路基岩溶注浆工艺试验方案.doc

中铁十四局集团有限公司鲁南高速铁路LQTJ-1标项目经理部鲁南高速铁路路基岩溶注浆工艺试验方案1编制依据(1)相关法律、法规和规章制度。(2)铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2010）。(3)铁路工程不良地质勘察规程（TB10027-2012）。(4)铁路工程地质钻探规程（TBJ10014-2012）(5)水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T5148-2012）(6)硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB175-2007）(7)水工混凝土掺用粉煤灰技术规范（DL/T 5055-2007）(8)高速铁路路基工程施工质量验收标准（TB10751-2010）(9)铁路工程物理勘探规程（TB10013-2010）(10)多道瞬态面波勘察技术规程（JGJ/T143-2004）(11)相关地质资料。(12)新建鲁南高速铁路费县北站DK168+706.692D1K170+061.800段 路基岩溶整治设计图（鲁南临曲施路(岩)-05）。 （13）新建鲁南高速铁路费县北站站场设计图（鲁南临曲施(站)-02）。(14)鲁南高速铁路临沂至曲阜段指导性施工组织设计。(15)现场调查报告、施工能力及类似工程施工工法、科技成果和经验；本单位为完成本标段工程拟投入的管理人员、专业技术人员、机械设备等资源情况。2工程概述2.1工程概况2.1.1费县北站概况 费县北站位于山东省费县北部城北镇南侧、永清庄北侧,S234省道以西，车站距既有费县站约6km,距费县政府约8mk。车站设到发线 4 条（含正线 2 条），设 450m9.0m1.25m 旅客站台 2 座，站台均设置等长度雨棚。8m 宽旅客进出站兼行包功能地道 1 座，车站设65m45m 配电所、35m30m 给水所、35m30m 污水处理站，另设信号楼场坪、单身宿舍、工区场坪各一处。费县北站为中间站，站房中心里程DK169+400，车站平面设计范围为DK168+706.69（桥台）DK170+061.8（桥台），全长1335.108m; 路基工点设计范围DK168+706.692DK170+061.8,全长1335.108m,其中DK169+097DK169+237段,长140m,采地基用CFG桩加固，其余段地基采用换填处理。主要项目为地基处理、填挖土石方、旅客进出站地道 1 座、边坡防护等附属工程。2.1.2岩溶注浆设计范围岩溶注浆设计范围及概况 DK168+706.692D1K170+061.800段双线填方（速度目标值350Km/h）无砟轨道地段岩溶路基,整治段落路基长度1355.108m。DK168+953DK169+053段、DK169+747DK169+847段为车站道岔区注浆加固加密区域。2.1.3岩溶注浆主要设计参数(1)注浆孔按孔间距由大到小分序布置，岩溶整治区域按分序注浆布置。(2)序孔(先导孔）间距7m，正方形均布； 序孔在序孔(先导孔）正方形中心内插加密， 序孔（先导孔）、序孔形成菱形布置， 序孔（先导孔）与序孔间距为5m。(3)DK168+953DK169+053段、DK169+747DK169+847段，为序孔注浆加密地段，其平面布置方式为在、序孔中间内插加密，加密后的孔间距为3.5m。(4)钻孔注浆按“探灌结合”分序（、序）分阶段进行，先施工序孔(先导孔）,其中序孔(先导孔）的30%为勘探孔，勘探孔应均匀分布在整治段落内。序孔(先导孔）中的勘探孔在施工过程中按勘探孔技术要求施钻，取芯并编制柱状图，根据揭示的地下岩溶形态由地质专业作出判定，再确定序孔具体实施范围。 (5)正线路堤地段加固范围至路堤坡脚外5.0m，车站站线整治至路堤坡脚处。(6)注浆深度 钻孔深度以费县北站左线、右线、2股道及4股道注浆加固纵断面图标注范围为准，具体以实际钻探地质情况进行调整，由设计单位具体决定。设计原则： 裸露型岩溶：基底有溶洞时注浆加固至洞底以下不小于2m；基底不存在溶洞时，处理至路肩高程下5米。 覆盖型岩溶:地表覆盖层厚度小于30m地段，以钻孔压密注浆封闭土石界面（基岩面上3m，下5m），形成隔水帷幕。在加固深度范围内有溶洞时，则钻孔注浆至溶洞底板以下2m,上部钻孔采取充填注浆封孔。 (7)土层和岩溶发育破碎带注浆孔孔径130mm，基岩注浆孔孔径91mm。序先导孔1062个，先导勘探孔319个，注浆孔1062个。 2.2地质概况该段上覆第四系全新统洞穴堆积层（Q/4ca）空洞、半充填溶洞、溶洞（黏性土充填）、溶洞（碎石土充填），坡残积（Q/4dl+el/）粉质黏土，局部分布种植土（Q/4pd/）；下伏基岩为奥陶系中下统马家沟组五阳山段（O/2+1mw/）泥晶灰岩。地表水对混凝土结构无侵蚀性，地下水对混凝土结构的环境作用等级为L1。结合调查测绘综合评价：本段岩溶属强烈发育，易塌陷。3试验目的根据设计及验收标准，施工前应进行工艺性试验，通过试验确定相关施工参数以指导我区段内所有岩溶路基施工。（1）通过试验核实设计地质情况；（2）通过试验确定相关设备的组合模式及配备数量；（3）通过试验确定相关工艺性参数。即选择代表性场地进行注浆、注水试验，确定注浆压力、注浆量、水灰比、外加剂类型及掺量等施工参数。4试验地点（1）DK169+400DK169+600，长200m，为试验段，以确定本段注浆参数。（2）按岩溶注浆施工图进行施工放样。确定序孔（先导孔）的平面施工位置，确定先导孔探查孔并编号，按设计技术要求先开展序孔（先导孔）中勘探孔的成孔施工，根据钻孔结果溶蚀破碎、钻孔见洞等情况，经设计院地质情况分析，对勘探孔进行分类，按类型进行封孔、压水、注浆工艺试验，每一类型钻孔试验孔数不少于3孔。 本次试验拟选取岩溶发育区3个点，溶蚀破碎带区3个点，进行压水、注浆工艺试验。编号现场决定。（3）试验段进行注浆时(仅施工该范围内I序孔），设计、施工、监理及业主四方必须到场见证注浆过程。5试验时间2017年4月10日开始实施试验工作，至2017年5月10日完成现场试验工作，待达到一定强度后组织相关检验工作（加固地基采用面波检测或压水试验配合钻孔取芯等综合方法进行注浆效果检测及评价），及时完成相关总结报告以指导大面积施工。6试验方案6.1施工总体方案岩溶整治施工按“先探后灌、探灌结合”的原则进行，通过先导探查孔钻探，对岩溶段路基整治范围的覆盖层、岩层进一步探察，充分了解并掌握该区域下伏岩溶发育程度、岩溶空间分布情况，为后续岩溶注浆提高充分、准确的探察资料。注浆采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.6:1-1:1，注浆压力：岩溶发育时0.30.5MPa，极发育时0.10.3MPa，在岩土界面时逐渐加大注浆压力至0.30.5MPa,最大不超过1.5MPa。6.2 材料机械设备人员配置6.2.1 材料及机械设备 （1）水泥选用P.O 42.5袋装普通硅酸盐水泥、砂、粉煤灰； （2）钻机选型：根据地质情况及选定的试验点拟采用XY-150地质钻机6台； （3）注浆泵：采用3SNS型注浆泵3台，该泵为三缸单作用柱塞式定量泵，最大工作压力可达10Mpa，注浆机的注浆压力一般控制在0.51.0MPa之间，注浆套管采用90无缝钢管；（4）带搅拌装置的搅浆桶：使用射流式搅拌机，能使水泥浆液搅拌均匀，容量为500L。6.2.2主要人员配置（1）成立工艺试验方案领导小组组长：常立军副组长：刘春亭、张续文组员：陈桦锟、徐国清、王位圣、何海玉、兰天、王伟超、于廷洋、谢高歌、陈振、孙茂珍。（2）成立工艺试验方案实施工班由五工区架子队负责本次工艺试验任务具体管理工作，地基处理钻探注浆工班负责该段先导孔钻孔、先导勘探孔勘探及注浆试验孔注浆工艺试验。钻探注浆工班人员配置见表6-1。表6-1 钻探注浆工班人员配置表 序号名称人数工作内容1现场负责人1全面负责整个施工过程2技术负责人1负责现场施工技术3钻机机长6负责钻机操作，现场记录4钻机工人6协助机长进行钻机操作5注浆工人12进行洗孔和注浆工作6安全员1负责现场施工安全7质量员1负责现场施工质量8测量员3对注浆孔位进行放样和沉降观测6.2.3浆液配比选用 水泥净浆：水：水泥=0.81.0；岩溶注浆过程中浆液配的合比应按实际情况进行调整，遵循先稀后浓的原则，依吸浆情况逐步加浓液；当灌入量较大时可据情况采用浓一级的浆液灌注。通常当连续注浆单孔超过15吨水泥不见升压或吸浆量下降时，采用提高浆液浓度措施。6.3岩溶路基注浆施工工艺先导孔钻探时按设计图统一编号，利用30%的注浆孔做为补充勘探孔进一步查清岩溶发育情况，勘探孔宜均匀布置，其具体布置按工点设计图布置（鲁南临曲施路(岩)-05）。补充勘探时详细描述勘探情况（勘探孔位置、水位、覆盖层厚度、岩溶溶蚀情况、溶洞高度及溶洞充填情况等），并完成补充勘探报告，孔底遇有溶洞时，应钻入洞底不小于2.0m。路堑地段应开挖至路基面后进行补充勘探。勘探补充勘探结果报设计单位以便进一步确定岩溶地基处理措施，在未确定岩溶地基处理措施前不得进行岩溶注浆施工。本试验点拟选择6个孔做注浆工艺性试验，试验结果报设计单位、监理单位、建设单位审批后大面积施工。岩溶注浆要遵循“探灌结合”原则，封闭土石界面，形成隔水帷幕。要求：路堤地段加固范围至路堤坡脚外约5m，路堑地段加固范围至侧沟平台外边缘。裸露型岩溶 为消除地基不均匀性并防止地面塌陷及变形，采用挖除换填或注浆相处理方案。当基底存在溶洞时，注浆加固至洞底以下不小于2m。当基底不存在溶洞时，处理至路肩高程下5m。 溶洞顶板厚度大于15m地段一般不作整治设计。当顶板破碎、溶洞跨度较大时，采取安全顶板厚度法判别确定是否需要注浆整治。若顶板厚度达不到要求（完整顶板厚跨比不小于0.5，非完整顶板厚高比不小于5.0），则要采取钻孔注浆至溶洞底板以下2m。覆盖型岩溶 地表覆盖土厚度小于30m地段，以钻孔压密注浆封闭土石界面（基岩面上3m，下5m），形成隔水帷幕；在加固深度范围有溶洞时，则钻孔注浆至溶洞底板以下2m。上部钻孔采取充填注浆封孔。 注浆孔按设计要求采用正方形布置，先导孔间距77.0m； 6.3.1施工工艺流程岩溶地段N平整场地测量放孔钻机对位注浆前试验监理监测钻孔/监测清孔注水试验注浆填写注浆施工记录流入灰浆筒过滤拌制浆液配比确定原材料检验注浆效果检查钻机移位注浆完成后试验检测Y注浆工艺流程6.3.2施工准备(1)调查地下管线分布情况，防止钻孔伤及地下管线和当地水井，防止污染水源；(2)施工前进行场地清理，完善临时防、排水设施，水田地段应疏干地表水。场地平整，设置必要的排水坡，防止地表水下渗；(3)完成工艺试验段全部孔位放样，并测量、记录孔口地面高程；(4)接通施工用水、电，钻机试运行，确保设备能正常开钻；(5)准备注浆用的水泥等，并对进场原材料进行检验；(6)按浆液配比制备注浆液;(7)检测所有注浆设备状态，确保设备能正常运转； (8)对现场操作人员进行技术交底、岗前培训。 6.3.3钻孔 依据注浆平面布置图施放钻孔位置,钻机就位对中,孔位偏差不大于10cm，垂直度偏差不大于1%，开钻前必须保证机身平稳。当因避让管、线等客观原因需对孔位进行调整，且距离大于50cm时，需报设计、监理单位核准。准确测量钻孔前原始地面高程。钻孔到一定深度，可采取钢护管护壁，钻孔深度按设计要求入基岩不小于5m。若遇溶洞钻孔至底板下2m即可终孔。注浆套管嵌入基岩0.5m。土层和岩溶发育破碎带注浆孔终孔孔径不小于130mm，基岩注浆孔终孔孔径不小于91mm，注浆孔应进行统一编号，注明施工次序。钻孔采用跳孔施钻，首先在两侧外缘进行注浆，再在中部进行，中部钻孔一方面作为两侧注浆效果的检查孔，又作为下道工序的注浆孔。在两侧进行注浆时，必须采用间隔注浆的方法，以提高注浆的效果。不能全部钻完再注浆，以免引起孔位串浆，增加注浆难度和清孔工作量。沿线路方向每100m左右设一帷幕区域，先进行帷幕孔钻孔注浆，再进行帷幕内部的钻孔注浆。为防止覆盖层土层和岩溶发育破碎带塌孔，采用跟管干钻，土层段终孔直径不得小于130mm，基岩段终孔直径不得小于91mm，并固结在基岩上。钻孔过程中,邀请监理工程师旁站记录地质变化情况,所有芯样摆放整齐。当遇岩溶时,应详细记录岩溶深度、填充情况等。 施钻完成后采用钻杆注水清孔，如因钻孔较深，土层较厚，泥浆含碎石颗粒沉渣较多，可采用50mm的导管，插入钻孔底部。用注浆泵大压力大流量清孔，以保证清孔质量。所有钻孔必须按要求做好勘探记录。尤其对于土石分界面、覆盖层中的松散层和土洞、基岩中的溶蚀裂隙发育带、溶洞及充填物要详细记录。6.3.4封孔孔口采用孔口管动态阻塞法封口。当覆盖层为黏性土时封孔深度不小于4m；当覆盖层为砂性土及卵石土时，应封至土石界面，4m以下孔口管设置为花管。6.3.5注水（压水）试验按孔数的10%均匀选定注水孔，以调整注浆段的单位长度吸水量和浆液配方、配比、泵压等参数。压水试验：压力压水由小逐渐增大到预定注浆压力。6.3.6制浆 按选定的水泥浆配比，进行水泥浆的拌制。据制浆机容量称取定量水，注入制浆机内，据水灰比称取对应重量的水泥，开启制浆机，边搅拌边加入水泥，搅拌时间要大于3分钟，浆液无明显的沉淀即可，完后将水泥浆倒入储浆桶，并不停的人工搅拌，防止沉淀离析。制浆应先加水后加水泥及外加剂，拌和10-20分钟，将浆液流入过滤筛进行二次过滤，放存浆池备用。6.3.7注浆开始注浆时采用稀浆灌注，当灌入量较大时可据情况采用浓一级的浆液灌注。注浆处理采用分层分段注浆，注浆时采用纯压注浆的方式，自下而上进行,先对土层帷幕注浆完毕后,然后再对岩层(或溶洞)孔进行注浆。（1）对土层帷幕注浆钻孔施钻时当钻孔钻孔至土石界面时，在土层帷幕分界线3.5m上安装止水栓塞，进行压浆；当灌浆压力达到0.5MPa以上,且注浆压力呈直线上升或吸浆量不大于5L/min，持续10min以上,方可提塞清孔，清孔完毕后进入岩层钻孔。（2）岩层注浆先完成土层帷幕注浆，钻机重新钻孔至设计深度后，提钻清孔，清孔完毕后视钻孔揭示的地质情况及溶洞大小，下注浆管，封闭孔口，最后加压注水泥浆，直到达到注浆结束条件为止。终注条件：在终注压力下连续注浆10min的注入量不大于5L/min。（3）一次性注浆工艺：钻孔一次性成孔到设计深度，提钻清孔，下入注浆导管至孔底或溶洞底板上部0.5m处，封闭孔口，封闭深度当覆盖层为黏性土时封孔深度不小于4m；当覆盖层为砂性土及卵石土时，应封至土石界面，4m以下孔口管设置为花管，接通注浆管至注浆机，孔口安装压力表，在0.20.5MPa压力下自下而上进行注浆，直至达到注浆终止条件后结束注浆，岩溶空洞初期可采用自流注浆。终注压力0.30.5MPa。对土洞、空溶洞或半充填溶洞，用高压冲填砂、碎石后再进行注浆处理。对溶蚀裂隙发育、连通性好、漏液严重时，注浆时可掺入一定量的粉土或粉煤灰，粉土掺入量水泥重量的10%，粉煤灰掺入量水泥重量的30%。注浆必须安装带打印功能的自动流量计装置，每孔均应打印水泥浆量小票，并作为归档资料。主要施工机械设备有钻机、注浆泵、搅拌机、挖掘机等。本段内路基岩溶处理均采用一次性注浆工艺。 （4）注浆过程中作好注浆记录，记录表应满足注浆参数、浆液耗量、填充料耗量及其他特殊处理等记录的要求。6.3.8质量检测注浆加固地基质量检查,采用钻孔取芯配合压水试验、面波检测等综合方法进行注浆效果检测及评价。质量检测应在注浆结束28天之后进行。（1）钻孔取芯钻孔检查，检查孔数不少于注浆孔总数的2%，且每个注浆段落不得少于3孔。检查孔位于注浆孔中间。钻孔取芯观测检测标准：覆盖层中水泥呈劈裂充填，岩芯中水泥呈条纹、带状，溶洞中水泥呈块状充填，岩芯中水泥呈柱状、块状。钻孔岩芯可见多处水泥结石体，基本填满可见缝隙。（2）压水注浆试验压水注浆试验利用取芯钻孔进行,按注浆孔数量5%计，在注水试验前，量测孔内稳定水位后，进行孔内定量注水，观测单位长度吸水量变化幅度，压浆后试验的单位长度吸水量小于压浆前吸水量的3%5%，即可判定达到压浆效果。 （3）注浆质量满足以下要求之一： 自检孔岩芯可见多处水泥结石体，基本填满可见缝隙； 自检孔每延米注浆量不大于周围4孔平均每延米注浆量的15。（4）面波检测瞬态面波测点在整治范围内抽检，测点数不少于注浆总孔数的5%；电测深检测段落长度为整治段落长度的10%，且不小于15m，测线优先选取岩溶形态强烈发育地段布置，测线位置应与设计平面图中的测线重合（即物探剖面DP-和物探剖面DP-）。3）面波检测及压水试验检测标准按表6-2执行，表6-2面波检测介质面波检测速度V（m/s）面波频散曲线注浆后岩土体单位吸水量w（L/min.m.m）附注土层（路堑）V19.7h+58.2不离散w0.33（1）面波检查以速度标准为主，辅以频散曲线。（2）面波检查与压水试验检测判定的注浆质量结果不一致时，应以压水试验检测判定为准。岩层（路堑）V9.8h+342.8不离散w0.42土层（路堤）V12.0h+58.7不离散w0.33岩层（路堤）V9.8h+207.8不离散w0.427工艺性试验数据收集及整理分析试验成功后及时将原始记录数据进行整理分析，绘制地质柱状图、先导探察孔平面布置图、工程地质断面图，附勘探、测试