本發(fā)明涉及注漿工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種有壓返漿加固覆蓋型巖溶路堤的注漿方法，該方法是巖溶發(fā)育的逆過(guò)程。

背景技術(shù)：

覆蓋型巖溶可溶巖被第四系松散堆積物覆蓋，覆蓋層薄，厚度一般小于30m，路基承載能力低。在既有鐵路線(xiàn)通車(chē)運(yùn)營(yíng)中，覆蓋型巖溶路基在列車(chē)荷載以及附加荷載的作用下會(huì)導(dǎo)致巖溶塌陷，給鐵路安全帶來(lái)很大的威脅。

覆蓋型巖溶覆蓋層由粉質(zhì)黏土和砂土組成的二元結(jié)構(gòu)，溶洞無(wú)充填物，灰?guī)r裂隙發(fā)育，侵蝕基準(zhǔn)面的起伏，使得地下水在裂縫中流動(dòng)，對(duì)可溶巖的溶蝕作用增強(qiáng)，巖溶頂板不穩(wěn)定，上層頂板容易被溶蝕洞穿。地表水和地下水沿基巖的孔隙、裂隙和層面由高水頭向低水頭滲流，不斷溶蝕碳酸巖形成溶洞溶槽，形成溶蝕裂隙通道，與此同時(shí)，也對(duì)上層的砂層和黏土層進(jìn)行潛蝕，導(dǎo)致上覆土層被搬運(yùn)、掏空，從而在上層路基基底下土層中形成空洞、土洞，進(jìn)而加劇該地質(zhì)模型的土一巖交界面處巖溶及土洞發(fā)育。溶洞中會(huì)被潛蝕的上層砂層和黏土層等松散物充填，強(qiáng)度很低，在列車(chē)動(dòng)荷載的作用下會(huì)引起鐵路路基下沉、塌陷。因此必須對(duì)此類(lèi)巖溶進(jìn)行處理，以達(dá)到路基設(shè)計(jì)的承載力要求。

傳統(tǒng)的路堤巖溶注漿一般采用花管注漿形成隔離層以阻止巖溶繼續(xù)溶蝕發(fā)育，由于注漿過(guò)程中無(wú)法控制漿液在地下的擴(kuò)散方向，漿液難以控制，導(dǎo)致跑漿冒漿嚴(yán)重，對(duì)既有鐵路線(xiàn)影響較大；或者是如果地下存在巖溶溶腔，漿液無(wú)法進(jìn)入巖溶溶腔，注漿效果不好，尚且由于本線(xiàn)段路基覆蓋型巖溶上覆土層已被大量溶蝕和掏空，空洞、土洞及裂隙較多，由此引發(fā)路基面沉降、塌陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)既有鐵路線(xiàn)路基位于覆蓋型巖溶發(fā)育地段提供一種有壓返漿加固覆蓋型巖溶路堤的注漿工藝方法，用以解決巖溶溶蝕引發(fā)路基不均勻沉降、失穩(wěn)、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，為既有鐵路線(xiàn)的正常運(yùn)營(yíng)提供安全的環(huán)境。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種有壓返漿加固覆蓋型巖溶路堤的注漿方法，包括以下工藝步驟：

s1、通過(guò)工程物探確定巖溶區(qū)域范圍、深度及巖溶形態(tài)；

s2、根據(jù)步驟s1所確定的巖溶區(qū)域范圍、深度及巖溶形態(tài)來(lái)確定先導(dǎo)孔布置范圍、間距和深度、對(duì)每個(gè)所述先導(dǎo)孔按勘察標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施成孔工藝，在先導(dǎo)孔實(shí)施過(guò)程中采集地層的巖芯形態(tài)數(shù)據(jù)；

s3、根據(jù)步驟s2采集的巖芯形態(tài)數(shù)據(jù)所確定的巖溶區(qū)域范圍、深度及巖溶形態(tài)來(lái)確定注漿方案，所述注漿方案包括：

1)在巖溶加固區(qū)域路堤兩側(cè)路肩進(jìn)行注漿孔布置及鉆孔成孔；

2)在所述注漿孔鉆孔過(guò)程中實(shí)施鋼套管全孔跟進(jìn)安裝，鋼套管與地層之間密貼無(wú)空隙，孔口有擾動(dòng)深度范圍內(nèi)灌水泥漿使得鋼套管與地層之間密實(shí)無(wú)縫隙；

3)將注漿管一端連接注漿機(jī)，另一端與鋼套管通過(guò)法蘭盤(pán)緊密連接，進(jìn)行注漿，有壓漿液通過(guò)鋼套管直接輸送至巖溶溶腔區(qū)域，從而充填和膠結(jié)地層內(nèi)的巖溶溶腔；

4)所述有壓漿液填充完巖溶溶腔、空洞后通過(guò)壓力返漿沿溶蝕裂隙通道等薄弱環(huán)節(jié)對(duì)溶蝕土洞、空隙、裂縫進(jìn)行反向填充；

5)當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)，停止注漿，退出注漿管，注漿結(jié)束后及時(shí)用水泥砂漿封孔至孔口。

作為優(yōu)選，步驟s2中設(shè)置先導(dǎo)注漿孔并作為鉆探驗(yàn)證孔，采用“探灌結(jié)合”的方式進(jìn)行施工的步驟為：

1)在巖溶路堤路基兩側(cè)邊坡坡腳處布置先導(dǎo)孔；

2)按勘察要求提取巖芯試樣并編制柱狀圖，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，提供巖土物理力學(xué)性質(zhì)，為路基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和巖溶溶腔危險(xiǎn)性分析提供參數(shù)；

3)通過(guò)探灌結(jié)合的方式進(jìn)一步精確分析確定巖溶區(qū)域范圍、深度及巖溶形態(tài)。

作為優(yōu)選，所述路堤路基表面較寬，為雙線(xiàn)或站場(chǎng)路基。

作為優(yōu)選，所述先導(dǎo)孔之間的間距6m，鉆入基巖(灰?guī)r)深度不小于8m。

作為優(yōu)選，對(duì)所述先導(dǎo)孔的鉆孔實(shí)施注漿工藝，注漿完成后在路基兩側(cè)形成隔離結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，步驟s3中根據(jù)巖溶形態(tài)在巖溶加固區(qū)域路堤兩側(cè)路肩進(jìn)行注漿孔布置及鉆孔成孔，根據(jù)巖溶形態(tài)確定基巖表面平面范圍內(nèi)注漿孔的布置間距，為5～6m，注漿孔、先導(dǎo)孔在基巖基巖(灰?guī)r)表平面成梅花孔交錯(cuò)布置。

作為優(yōu)選，所述注漿孔包括注漿直孔和注漿斜孔，注漿直孔與注漿斜孔穿插布置，兩者路肩地表平面間距為3m。所述注漿孔直接深入至巖溶溶腔，并且注漿孔鉆入基巖(灰?guī)r)深度為5～8m。

作為優(yōu)選，所述注漿斜孔是在兩側(cè)路肩鉆斜孔至路基基底巖溶裂隙發(fā)育帶，孔深均設(shè)置在基巖(灰?guī)r)面以下至第一層溶洞部位，可根據(jù)巖溶溶腔所在區(qū)域、路堤寬度、路堤高度、覆蓋層厚度確定斜孔的傾向、傾角、孔深。

作為優(yōu)選，步驟s3中直接采用鋼套管下至巖溶溶腔，然后自上而下灌注水泥漿液對(duì)巖溶溶腔進(jìn)行充填，溶洞充填滿(mǎn)后繼續(xù)灌注水泥漿，溶腔內(nèi)將形成壓力，溶腔內(nèi)的壓力迫使水泥漿沿著巖溶裂隙、土層空隙反向填充地層的薄弱環(huán)節(jié)，從而封堵巖溶發(fā)育的通道。有壓返漿填充巖溶發(fā)育的裂隙通道，是巖溶發(fā)育的逆過(guò)程，能經(jīng)濟(jì)高效阻止巖溶進(jìn)一步發(fā)育，確保既有鐵路的地基安全。

作為優(yōu)選，所述注漿壓力采用0.3mpa，巖土界面附近逐步加大至0.3～0.8mpa，注漿壓力不超過(guò)1mpa。注漿壓力視注漿方法、注漿段深度和地下水位而定，并針對(duì)注漿過(guò)程中出現(xiàn)的情況隨時(shí)調(diào)整壓力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明是模擬巖溶發(fā)育的逆過(guò)程，能經(jīng)濟(jì)高效阻止巖溶進(jìn)一步發(fā)育，填充巖溶發(fā)育已形成的薄弱環(huán)節(jié)，確保既有鐵路的地基安全。

2、本發(fā)明通過(guò)在工程物探確定巖溶區(qū)域范圍、深度及巖溶形態(tài)的基礎(chǔ)上，設(shè)置先導(dǎo)孔并作為鉆探驗(yàn)證孔(即采用“探灌結(jié)合”的方式)，進(jìn)行更為準(zhǔn)確分析該區(qū)域巖溶情況，從而確定最佳的注漿孔的注漿方案。

3、本發(fā)明所提出的注漿方案通過(guò)注漿直孔、注漿斜孔注漿并結(jié)合鋼套管將漿液直接輸送至巖溶區(qū)域，注漿更具有針對(duì)性，可以減少漿液流量和壓力損耗，注漿效果顯著，通過(guò)壓力注漿充填巖溶溶腔，通過(guò)壓力返漿充填上覆土層土洞及裂隙，有效填充了溶腔內(nèi)的孔隙及先前被潛蝕和沖刷的空洞、土洞及裂隙，封堵了巖溶進(jìn)一步發(fā)育的通道。

4、本發(fā)明采用有壓注漿和壓力返漿充填的方案降低了路基土的滲透性，有效提高了地層抗?jié)B性能，封閉了地下水潛蝕作用，消除了路基產(chǎn)生不均勻沉降及塌陷的地質(zhì)條件。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明有壓返漿加固覆蓋型巖溶路堤注漿的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明覆蓋型巖溶路基加固橫斷面示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中路基面先導(dǎo)孔和注漿孔平面布置示意圖；

圖中所示：1、路堤路基；2、邊坡坡腳；3、先導(dǎo)孔；4、路肩；5、注漿直孔；6、注漿斜孔；7、巖溶溶腔；8、裂隙通道；9、黏土層；10、砂層；11、線(xiàn)路中心線(xiàn)；12、鋼套管；13、土洞；14、土一巖交界面；15、基巖(灰?guī)r)；16、注漿機(jī)；17、連接法蘭盤(pán)；18、注漿管。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1至2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種有壓返漿加固覆蓋型巖溶路堤的注漿方法，其具體工藝方法如下：

s101、通過(guò)工程物探確定巖溶區(qū)域范圍、深度及巖溶形態(tài)，作為確定先導(dǎo)孔3的布置范圍、間距和深度的基礎(chǔ)。

s102、根據(jù)步驟s101中所確定的巖溶區(qū)域范圍、深度及巖溶形態(tài)來(lái)確定先導(dǎo)孔3布置范圍、間距和深度。采用“探灌結(jié)合”的方式進(jìn)行，設(shè)置先導(dǎo)孔3并作為鉆探驗(yàn)證孔。

如圖2至3所示，在既有雙線(xiàn)鐵路巖溶區(qū)域范圍路堤路基1兩側(cè)邊坡坡腳2各設(shè)一排先導(dǎo)孔3、間距6m。對(duì)每個(gè)所述先導(dǎo)孔3按勘察標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施鉆孔成孔工藝，鉆入基巖(灰?guī)r)15深度不小于8m。通過(guò)工程鉆探及勘察要求提取巖芯試樣并編制柱狀圖，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，提供巖土物理力學(xué)性質(zhì)，探查巖溶發(fā)育情況，為路基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和巖溶溶腔7危險(xiǎn)性分析提供參數(shù)。

s103、根據(jù)步驟s102采集的巖芯形態(tài)數(shù)據(jù)確定地質(zhì)地貌及巖溶的形態(tài)，確定注漿孔鉆孔工藝及注漿方案，主要包括注漿范圍、參數(shù)和工藝。

作為本實(shí)施例的優(yōu)選，對(duì)先導(dǎo)孔3的鉆孔實(shí)施注漿工藝，注漿完成后在路基兩側(cè)形成隔離結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)一方面起到加固路基效果，另一方面在后續(xù)注漿孔注漿工藝中可起到阻止?jié){液逃逸的效果。

s104、根據(jù)探測(cè)的巖溶形態(tài)進(jìn)行注漿孔布置及鉆孔工藝：如圖2至3所示，在巖溶加固區(qū)域路堤兩側(cè)路肩4上進(jìn)行注漿孔布置及鉆孔成孔。

作為本實(shí)施例的優(yōu)選，根據(jù)巖溶形態(tài)確定基巖(灰?guī)r)15表面平面范圍內(nèi)注漿孔的布置間距，為5～6m，注漿孔、先導(dǎo)孔在基巖(灰?guī)r)15表平面成梅花孔交錯(cuò)布置。

作為本實(shí)施例的優(yōu)選，所述注漿孔包括注漿直孔5和注漿斜孔6，如圖3所示，注漿直孔5與注漿斜孔6穿插布置，注漿直孔5與注漿斜孔6之間的路肩地表平面間距為3m，注漿孔(包括注漿直孔5和注漿斜孔6)鉆入基巖(灰?guī)r)15深度為5～8m，如遇巖溶，則孔深應(yīng)下至溶洞底板。所述的注漿斜孔6是在兩側(cè)路肩4鉆斜孔至路基基底巖溶裂隙發(fā)育帶，既有路基注漿斜孔6注漿更具針對(duì)性，斜孔設(shè)計(jì)要素應(yīng)包括傾向、傾角、孔深，可根據(jù)巖溶溶腔所在區(qū)域、路堤寬度、路堤高度、覆蓋層厚度確定斜孔的傾向、傾角、孔深?？咨顟?yīng)滿(mǎn)足在基巖(灰?guī)r)15面以下至第一層溶洞部位并穿越線(xiàn)路中心線(xiàn)11，鉆入基巖(灰?guī)r)15面垂直深度不小于5m。

s105、注漿孔內(nèi)鋼套管12安裝工藝：在注漿孔鉆孔過(guò)程中實(shí)施鋼套管12全孔跟進(jìn)安裝，鋼套管12與地層之間密貼無(wú)空隙，孔口有擾動(dòng)深度范圍內(nèi)灌水泥漿使得鋼套管12與地層之間密實(shí)無(wú)縫隙。

作為本實(shí)施例的優(yōu)選，所述鋼套管12，一方面使得鉆探成孔，另一方面在注漿過(guò)程中以便于漿液壓力通過(guò)鋼套管12直接傳遞至巖溶溶腔7區(qū)域，降低了漿液壓力和漿液流量損耗，有效解決了直接采用注漿管注漿漿液難以控制，注漿量較大的難題，避免了地面裂縫冒漿和隆起現(xiàn)象，同時(shí)在注漿過(guò)程中能較好控制漿液在地下的擴(kuò)散方向，對(duì)既有鐵路線(xiàn)影響較小。

s106、注漿孔有壓注漿工藝：將注漿管18一端連接注漿機(jī)16，另一端與鋼套管12通過(guò)連接法蘭盤(pán)17緊密連接，進(jìn)行有壓注漿，有壓漿液通過(guò)鋼套管12直接輸送至巖溶溶腔7區(qū)域，充填和膠結(jié)地層內(nèi)的巖溶溶腔7、溶蝕裂隙通道8及土一巖交界面14附近的潛蝕土洞13和空隙。

s107、有壓漿液填充完巖溶溶腔、空洞后通過(guò)壓力返漿沿溶蝕裂隙通道8等薄弱環(huán)節(jié)對(duì)空隙、裂縫進(jìn)行填充，有壓漿液將不斷從下往上滲透填充上層黏土層9和砂層10中先前被潛蝕和沖刷的土洞13及裂隙，直到填滿(mǎn)所有的空洞、土洞13及裂隙，從而封堵巖溶進(jìn)一步發(fā)育的通道，消除了路基產(chǎn)生不均勻沉降及塌陷的地質(zhì)條件。

注漿過(guò)程若遇空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況先灌注粉煤灰或中粗砂對(duì)溶蝕腔體進(jìn)行充填，直至溶洞充填后再采用水泥漿液或雙液注漿，全充填溶洞一般采用單液注漿。注漿壓力一般采用0.3mpa，巖土界面附近逐步加大至0.3～0.8mpa，一般注漿壓力不超過(guò)1mpa。注漿壓力視注漿方法、注漿段深度和地下水位而定，并針對(duì)注漿過(guò)程中出現(xiàn)的情況隨時(shí)調(diào)整壓力。

s108、當(dāng)注漿壓力達(dá)到終止注漿壓力時(shí)，即當(dāng)壓力超過(guò)1～1.5mpa，漿液難以注入時(shí)，可視為注漿完成，退出注漿管，注漿結(jié)束后及時(shí)用水泥砂漿封孔至孔口。

本發(fā)明注漿工藝通過(guò)注漿和壓力返漿充填了巖溶溶腔及上覆土層溶蝕土洞及裂隙，降低了路基土的壓縮性，有效提高了地層抗?jié)B性能，封閉了地下水的潛蝕作用，消除了路基產(chǎn)生不均勻沉降及塌陷的地質(zhì)條件，為鐵路正常安全運(yùn)營(yíng)提供了保障。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。