。
3、适用范围：
本工法适用于含砂土、粉土、软塑黏土、回填土等地基加固。可用于公路、铁路以及对地基加固并控制地层沉降等的地基加固工程。
4、工艺原理：
利用惰性材料形成的浆液，在一定压力作用下注入岩溶裂隙、溶洞中以及软塑黏土体孔隙中，首先是填充岩溶溶洞及岩溶裂隙，其次是封闭岩、土界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系；如土体中存在着软弱夹层，再进行加固土体软弱夹层，并在注浆中加入钢筋笼形成微型桩的复合加固体系。通过注浆填充液凝固后，具有的刚性和强度而改变岩层及土体的性状，使岩土的变形受到约束，强度得到提高，从而达到控制地基整体沉降、减少变形的效果。
5、工艺流程及操作要点：
5.1工艺流程
5.2操作要点:
5.2.1注浆前期准备
a平整场地：首先对于要注浆的施工场地进行平整，对于路堑开挖地段要先开挖至设计标高，推平，然后进行碾压密实；
b施工放线：按照设计布孔形式放出注浆孔位，并明确标示出来；
c地质情况及管线勘探：施工前应向有关部门收集和调查地下设施、地下管线的具体位置，不明确时可采用物探与开挖相结合，以确认地下是否存在管线后方可进行施工；在正式施工前，应先进行超前地质勘探，利用探灌结合，选取总孔数的20%进行先导勘探，进一步探明岩溶发育情况和红黏土软硬程度，以确定合理的岩溶地基处理相关参数和施工工艺，并随时注意周围的水利设施情况和地下水位情况。
5.2.2施工工艺
a钻孔:钻孔开孔直径110mm,在土层过厚地段开孔130 mm,钻孔采用干钻或无水反循环,注浆套管采用跟管钻进,直至软黏土顶部;如无软黏土层,钻进至基岩面下20cm,换径91 mm钻进,钻进至岩层基岩面以下设计要求部位;
b注浆:在有软塑层的情况下,钻孔至软塑层顶部,停止钻进,从软黏土层上1m处开始注浆,软黏土层每钻进1m,实施注浆1m,下注浆套管1m,然后清孔后加深1m,再注浆1m,再下注浆套管1m,周而复始直至基岩面;在进入岩层后,换径钻进至设计要求深度,在岩溶孔中采用孔口前进式注浆的方式,直至注浆达到终孔标准;在没有软塑黏土层的情况下,直接钻孔至岩溶中设计标高,提管至基岩面上部2 m处,接注浆导管,进行压浆达到终孔标准。
c拔管：在注浆结束之后，提拔注浆管至孔外，准备封孔。
d清孔：注浆结束后，在提拔注浆管时边拔管边清孔，将孔内残余物清除，当注浆管难以拔出时，可将注浆管保留在孔内清孔；
f微型桩施工：将制作好的微型钢筋笼连同注浆管插入注浆孔中直至岩面以下0.2m，钢筋笼长至地表，多余切除；将达至设计强度的砂浆或水泥浆在钻孔中从下至上连续注浆并充满钻孔，并将注浆管上提，边灌边提，同步进行至地表。
5.2.3注浆施工步骤及施工重点
a施工注浆应先外侧边缘，后中心部位；
b应先施工岩溶深孔，后施工上部单一土层钻孔，土层注浆宜隔排跳孔施工；
c岩溶深孔的注浆顺序，应先进行土层注浆，后进行岩溶注浆；
d土层需分层进行注浆，多预留108mm的短套管，便于施工；
e注浆过程中加强地面观测，并作好记录，当地表升降达到10mm/d,水平位移超过5 mm/d ，在既有线及既有建筑附近应暂停注浆，特殊情况应及时上报有关部门处理；
f对于注浆效果较差地段应进行补充注浆。
g注浆压力控制:注浆压力一般控制在0.3～0.5MPa，最大压力1.5MPa，当注浆压力超过1.5MPa时，可停止注浆；必要时可间歇式注浆。
5.2.4注浆结束标准
土层注浆结束标准：
a土层注浆初始的注浆量控制，每延米注浆量达到300～500升时即可转放下一延米处注浆；
b注浆范围中部的土层注浆压力逐渐增加，当注浆压力达到1.0MPa，进浆量明显减少并持续30分种可终止注浆，当注浆压力达至1.5MPa即可停止；
c注浆过程中发现冒浆暂停注浆，孔口封堵后继续进行注浆，但应减少压力或加浓浆液。
岩层注浆结束标准：
a当注浆量小于20升/分，注浆压力达到0.5～1.0MPa时，并持续30分钟时；
b岩溶裂隙不发育和岩层完整的钻孔，注浆压力达至1.0～1.5MPa，浆液难以注入时；
c单孔注浆量达到平均注浆量1.5～2.0倍以上，且注浆量明显减少时；
d冒浆点已出有效距离3～５m时。
6、材料：
单液浆以水泥为主，岩溶空洞应灌入水泥砂浆或注入拌有粉煤灰的水泥浆；双液注浆以水泥和水玻璃为主体（或粉煤灰）适宜调配而成。
6.1注浆用水:应是可饮用的河水、井水或其他清洁水，含油脂、糖类或酸性的水和工业废水不可使用；
6.2注浆用的水泥采用普通硅酸岩水泥，水泥标号为PO32.5。水泥应保持新鲜，一般不应超过出厂日期三个月，受潮结块不得使用，水泥的各项指标应符合客专验收标准。
6.3水玻璃采用35～43Be′,模数在2.4～3.0, 以及惰性材料砂和粉煤灰均应符合现行客专标准。
7、工具设备：见表1
表1 机具设备
序号 机械名称 规格 数量（台） 说明
1 钻机 100型 3 超前勘探、钻进成孔
2 压浆泵 BW200 3 把配制好的浆液压入岩层、土层
3 浆液搅拌机 SM200 3 配制注浆用浆液
4 储料桶 400L 3 储存配制好的浆液
5
6
7
8、活动组织及安全：
8.1劳动组织见表2
表2 劳动组织
序号 组别 工 作 内 容 人数 说 明
1 总负责人 安排任务、指挥施工，作好施工记录 1
2 钻探组 20%的超前勘探孔施工 5 完成勘探后可加入施工
，高速铁路岩溶及红黏土注浆加固地基处理
高速铁路岩溶及红黏土注浆加固地基处理(工法初稿)
岩溶及红黏土注浆工法(作者:中铁八局:工程技术部全体参战人员)
1前言：
本黏土及岩溶注浆工法是针对武广客运专线的地质特点来进行研究的，武广客运专线地质条件复杂多变，单从武汉工程试验段的地质条件来看，注浆地段地质条件多为：上覆黏土，为软塑及硬塑层，下伏弱风化灰岩，岩溶及裂隙发育。本工法正是结合武广客运专线武汉工程试验段的地质条件，对有关注浆设备、注浆材料、注浆工艺流程、各种注浆参数及在注浆过程中的各项监测控制、注浆前后的各项检测对比，在武广客运专线武汉工程试验段现场试验及施工的基础上，在多方大力支持下，由中铁八局联合体为主体，结合工程实践的基础上形成的。
2特点：
2.1该工法的施工机械体积小，灵活轻便，适合于场地狭长地带的施工。
2.2该工法在注浆前期可对地质情况进行复核，并不用另外再上地质钻机，可在钻孔总数的20%中完全复核出该处的地质情况。
2.3在先导勘探孔探明地质情况下，后续钻机可大量跟进，有利于大面积展开施工。
2.4可根据探明的地质情况，对于不同的地质条件确定采同的注浆方法以及确定浆液配制方法。
2.5在注浆施工中，在注浆孔中采用加入钢筋笼，形成微型桩技术，从而保证了封孔效果以及注浆加固地基的整体效果。
2.6采用较大孔径的注浆孔，91mm～130mm，在有效控制注浆压力及浆液配比的情况下，对注浆效果进行控制。
2.7采用物探、钻孔、注水试验，对于注浆前后的对比可以有效确定注浆加固地基效果。
3、适用范围：
本工法适用于含砂土、粉土、软塑黏土、回填土等地基加固。可用于公路、铁路以及对地基加固并控制地层沉降等的地基加固工程。
4、工艺原理：
利用惰性材料形成的浆液，在一定压力作用下注入岩溶裂隙、溶洞中以及软塑黏土体孔隙中，首先是填充岩溶溶洞及岩溶裂隙，其次是封闭岩、土界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系；如土体中存在着软弱夹层，再进行加固土体软弱夹层，并在注浆中加入钢筋笼形成微型桩的复合加固体系。通过注浆填充液凝固后，具有的刚性和强度而改变岩层及土体的性状，使岩土的变形受到约束，强度得到提高，从而达到控制地基整体沉降、减少变形的效果。
5、工艺流程及操作要点：
5.1工艺流程
5.2操作要点:
5.2.1注浆前期准备
a平整场地：首先对于要注浆的施工场地进行平整，对于路堑开挖地段要先开挖至设计标高，推平，然后进行碾压密实；
b施工放线：按照设计布孔形式放出注浆孔位，并明确标示出来；
c地质情况及管线勘探：施工前应向有关部门收集和调查地下设施、地下管线的具体位置，不明确时可采用物探与开挖相结合，以确认地下是否存在管线后方可进行施工；在正式施工前，应先进行超前地质勘探，利用探灌结合，选取总孔数的20%进行先导勘探，进一步探明岩溶发育情况和红黏土软硬程度，以确定合理的岩溶地基处理相关参数和施工工艺，并随时注意周围的水利设施情况和地下水位情况。
5.2.2施工工艺
a钻孔:钻孔开孔直径110mm,在土层过厚地段开孔130 mm,钻孔采用干钻或无水反循环,注浆套管采用跟管钻进,直至软黏土顶部;如无软黏土层,钻进至基岩面下20cm,换径91 mm钻进,钻进至岩层基岩面以下设计要求部位;
b注浆:在有软塑层的情况下,钻孔至软塑层顶部,停止钻进,从软黏土层上1m处开始注浆,软黏土层每钻进1m,实施注浆1m,下注浆套管1m,然后清孔后加深1m,再注浆1m,再下注浆套管1m,周而复始直至基岩面;在进入岩层后,换径钻进至设计要求深度,在岩溶孔中采用孔口前进式注浆的方式,直至注浆达到终孔标准;在没有软塑黏土层的情况下,直接钻孔至岩溶中设计标高,提管至基岩面上部2 m处,接注浆导管,进行压浆达到终孔标准。
c拔管：在注浆结束之后，提拔注浆管至孔外，准备封孔。
d清孔：注浆结束后，在提拔注浆管时边拔管边清孔，将孔内残余物清除，当注浆管难以拔出时，可将注浆管保留在孔内清孔；
f微型桩施工：将制作好的微型钢筋笼连同注浆管插入注浆孔中直至岩面以下0.2m，钢筋笼长至地表，多余切除；将达至设计强度的砂浆或水泥浆在钻孔中从下至上连续注浆并充满钻孔，并将注浆管上提，边灌边提，同步进行至地表。
5.2.3注浆施工步骤及施工重点
a施工注浆应先外侧边缘，后中心部位；
b应先施工岩溶深孔，后施工上部单一土层钻孔，土层注浆宜隔排跳孔施工；
c岩溶深孔的注浆顺序，应先进行土层注浆，后进行岩溶注浆；
d土层需分层进行注浆，多预留108mm的短套管，便于施工；
e注浆过程中加强地面观测，并作好记录，当地表升降达到10mm/d,水平位移超过5 mm/d ，在既有线及既有建筑附近应暂停注浆，特殊情况应及时上报有关部门处理；
f对于注浆效果较差地段应进行补充注浆。
g注浆压力控制:注浆压力一般控制在0.3～0.5MPa，最大压力1.5MPa，当注浆压力超过1.5MPa时，可停止注浆；必要时可间歇式注浆。
5.2.4注浆结束标准
土层注浆结束标准：
a土层注浆初始的注浆量控制，每延米注浆量达到300～500升时即可转放下一延米处注浆；
b注浆范围中部的土层注浆压力逐渐增加，当注浆压力达到1.0MPa，进浆量明显减少并持续30分种可终止注浆，当注浆压力达至1.5MPa即可停止；
c注浆过程中发现冒浆暂停注浆，孔口封堵后继续进行注浆，但应减少压力或加浓浆液。
岩层注浆结束标准：
a当注浆量小于20升/分，注浆压力达到0.5～1.0MPa时，并持续30分钟时；
b岩溶裂隙不发育和岩层完整的钻孔，注浆压力达至1.0～1.5MPa，浆液难以注入时；
c单孔注浆量达到平均注浆量1.5～2.0倍以上，且注浆量明显减少时；
d冒浆点已出有效距离3～５m时。
6、材料：
单液浆以水泥为主，岩溶空洞应灌入水泥砂浆或注入拌有粉煤灰的水泥浆；双液注浆以水泥和水玻璃为主体（或粉煤灰）适宜调配而成。
6.1注浆用水:应是可饮用的河水、井水或其他清洁水，含油脂、糖类或酸性的水和工业废水不可使用；
6.2注浆用的水泥采用普通硅酸岩水泥，水泥标号为PO32.5。水泥应保持新鲜，一般不应超过出厂日期三个月，受潮结块不得使用，水泥的各项指标应符合客专验收标准。
6.3水玻璃采用35～43Be′,模数在2.4～3.0, 以及惰性材料砂和粉煤灰均应符合现行客专标准。
7、工具设备：见表1
表1 机具设备
序号 机械名称 规格 数量（台） 说明
1 钻机 100型 3 超前勘探、钻进成孔
2 压浆泵 BW200 3 把配制好的浆液压入岩层、土层
3 浆液搅拌机 SM200 3 配制注浆用浆液
4 储料桶 400L 3 储存配制好的浆液
5
6
7
8、活动组织及安全：
8.1劳动组织见表2
表2 劳动组织
序号 组别 工 作 内 容 人数 说 明
1 总负责人 安排任务、指挥施工，作好施工记录 1
2 钻探组 20%的超前勘探孔施工 5 完成勘探后可加入施工
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