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注浆法加固岩溶路基地基
近年来铁路客运专线建设在我国发展迅速。由于路基工程有造价低和施工周期短的特点,在铁路客运专线占有的比例越来越大,而路基地基处理又是路基工程控制工后沉降的关键,因此地基处理是客运专线和高速铁路发展的最重要环节。
常见的路基地基处理方法有:开挖换填、强夯、桩基及注浆。而对于有岩溶地段路基来说,注浆无疑是对路基地基加固最好的处理方法。
1 工艺流程及操作要点
1.1 工艺流程
岩溶注浆施工工艺流程见图1。
1.2 操作要点
1.2.1 施工准备
1)地质情况及管线勘探;
2)平整场地:对要进行注浆的场地进行平整,使其达到设计标高;
3)施工放线:施工放线:按照设计路基范围对注浆孔进行布置。并明确标示出来。路堤地段孔位呈梅花形布置,每排的孔数根据路堤的宽度进行调整,以中线上的点为控制点,向左右两侧延伸,最外侧要加固到路堤坡脚线外5m;路堑地段布控采用正方形布置,以中线上的桩位控制点,向两侧延伸,最外侧要加固到水沟底部或侧沟平台上。纵向方向,对于岩溶弱发育~岩溶中等发育地段注浆加固地段长度控制在溶洞地段或溶隙发育带前后10m。岩溶强发育地段注浆加固地段长度控制在溶洞地段或溶隙发育带按计算的安全距离以外10m。横断面方向,对于路堤及路堑边坡高度小于1.0m地段,加固宽度为坡脚外5.0m;对路堑边坡高度大于1.0m地段,加固宽度为两侧堑脚范围内;当堑脚有挡土墙等支挡结构时,加固宽度为挡墙外侧范围以内。
1.2.2 施工工艺
1)钻孔
将钻杆对准所标孔位,开孔直径不小于110mm(开孔直径不能小于设计要求)。开孔时要轻加压、慢速、大水量,防止将孔开斜。孔深小于30m时,钻孔偏斜率不应超过1%。钻孔深度不小于设计深度。钻进时需详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况。
2)试泵
开泵前先将搅拌桶中加满清水,先将三通转芯阀调到回浆位置,待泵吸水正常后,再将三通回浆口慢慢调小,泵压逐渐上升,当泵压达到预定注浆压力时,持续2分钟~3分钟无故障发生,即可结束试泵。
3)安装注浆管和止浆塞
钻孔完毕后,需进行清孔检查,在确认没有坍孔等特殊情况下,方可下注浆套管。否则,必须用钻机进行扫孔。在确定管内无阻塞物时,方可按管。注浆套管外露的长度不小于0.3m,以便连接孔口阀门和管路。当注浆套管下至钻孔底部后,用M7.5水泥砂浆固结使其成为整体,并将孔口套管四周振捣密实封闭,防止浆液从套管周围溢出,影响注浆。注浆套管安放好后,在注浆管管口盖上孔口盖,以防止杂物进入。
4)压水试验
钻孔结束经验孔合格后进行压水试验,压水试验应包括所有检查孔。用1.5倍~2倍于注浆终压对系统进行压水试验检查;注浆压力由小逐渐增大到预定注浆压力,持续15分钟即可。压水时应保证栓塞位置准确无误,孔口、管道及接头处无漏水现象,否则应暂停压水试验,将设备检修合格后再继续进行试验。
5)浆液配制
工程上的惰性液体以水泥浆为主。
进场注浆材料必须符合要求,注浆用水是饮用水,水泥采用普通硅酸盐水泥,注浆水泥采用P042.5水泥即可,水泥浆液初始水灰比为1:0.8~1:1之间。如果需要掺入水玻璃(缩短水泥浆凝固时间),水玻璃浓度要达到40°Be,模数在2.4~3.4之间,体积比在1:0.1~1:0.05之间,根据施工要求和现场情况进行调整。
制浆要求:注意加料顺序,即先往搅拌机中放入规定量的水,然后再加入水泥搅拌均匀后在加入外加剂;浆液的搅拌时间,使用普通股搅拌机时不小于3min,使用高速搅拌机时不小于3s;搅拌时间大于4h的浆液必须废弃。任何季节注浆浆液的温度都应保持在5℃~40℃之间。
一般情况下,单液水泥浆注浆方法在水泥浆中加入占水泥重量3%以下的水玻璃。
6)注浆压力及顺序
注浆压力一般基岩中为不小于0.1MPa~0.3MPa,岩土界面附近可逐步加大到0.2MPa~0.5 MPa。注浆时应先外侧边缘,后中心部位。
1.3 注浆效果检测
为了观测注浆后的路基变形及沉降状态,分析注浆效果,采取在沉降区域范围内建立观测网的方法,定时量测高程变化情况。同时辅以测量地基土注浆前后的贯入度来分析注浆的效果。
注浆结束后14天进行岩体波速检查,28天后进行静弹性模量检查。
2 实际效果
津秦铁路客运专线III标段位于河北省唐山市,其中滦县境内岩溶发育等级参差不齐,地质情况复杂。而客运专线路基设计标准高,工后沉降控制严格,设计上采用岩溶注浆进行路基地基的加固处理。加固路基里程分别为DK149+799.94~DK149+963段、DK151+ 056.15~DK151+330段和DK153+580~DK153+720段。
从现场实践来看,注浆效果检测达到设计要求,该段路基沉降数据也符合相应设计及规范要求。该方法具有灵活、机动,机械简单,可大量机械同时进行施工,在一定工期、一定数量的机械设备情况下,该施工工艺具有较大的优势,并且施工中机械型号单一,施工质量容易得到保证。
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