[发明专利]岩溶地基探灌结合、浆液可控、实时监控的注浆工法

说明书

本发明涉及岩溶地基探灌结合、浆液可控、实时监控的注浆工法，在岩溶地基区域打设多个试验孔作为先导孔，从各个先导孔向下置入微型摄像头，观察溶洞发育状况；根据微型摄像头的观测图像确定溶洞空腔的位置和大小，并根据距离确定将哪个先导孔作为注浆孔；分阶段将注浆孔注浆灌满，注浆过程中采用微型摄像头观察注浆情况。本发明采用了凝胶时间、析水率可控的双控水泥浆，凝胶时间的极度压缩，使水泥浆液压入岩溶地基后短时间内丧失流动性，限制浆液的扩散，防止了浆液的流失；采用了钻孔内安放微型摄像头技术，实时监控溶洞内浆液的充填、流失，为施工人员及时处理致使浆液流失的通道提供了信息保障。

技术领域

本发明涉及岩溶地基处理领域，具体涉及一种岩溶地基探灌结合、浆液可控、实时监控的注浆工法。

背景技术

在岩溶区修建铁路路基，在地基的主要受力层范围内，如有溶洞、暗河、土洞等时，在自然条件下或因建筑物的附加荷载、抽排地下水等因素作用，致使地基突然下沉，形成地表塌陷，路基失稳破坏，将产生中断铁路行车，颠覆列车的严重后果。必须对不稳定的岩溶地基进行处理，以保证铁路的安全运营。

在勘察设计阶段，采用任何的勘察手段尚无法查清可溶岩层的溶洞、溶槽的分布及溶洞间相互连接通道等情况。为此，铁路行业制定了岩溶地基采用“探灌结合”的信息化工法处理，即加强施工阶段的补充勘察，获取更多的岩溶地基条件信息后，指导施工。先采用物探技术补充核查路基基底下岩溶的发育程度，再布设注浆孔中的先导孔补充核查岩溶地基的地质条件。先导孔兼有两方面的作用：1是施工阶段的补充勘察孔，在处理的区域均匀布置，由专业人员取芯并编制柱状图，揭示地下的岩溶形态，确定岩溶地基的工程处理措施；2是先导孔兼做施工阶段的注浆孔。

图1为岩溶区路堤注浆孔布置图，岩溶地基处理范围为两侧路堤坡脚外5m以内，在处理范围内均匀布置先导孔，沿线路纵向间距7m，线路横向间距14m，平均98m²/孔，先导孔三角形布置，先导孔为总注浆孔数的25%。图2岩溶区路堤注浆处理横断面图，根据先导孔揭示的岩溶地质条件，当溶洞顶板大于3m时，无地下水活动，顶板厚度不能满足要求时，通过钻孔灌注普通水泥浆处理，注浆深度至溶洞底板下2m。

对先导孔未见溶洞的区域，①、②序孔应进入到基岩面下5m,在原地面至原地面下5m注浆。对已发现溶洞先导孔的区域，先通过先导孔灌注水泥浆，再施工①、②序孔。①、②序孔孔深应根据紧邻所有先导孔揭示溶洞底板深度的最大值为标准确定。所有的①②序孔按设计的钻进过程中，如钻孔底部遇溶洞，则应钻至溶洞底板下2m。在地面至①②序孔孔底间注浆。

多年来岩溶区铁路建设，证明了采用“探灌结合”的信息化原则处理岩溶地基是行之有效的。但当岩溶地基下存在较大溶洞空腔且溶洞间的连通通道畅通时，岩溶地基的“探灌结合”信息化处理方法存在以下两个问题：

1.普通水泥浆采用普通硅酸盐水泥和水，通过机械搅拌而成，岩溶地基注浆处理工程常用水灰比一般为0.8:1~1:1。普通水泥浆凝胶时间长，如1:1水灰比水泥浆液的的凝胶时间在10h左右。由于普通水泥浆初凝时间过长，浆液顺岩溶裂隙、管道流失，流失至工程处理范围几十米到上百米以外，造成工程材料的浪费。普通1:1水灰比水泥浆液的析水率约35%，析水量大，析水呈强碱性且携带六价铬，析水影响当地的水环境。普通水泥浆的结石率低，约为65~75%，意味着向溶洞内灌注1m³水泥浆，结石后填充体积只有0.65~0.75m³，留有0.25~0.35m³的空洞。注浆施工中需要2~3次的补充注浆，以确保溶洞填充密实。由于普通水泥浆三大性能的不足，近年来在岩溶区修建铁路，时常发生水泥浆浆液流失和析水影响饮用泉水的事件。