1、 新建铁路鲁南高速铁路至曲阜段LQTJ-3标段路基岩溶注浆加固试验总结 中国铁建大桥工程局集团鲁南高铁LQTJ-3标项目经理部二一七年三月目录1、 编制依据22、 工程概况22.1地质概况:2：22.3重要性：23、试验目的24、工艺试验段与试验参数的初步选定35、 施工安排45.1 参加施工人员进场情况45.2 投入试验施工的机械设备45.3 测量、检测仪器设备的配备46、料源选择与施工准备5557、注浆处理试验施工57.1、施工准备57.2 施工方法58、试验分析10101111129、质量控制要点1313 / 16岩溶路基注浆加固工艺试验总结1、 编制依据1路基设计总说明2分段路基施工设
2、计图3相关施工规、检测、验收标准4类似施工经验2、 工程概况2.1地质概况:本路基段为丘陵地貌，地形起伏大。第四系上覆土层，分部普遍，含较多砂粒与风化岩屑，基岩局部裸露。沿线多为树林与耕地，表层薄层耕植土，含植物根系。交通便利。本段地震动峰值加速度为0.1g，地震动反响谱特征周期0.40s。本段无明显地表水，仅在雨季时沟渠形成季节性水流。本段地下水类型主要为岩溶裂隙水，埋藏深，在勘察期间、勘察深度围未揭露。：DK245+280 DK245+448.2、DK246+380DK246+471.22、DK249+600DK249+755、DK250+385DK250+695、DK250+955DK2
3、51+585路基岩溶整治长度1354.42m。2.3重要性：为确保线路的平顺性、稳定性，岩溶先导孔是软基处理施工重点。3、试验目的3.1.由于岩溶地区的地下水位随时间的变化会发生变化，而水位的改变会造成该地段地层的强度下降，从而导致路基基底的承载力下降，从而危与路基的安全，通过岩溶注浆，可以封闭土、石帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系，保持地下水位的稳定。3.2.由于灰岩中溶沟、溶隙、溶洞发育，在上部地层受到较大压力时可能造成该段地层塌陷，从而严重危与路基的安全。施工时根据先导勘探孔揭示路基地层中的岩溶发育情况，加固深度由探灌结合孔确定，一般为岩土界面以下5m，假如在施工过程中遇溶洞，如此钻至溶
4、洞底板以下1.0m，对溶岩进展注浆加固。注浆套管嵌入基岩0.5m，用水泥浆或水泥砂浆固结成一体，从而确保地层的稳定。3.3.在大面积施工前通过试验检验注浆处理施工设备、施工工艺的合理性、适用性以与泵浆压力、注浆流量、入岩深度的判断、注浆速度等参数，由此确定本标段的注浆处理的施工工艺与施工技术参数，检验设计参数和地基处理效果，确定机械设备选型与配套组合，探明地质情况，为下步大面积施工提供依据，以确保大面积施工时注浆处理的施工质量。4、工艺试验段与试验参数的初步选定4.1.分别试验五组路基：第一组试验段DK245+300DK245+400： 100m，59孔。第二组试验段采用DK245+300DK
5、245+400段参数第三组试验段DK249+600DK249+700： 100m，88孔。第四组试验段DK250+485DK250+605:120m，101孔。第五组试验段DK251+050DK251+150： 100m，104孔。表3-1 LQTJ-3标段岩溶路基工程量统计表序号起讫里程整治长度m孔数土m石m备注110094673256652903DK249+600DK249+75515513620556784DK250+385DK250+695310261257513035DK250+955DK251+58563065796993091合计12101448860354.2、注浆压力：初步选
6、定为，岩层中不小于0.10.3MPa，土层中不小于0.20.5MPa，最大不超过1.5MPa。最终注浆压力值通过现场试验确定。4.3、浆液配合比：注浆水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液初始水灰比为1 :1，当进浆量较大时，应逐步提高浆液的浓度，当遇到空的岩溶通道、较大岩洞和裂隙处，注浆压力持续较小时，可先灌注中粗砂或稀的水泥砂浆对溶蚀腔体进展充填，再行注浆。4.4、注浆深度：试验区属岩溶中等发育地区，覆盖层厚度612m，故按设计图纸选定，覆盖层中注浆3m，岩层中注浆12m，总计单孔注浆15m。假如施工中见溶洞，应加固至溶洞底部以下不小于2.0m。4.5、注浆围：1、正线路堑地段一般整治
7、至俩侧路堑测沟平台外侧边缘。2、正线路堤地段一般整治至俩侧路堤坡脚外5m；车站站线和联络线路堤，整治至路堤坡脚外5m。3、设置路肩挡土墙、路堤挡土墙的地段，整治加固宽度至墙趾以外5m。5、 施工安排5.1 参加施工人员进场情况1管理、技术、质检、检测人员已全部到位，人员与相关资料见表一。2)参加试验段施工的生产人员有副经理1名、技术员2名，领工员2名以与28 名机械操作员均已经到位。表一 主要施工管理人员一览表序号文化程度职称职务1维亮本科高级工程师技术主管2玮本科工程师技术主管3邹恒峰本科助理工程师技术员4泰合本科队长5闫宁本科领班5.2 投入试验施工的机械设备试验主要包括引孔和注浆。为满足
8、施工需求配备了足够的施工机械。所需机械设备见表二。表二 主要施工设备一览表设备名称设备型号功率数量备注钻机XY-111KW3台钻机GH-2H15KW4台钻机GY-1A20KW5台泥浆泵BW150/152台发电机STC-2030KW2台浆液搅拌机SM20015KW3台储料桶1000L-5台5.3 测量、检测仪器设备的配备表三 主要测量检测仪器设备表序号仪器设备名称规格型号单位数量检定状态1超高密度电法勘探仪器Flash RES 64套1合格2钻机GY-1A台1合格6、料源选择与施工准备根据沿线勘察，本段路基基底为粉质粘土，岩层裂隙较发育。通过注水试验发现，吸水量很大。普通硅酸盐水泥，其技术指标如
9、下：普通硅酸盐水泥比外表积S m2/kg标准稠度用水量%凝结时间min安定性5mm初凝终凝345198247合格7、注浆处理试验施工7.1、施工准备1)场地平整：用推土机、挖掘机等去除表层土，需要路堑开挖地段，开挖至设计基底标高。采用平地机进展场地平整，采用压路机进展蹍压，要求达到路根本体压实度要求，并做好场地的排水系统。2施工测量：按照设计布孔形式测设出注浆孔位，并打木桩标记。3)设置临时排水系统，根据设计，结合周边环境，建立完整的临时排水系统，保证在施工过程中，路基基底不被水浸和冲刷破坏。7.2 施工方法施工准备布孔位图测量放线钻孔、清空检查岩芯注浆砂封孔注浆完成。施工工艺流程详见如下图：
10、注浆处理施工工艺流程图。测设监测点、布孔未满足完毕条件交验效果检查压浆完毕质量评定质检制浆压力注浆、监测开孔钻进基岩质量检查清孔施工准备测设监测点、布孔安装钻机合格有缺陷图3 注浆处理施工工艺流程图7.2.1、钻探工艺1定孔位根据设计要求标出注浆孔位置，并进展复测。注浆孔采用正方形布置。2钻机与注浆设备就位注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。钻机就位后，用经纬仪、水准仪等工具调整钻机角度，安装结实，定位稳妥。各类设备就近安装，注浆管线固定，不宜过长，一般为3050m，以防压力损失。3钻孔钻孔用钻头开孔钻进，钻孔采用循环水分节钻进，在先导勘探时，每一节钻杆钻进完毕后，将钻取芯样取出
11、留作与设计地质情况做核对，在正常的钻孔注浆时，只需要将岩芯取出，并以此控制入岩深度。4检查岩芯根据钻取岩芯的形态，并结合钻进时钻机的状态确认具体的地质情况，并以此判定入岩的深度与注浆方案。5终孔钻孔应以实际钻探深度为准，加固厚度满足设计要求。加固深度为岩土界面以下2m。钻至设计孔深度，经专业工程师自检后，报请现场监理工程师检查，同意后方可提钻，再用清水洗孔直至返清水，如不返水，冲洗时间不少于30分钟。然后拧紧孔口盖准备压浆。(6清孔在钻孔完毕后，要与时进展清孔，将孔中碎石等破碎岩芯取出，确保注浆时水泥浆能顺利的充填基岩中破碎岩层和裂隙。7记录钻进过程中应注意观察地层变化，详细作好钻孔记录。7
12、2.2、注浆工艺注浆采用孔口封闭注浆法，先注浆基岩后，再注岩层面与土层接触面。封孔示意图详见如下图。孔口封闭注浆法封孔、注浆示意图1试泵试泵时，在开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力后，持续二、三分钟泵管与机械设备不出故障进，方可进展注浆作业施工。2安装注浆管和止浆塞钻孔完毕，进展清孔检查，在确认没有坍孔和探头石的情况下，方可下管。否如此，必须用钻机进展扫孔。在确定注浆管无阻塞物后，即可进展注浆管安装。把管子插入孔，再将管顶入孔到设计要求深度，使橡胶栓塞与孔壁充分挤压紧实，注浆管和止浆塞固定。注浆管外露的长度不小于304
13、0cm，以便连接孔口阀门和管路。注浆管安放好后，在注浆管管口加上孔口盖，以防止杂物进入。3浆液配制考虑浆液充盈和结石的稳定性，浆液应以水泥单液为主，孔洞应掺入惰性材料如：砂砾石、卵石、砂卵石、碎石、粉煤灰等。单液浆采用纯水泥浆液，水灰比为1：10.6:1。有如下情况的采用双液：水泥单液地表冒浆时，用双液封堵；注浆已超出有效围或整治围，浆液扩散过远时，用双液控制；岩溶垂直裂隙贯穿性好，浆液渗流太深，宜用双液处理；注浆量较大，单孔注浆量平均大于0.81.2m3/m，宜用双液控制；水泥浆掺入水泥用量50%100%的水玻璃浆，用于溶岩连续灌浆15t仍不见灌浆压力上升与地表冒浆等情况的紧急处理。浓水玻璃
14、中加水稀释，边加水边搅拌，并用玻美计测试其浓度。施工中采用的水玻璃波美度为3843Be，模数2.43.0。所用浆液采用搅拌机拌合随拌随用，搅拌时间不少于2min。将配制好的浆液送入搅拌式储浆桶备用。将配制好的化学浆液和水泥浆液各送入搅拌式储浆池。4注浆注浆管路系统的试运转：用1.52倍于注浆终压的压力对系统进展吸水试验检查，并接好水、电；检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正确；检查设备状况是否正常；使设备充分热身，试运转时间为20min。注浆顺序：遵循先边排，后排、跳孔、由疏至密注浆顺序；自路基坡脚向中心的顺序进展，先两侧后中间，以保证注浆质量。注浆方式采用分段前进方式，即先钻孔
15、后注浆。浆液控制：先稀后浓，依吸浆情况逐步加浓浆液，配比控制在1：10.6：1。灌浆压力控制根据受灌地层的地质条件和渗透性、灌浆时吸浆量，以与对浆液稠度变换等一并考虑。一般情况下，当吸浆量较小时，可尽快地达到规定的灌浆压力；而在吸浆量较大时，如此可较缓慢的升到规定的灌浆压力。灌浆过程中，灌浆压力的控制采用“一次升压法。“一次升压法，就是在灌浆开始后，将压力尽快的升高到规定的压力，使整个灌浆过程尽量是在规定的压力下进展。其优点是裂隙不至于在低压下提前被堵塞，能较多地灌进一些浆液，使一些较小的裂隙也能得到充分地灌实。5提管、回填注浆完成后应立即拔管，假如拔管不与时，浆液会把注浆管凝固住而造成拔管困
16、难。拔管时使用拔管机。每次上拔高度为500mm。拔出管后，与时刷洗注浆管，以便保持清洁、通畅。6封孔注浆完毕拔出套管后，用C15砼封孔，封孔时必须边灌边插捣，确保孔密实。严禁不封孔或假封孔，以致人为形成竖向水力通道，加重路基岩溶病害。封孔完成后，在原孔位处标注注浆孔号，要求字迹工整、清晰。7注浆原始记录整编每个注浆作业工班在注浆施工过程中，都必须边施工边记录，当天的注浆施工记录必须当天整理完成，不得积压或遗漏。注浆原始记录是竣工文件的重要组成局部，各记录人员应本着认真负责的态度，做到字迹工整、资料整洁无误，填写规齐全。 应与时按要求做好注浆资料的统计与汇总包括注浆孔号、孔数与注浆量等。8试验检
17、测为正确的检测注浆效果，准确验证各项施工参数，在试验段检测时加大检测项目与力度，注浆前后，物探成果资料比照，检查注浆效果；注浆前后，钻孔注水试验的单位长度吸水量比照，检查注浆效果，注浆后单位吸水量小于注浆前吸水量的35%，且没有明显漏水现场；钻孔检查，检查孔数的5%，根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果；注浆观察，冒浆点在路基围之外35m时，可视路基围岩溶通道堵塞完毕。8、试验分析注水试验注浆效果分析表注水试验比照表孔号注浆前(L)单位吸水量L/m.min注浆后(L)单位吸水量L/m.min比照分析1-4效果良好1-9效果良好8-8效果良好5-12效果良好5-7效果良好9-4效果良好备注通过分
18、析此段路基基底裂隙发育，结合这样的情况，应采用单液注浆，注浆压力可按设计执行。钻芯取样效果图：所取出的芯样浆液填充饱满，达到加固效果。通过钻芯取样直观判断，该段岩溶注浆效果良好，满足设计要求。8.2先导孔注浆配合比试验我分部对岩溶注浆配合比进展了调整，分步进展了试验。试验室试配了八种配合比见岩溶注浆浆液配比试验记录实验室。 岩溶注浆浆液配合比试验记录实验室容重g/cm3)序号水灰比水泥水砂粉煤灰kg/m3)Kg/m3)Kg/m3)Kg/m3)11216729/2953762/31013675/1124826733/9151093648109/689571590/71013675/112掺4%的
19、水玻璃，初凝为7h30min,终凝为8h.81013675/112掺6%的水玻璃，初凝为6h,终凝为7h.试验前试验室对每种水灰比的水泥浆凝固结石情况进展了试验：水灰比为1:1的结石率为52.7%，0.8:1的结石率为71%，0.6:1的结石率为95.4%。选用结石率较好和最好的两种水灰比进展试验。试验时根据钻孔取芯的情况，对小于1m的溶洞用纯浆液试验，1m2m的半填充状的用粉煤灰试验，大于2m的用双液加砂子试验。8.注浆试验检测根据不同的配合比结合钻孔取芯芯样情况进展了试验注浆。七天后将试注浆的情况在距原位孔3050cm围取芯，.试验结果通过对上述先导孔注浆试验芯样比照分析，水灰比为0.8:
20、1的芯样无论从芯样的完整性、对溶洞填充的密实情况与强度都不如0.6:1，所以从此次的试验明确浆液浓度决定填充效果。在地下水丰富时，水玻璃加速凝固有利于注浆质量，减少环境水影响。 综上所述，弋江站场段最优浆液配比为0.6:1。结论经综合分析，工艺适配参数选择如下：1、机械组合：XY-1型、GH-2H型、GY-1型钻机，BW150/15型泥浆泵，STC-20型发电机，SM200浆液搅拌机,储料桶1000L。2、注浆压力，黏土层控制在100300Kpa，卵石土层控制在200400 Kpa，3、当注浆达到如下标准之一时，可完毕该孔注浆：1注浆孔口压力维持在0.20.5Mpa左右，吸浆量不大于40升/m
21、in，维持30min。2注浆钻孔基岩完整，或屡次注浆，孔口压力超过1.5Mpa时。3冒浆点已出注浆围外35m时。4单孔注浆量达到平均注浆量1.52.0倍，且进浆量明显减少时，当达不到上述完毕标准时，应清空再次注浆。以上条件之一满足即可停止注浆，但在进展判定时还应根据地质钻孔记录、注浆方式等多种因素综合判定：1注浆孔口压力维持在0.20.5Mpa左右，吸浆量不大于40升/min，维持30min时可停止注浆的判定与须知事项：该条件是判定停止注浆使用较多的标准，在判定时应随时记录好注浆压力与注浆流量。2冒浆点已出注浆围外35m时可停止注浆的判定与须知事项：该条件是现场出现较多的情况，但应结合压力与其
22、裂隙发育情况综合判定。当注浆时间短而且无压力值时应采用间歇注浆的方式进展注浆，直至满足压力与吸浆量条件，如果岩溶裂隙发育，与地面存在联通情况时必须增大注浆量。 (3)单孔注浆量达到平均注浆量1.52.0倍，且进浆量明显减少时的判定与须知事项：本条件在我们施工过程中根本不采用，因为岩溶发育区地质情况异常复杂，即使在短短的几十米路基重点其岩层界面、裂隙发育都有可能变化很多。(4)注浆孔基岩完整，或屡次注浆，孔口压力超过1.5Mpa时的判定与须知事项：该条件是实际施工过程中出现较多的情况，但必须从分与注水试验情况、注浆的位置相结合综合分析。 综合所述，该实验工艺能够满足设计规要求，可以指导大面积施工
23、9、质量控制要点根据注浆处理试验段的注浆结果分析，总结出注浆处理质量控制要点如下：(1) 注浆孔应跳孔施钻，不应全部钻孔完成后再注浆，以免孔位串浆，增加难度与清孔工作量。(2) 注浆孔施工应自路基坡脚向线路中心的顺序进展，先两侧后中间，保证注浆质量。(3) 注浆孔孔位移动不宜超过0.5m，开钻前必须保证机身平稳，钻孔偏斜1% 。(4) 注浆用的水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为PO42.5，水泥不超过出厂日期三个月，受潮结块者不得使用。水泥的各项指标符合国家标准，并附有水泥出厂报告。(5) 注浆用水必须满足砼用水的要求，使用前需进展水质化验。(6) 原材料进场后，需做好原材料检测。(7) 注浆孔封闭必须采用C15砼封闭岩石饱满，以免对客运专线路基留后患。
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