复杂岩溶路基的分析与处治

复杂岩溶路基的分析与处治

陈冠仪

广东省南粤交通投资建设有限公司510101

摘要：针对广东省粤西X项目（以下简称“本项目”）路基存在的地质问题，采用岩溶物探、钻孔调查，经工程类比分析后对不同段落情况提出了相应的岩溶路基处治方案，为国内相似工程情况提供借鉴和参考。

关键词：高速公路；岩溶路基；类比分析；处治

随着国民经济的快速发展，高速公路建设掀起了新一轮建设高潮。施工中，岩溶发育、地下水丰富甚至有地下暗河通道的路段，将严重影响桩基础施工质量及安全，浅层的会影响路基的稳定与安全，如果处治不当，就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。施工中必须进一步加强地勘工作，查明岩溶发育程度、分布规律、规模大小，据此进行有针对性的处治。

1工程地质条件

本项目岩溶现象主要发育在阳春盆地狭长地带石炭系和泥盆系灰岩区域，多为浅层覆盖型岩溶，覆盖层厚度5～16m，岩溶发育程度较强，线路经过地段有岩溶孤峰、峰丛和溶蚀残丘，普遍发育隐伏溶洞，局部见暗河，地质构造较简单，水文、工程地质条件复杂，地表水系发育，地下岩溶水富水程度较强，在水动力反复作用下，潜在发生岩溶地面塌陷地质灾害。路线区域内岩溶孤峰地带溶洞发育。

在本项目区内，隐伏岩溶位于第四系之下，岩溶的埋藏深度变化较大，规模大小不一。根据上述划分标准和已完成的勘察资料，场地岩溶发育程度多为强发育，部分为极强发育；桩基岩溶发育程度多为弱-强发育。

2路基段溶洞处治方案

工程类比法是工程建设中常用的一种方法，引用参考广东省内近期项目对路基岩溶处置研的最新成果、经验，结合本项目实际情况，尤其是各地的工程地质水文地质条件，对本项目不同段落采取相应的处治措施。

2.1膜袋袖阀管注浆处理

本项目K92+285～K92+315段共布设三个钻孔，其中只有K92+310钻孔路基底面以下12～14.1m分布无充填串珠状小溶洞，洞高2.1m，顶板为中风化灰岩，厚1.5m，上覆地层以稍密细砂及软塑状粉质粘土（厚度7.5m）为主，顶板为1.5-10.3m厚中风化灰岩，溶洞底下伏中风化灰岩，采用膜袋袖阀管注浆处理。

2.1.1工艺特点

采用了分段注浆技术，可针对地基中软弱土层、溶洞进行针对性加固，大幅降低工程造价；在袖阀管外侧设置了模袋，限制了注浆浆液的扩散范围，从而避免了跑浆、漏浆、串浆等现象，浆液凝固后可形成强度相对较高的桩体；模袋外侧的塑料排水板可以加快注浆在地基中产生的超静孔隙水压力的消散速率，施工过程中挤土效应不明显；

相对常规袖阀管注浆，本工法无需套壳料，施工效率高。

2.1.2工艺原理

2.1.2.1常规袖阀管注浆技术改进

将袖阀管套入一条高强土工模袋内，并在模袋外侧间距2.0～3.0m用18#细铁丝设置一道压力阀门；用塑料扎扣将1～2条塑料排水板捆扎在模袋外侧；采用常规袖阀管注浆工艺，通过注浆压力自下而上逐段撑开模袋，形成自下而上的桩体。工艺原理详见图1。

1塑料排水板2土工袋3袖阀管4橡皮阀5钻孔6地面7阀扣

2.1.2.2工艺原理

1.桩顶受荷。注浆过程中，浆液在注浆压力的作用下隔着模袋挤开土体，当模袋完全打开后，形成一条自下而上的强度较高的桩本，可起到类似复合地基中桩体的作用。

2.桩侧摩擦力。因土体沉降速率远大于桩体，土体通过桩侧摩擦力将部分荷载转移给桩体承担。土体被注浆浆液挤开时，产生超孔隙水压力，随着超孔隙水的排出，模袋接触面的土体逐渐密实，两者之间的摩擦力亦逐渐增大。

3.挤密作用。模袋内注浆浆液挤压土体时，模袋周围土体受到较大的水平推挤力并产生超孔隙水压力，因桩体外侧设置有塑料排水板，超孔隙水压力消散较快，随着超孔隙水的排出，模袋周围土体逐渐密实，强度提高。

4.排水作用。模袋外侧的塑料排水板不仅可以排除注浆过程中的产生的超孔隙水，还可以排除上部填土荷载产生的超孔隙水和注浆浆液中多余的水，从而减少土体的含水量，提高土体强度。

2.1.3工艺流程

模袋袖阀管（钢管）注浆技术工艺流程为：测量放样→钻机就位→钻孔→制作模袋袖阀管→下放模袋袖阀管→制备注浆浆液→分段注浆→终止注浆→移至下一孔位注浆。

1.注浆现场试验

在大规模注浆施工前，先选取3～5根桩进行现场试验，试验过程中可采用自动注浆记录仪全程记录注浆压力与注浆量，验证水灰比、注浆量与注浆压力的适宜性。

2.测量放样

采用全站仪分区定出边坡及路基四个角的注浆孔位，按照设计间距用卷尺定出每个注浆孔位置。孔位平面偏差原则上应小于±10cm，所有注浆孔位做好标识。

3.钻机就位

钻机安装必须平整稳固，钻机触地面四周用硬质石块和方木垫平，严禁钻机着地出现点或局部接触，造成临时性“假平稳”，防止钻孔倾斜。

4.钻孔

①钻进前采用水平尺配合坡度尺（或地质罗盘）将钻机调平。

②成孔后核查钻孔深度，孔深必须达到设计要求。

③成孔方法以潜孔钻为主，岩层结构层中采用金刚石钻头钻进。

④及时做好钻孔地质编录表、地质柱状图等现场记录。

5.制作模袋袖阀管与模袋钢管

①采用高强纺织土工布缝制比设计单桩处理长度大1m的模袋，其直径与设计桩体直径相同，为45cm。

②将模袋底端和顶端用14#铁丝绕4圈扎牢固，防止注浆过程模袋两端打开。

③将第一节袖阀管自收拢的模袋口插入模袋内，袖阀管距离模袋底端10～20cm，沿着袖阀管每间隔2.0～3.0m采用18#铁丝绕6～8圈将模袋紧紧地绑扎在袖阀管上，作为模袋外侧的分段注浆阀门。

6.下放模袋袖阀管

用人工将制作好的模袋袖阀管插入钻孔指定深度内，采用快速凝结胶水连接各节袖阀管。

7.制备注浆浆液

①根据现场试验确定的浆液设计配合比为0.8，将P.O42.5R水泥和洁净水加入搅拌桶；

②浆液的搅拌时间，使用高速搅拌机不小于3min；使用普通搅拌机应不少于5min；

③注浆浆液自制备至用完的时间应少于4h；

④浆液应在过筛后使用，并定时用比重计检测浆液比重。

8.注浆

①模袋桩注浆处理的深度为穿透溶洞、土洞地基下卧层并进入硬土层1m或进入中风化、强风化0.3m并不大于设计桩长+1m，若大于设计桩长+1m则及时通知设计单位确认处理桩长；每延米水泥用量为160kg。

②注浆时将注浆枪插入袖阀管底部，采用注浆泵将浆液通过注浆枪注入袖阀管内进行注浆。

③记录每一段的注浆量，达到每段设计用量或注浆压力时提升注浆枪进行下一分段的注浆。在一些对地基变形有严格要求的工程，也可分两次进行注浆，第一次注浆量为每一分段设计注浆量的60%左右，间隔3～6小时再进行剩余40%浆液的注浆。

④注浆过程中密切监控注浆压力表的读数，控制注浆压力不大于1.5MPa。

⑤采用隔排跳孔的顺序注浆，先边坡坡脚、边坡上部再路基中部；在结构物附近注浆宜按由近而远的顺序注浆，桥头路段注浆孔距离桩基的距离不小于2.5m。

9.引孔回填

路堤土引孔部分采用袖阀管按25kg/m的水泥量注浆回填密实，注浆压力不得大于0.5MPa。

2.2铺设土工格栅处理

K93+465～K93+490段共布设一个钻孔，K93+478钻孔路基底面以下15.1～23.5m分布半充填粉质粘土及砂土溶洞，洞高8.4m，顶板为中风化灰岩，厚1.3m，上覆地层为砂土及粉质粘土，其中夹1.3m淤泥质粉质粘土，覆盖层厚度13.8m，，溶洞底下伏中风化灰岩，为增强桥头路基的整体稳定性在K93+325运岗大桥桥台背各30m路基范围内从基底每隔50cm铺设4层土工格栅。

土工格栅用于岩溶发育路段桥头填方路基处置，土工格栅布置于路基底部2m范围内，每层格栅处治间距0.5m，共设4层，最下一层距离地面高0.5m。横向相邻土工格栅必须进行搭接，搭接宽度不小于15cm，不同层间的打劫位置需相互错开。土工格栅端部采用反包形式，反包压入路基内的长度比小于1m。

土工格栅采用Φ8钢筋制作的U型钉进行固定，U型钉间距2m；土工格栅采用双向聚酯焊接土工格栅PET50-50，技术参数为：纵横向抗拉强度>50KN/m，纵横向延伸率<10%，焊接点极限剥离强度>500N/m，幅宽5m；土工格栅采用聚酯原生料生产，网孔尺寸为6x6cm。

3结束语

岩溶地区地质条件复杂多样，对高速公路路基工程施工的影响十分严重。岩溶地区公路路基设计，主要是对影响路基稳定的岩溶和岩溶水进行预防和处理。注浆和铺设土工格栅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。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，并做了一些工艺改进，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：

[1]袁树基.岩溶地区公路路基全面施工技术[J].中国建设信息，2007，（9）.

[2]穆川川.岩溶路基注浆加固施工技术[J].中国水运，2013（11）：350-351.