铁路路基工程地基处理技术规程规范科研岩溶、采空区灌浆.doc

铁路路基工程地基处理技术规程规范科研岩溶、采空区灌浆中国中铁二院工程集团有限公司2009年目录1、铁路路基岩溶（采空区）处理技术研究目标2、岩溶路基工程地质评价2.1 岩溶发育程度与岩溶塌陷2.2 地下水动态特征与岩溶塌陷2.3 覆盖层特征与岩溶塌陷2.4 岩溶塌陷现状分析2.5 岩溶塌陷评价分区3、路基岩溶治理方案4、设计原则4.1 整治对象4.2 整治宽度4.3 整治深度4.4 注浆孔布置5 主要设计参数6质量检测6.1检测时间和目的6.2检测方法6.3检测工作量6.4质量标准6.5质量评价6.6变形观测7、岩溶及采空区灌浆工程实践基础7.1铁路沿线岩溶地面塌陷的理论研究7.2 2006年前铁路沿线岩溶地面塌陷的勘察、设计和施工概况7.2.1勘察7.2.2、岩溶设计7.3岩溶、采空区处理工程实例8、参考文献1、铁路路基岩溶（采空区）处理技术研究目标目前铁路路基岩溶（采空区）处理的工程设计、施工方法和检测标准还不完善，有必要对此开展系统研究。通过全面收集已有铁路路基岩溶（采空区）灾害整治成功实例，提出路基岩溶灾害防治技术设计原理、方法和路基岩溶灾害防治施工的检测标准。2、岩溶路基工程地质评价我公司承担着西南地区的大部铁路设计，由于铁路经过的西南地区灰岩广泛分布，加之降水量丰富，岩溶特别发育，在上世纪八、九十年代出现了多起铁路沿线岩溶地面塌陷影响到行车安全，在铁路部门引起重视，铁道部委托铁道第二勘察设计院开展了铁路沿线岩溶地面塌陷及防治技研究，随后在贵昆铁路、浙赣铁路分宜车站、京沪铁路的泰安车站等处进行了专门的岩溶地面塌陷的整治，在勘察、设计阶段也进行了专门的勘察设计如南昆铁路。随着工程实践经验的积累，这些技术有些纳入到勘察设计规范中，铁路沿线岩溶地面塌陷防治已经成为勘察、设计中的重要内容和篇章。但随着20多年来的多条铁路工程实践，铁路沿线岩溶地面塌陷防治技术也在不断更新，特别是在高速、客运专线铁路发展的今天需要进一部提高，从我院设计的武广客运专线岩溶地面塌陷的整治设计来看，设计思路和技术比以往已经有很大的提高，以下就用武广客运专线的设计思路结合湘桂线的岩溶工程地质条件分析岩溶地面塌陷的基础。2.1 岩溶发育程度与岩溶塌陷影响岩溶发育程度的主要因素是岩性，同岩性的碳酸盐岩的岩溶发育程度在勘察钻孔岩芯和地貌形态上有着很大差异。钻孔岩溶率是钻孔中可明确分辨的具有对细粒土运移能力的溶隙、溶洞的钻孔数与总钻孔数的比值，是一个统计分析值，按岩性分类统计。为了对路基段岩溶发育程度进行有效分析评价，我们以湘桂线初步设计为例，对定测勘探资料统计分析，将钻孔岩溶率与沿线岩溶发育程度、分组岩性加以对比分析，建立相应的评判关系。在分段路基钻孔有效岩溶率统计的基础上，给出统计资料表2.1-1，从表中可以看出，岩溶发育程度与岩性有着直接的对应关系，在相同气象、水文条件下，可溶岩的岩性决定着岩溶发育程度。岩溶发育程度越高，路基岩溶塌陷越易产生。以岩性钻孔岩溶率关系岩溶发育程度特征作为岩溶发育程度的评价依据，对路基岩溶塌陷程度进行综合评价。路基岩溶发育程度分级与钻孔有效岩溶率对照 表2.1-1。岩溶发育级别强烈发育中等发育弱发育微弱发育岩溶形态有大型暗河、廊道、较大规模溶洞、竖井和落水洞沿断层、层面、不整合面等有显著溶蚀，中小型串珠状洞穴发育沿裂隙、层面溶蚀扩大为岩溶化裂隙或小型洞穴以裂隙状岩溶或溶孔为主连通性地下洞穴系统基本形成地下洞穴系统未形成裂隙连通性差裂隙不连通地下水有大型暗河有小型暗河或集中径流少见集中径流常有裂隙水流裂隙透水性差钻孔岩溶率40%39%10%10%-2.2 地下水动态特征与岩溶塌陷自然条件下各区段地下水位涨落受大气降水控制，并因此控制着岩溶塌陷的规模与频率。据地质调查和勘探资料的分析，沿线岩溶路基段地下水动态变化变动幅度为15m，随所处微地貌形态的不同而存在差异。引起地下水涨落的原因除气候（降雨量、降雨持续时间等）因素外，还取决于补给、汇集、排泄条件。 人为抽排地下水由于抽停频繁，导致地下水位剧烈涨落，这也是引起岩溶地面塌陷的重要因素。峰林平原地面较平坦，地下水面水力坡度小，不利于形成强的径流带，岩溶水以溶蚀管道、裂隙水等形式富存，富水性相对较为均一。在地表水系发育地段，地下水位埋藏浅，季节变动幅小，补给多元化，地下水流域范围小，易于受地表环境污染，被污染岩溶水的自净化能力低，影响时间长。峰林平原在浅覆盖条件下岩溶地下水的分布及径流状态，受地表溪流排泄位置、平原面上孤峰及峰丛的分布和地表倾斜方向等条件控制，存在有序的岩溶水补、径、排小流域。其基本形态在丰、枯水位不同条件下并无显著差别。地下水位埋深一般在04m之内。地下水位位置在基岩面下、覆盖层中或土石界面附近。在丰水、枯水期，地下水位在三者之间变动；在雨洪期、暴雨时，地下水位在三者之间变动频繁。沿线地下水的动态特征随季节变化明显。当雨季来临时，一两场大雨便会使处于最枯水水位的地下水位升至地表。遇强暴雨或持续降雨，会酿成平原地面的洪水泛滥。秋季来临，地下水位逐步下降，直至次年雨季到来前夕降至最低水位。桂林附近平原区地下水位的年变幅多在14m之间，局部在5m以上(表2.2-1)。 湘桂线桂林市区段岩溶水位变幅（2002年） 表2.2-1位 置最低水位最高水位水位变幅内燃机配件厂150.60152.652.05石山绿化站148.75153.064.31米 粉 厂140.55145.795.24电 表 厂144.93148.853.92轻工机械厂144.15148.874.72抽取地下岩溶水，能明显改变地下水的动态特征。据1988年的统计资料，在桂林市约200km2的面积内，共有开采井200余眼，抽水量为7744.5万吨/年，即约21.3万吨/日。在几个工厂集中带和居民集中区形成5个抽水漏斗，漏斗面积为0.172.06km2。在抽水降落漏斗中，随着抽水开、停，岩溶水水位涨落剧烈。降雨造成地表水入渗潜蚀和地下水位涨落，是导致开口岩溶形态上部土层崩解和土洞扩大的主要因素，在地下水位埋藏较深的浅覆盖型岩溶区，暴雨期则成为了岩溶地成塌陷的高发期，塌陷规模、频率与降雨强度密切相关。2.3 覆盖层特征与岩溶塌陷湘桂沿线的岩溶塌陷发生于各种成因类型（洪积、冲积、坡残积等）和不同厚度的第四纪覆盖层分布区。以平原及谷地的坡残层和洪积层为最；较老的洪积层（当地亦称粘土泥砾层）次之；一级阶地及河床冲积层（Q4）发生数量最少。土层厚度以10m以内数量最多。1989年在岩溶地质研究所院内发生的塌陷坑（泥砾层中）直径4.5m，经勘探查明土层厚度为26.82m，系由距塌陷点83m抽水井的长期抽水所引起。桂林市西区及临桂一带塌陷与覆盖层性质关系 表2.3-1 岩 性塌陷个数（个）面积（km2）塌陷密度（个/km2）粉质土1288.7814.57含砾粉质粘土181.4612.3粘土冲洪积373.4710.67坡残积12814.428.88残 积61.354.44砂砾石20.682.95由此可见，易遭潜蚀和液化的粉质土、粘土均有利于塌陷坑的形成。覆盖层的结构与塌陷也有一定的关系，以混杂结构及一元结构抗塌性较弱。如下表2.3-2：覆盖层结构与塌陷数量统计分析 表2.3-2 覆盖层结构塌陷数量（个）占比例(%)分布面积（km2）塌陷密度（个/km2）一元粘性土18858.918.0610.41二元粘砂砾268.22.998.69多元粉质砂砾粘土154.72.057.33混杂粉质粘质砾砂石9028.26.2514.43据塌陷点统计资料结果，桂林市西区及临桂一带，岩溶塌陷点覆盖层厚度多在10m以内，塌陷坑与土层厚度关系有以下统计结果（表2.3-3）。在相同土质和结构覆盖层中，不同厚度的岩溶地面塌陷频率有着明显差别。在地下水位波动范围内，覆盖层越薄，其塌陷频率越高，但其单个塌陷坑规模也较小，塌陷频率与覆盖层厚度成反比例关系，塌陷坑规模与覆盖层厚度则成正比例关系。塌陷坑与土层厚度统计分析 表2.3-3覆盖层厚度(m)<2244-66-88-1010-1212合计塌陷坑数(个)977269562221319占比例(%)30.4122.5721.6317.556.900.630.311002.4 岩溶塌陷现状分析既有铁路岩溶地面塌陷多集中在岩溶发育的东安、永岁、兴安、灵川二塘地区，均属岩溶发育中等强烈的地段，其中以灵川二塘区段最为严重，为厚层巨厚层状纯灰岩分布的岩溶强烈发育区，地貌分区属典型的全岩溶区。为了建立与湘桂沿线岩溶地面塌陷相附的塌陷评价、分区模型，结合“提速铁路路基岩溶灾害防治技术研究”工作，与中国地质科学院岩溶地质研究所对灵川二塘区段岩溶地面塌陷展开了深入调查和分析研究工作。沿线溶塌陷现状及特征如下： 图2.4-1 东安既有铁路岩溶塌陷位置1、岩溶塌陷现状1）东安既有铁路岩溶地面塌陷主要发生于东安县城区，既有铁路以东案车站为中心，前后总长约1.6Km，属缓丘谷地，下伏可溶岩为C1y1灰岩，岩溶强烈发育，地表面岩溶率较高，岩溶负地形发育。既有铁路行径溶蚀谷地，覆盖层不厚，地下水位埋藏浅，居民区密集，地下水开采量大。据访问调查，地面塌陷多发生于强抽水期。2）永岁岩溶地面塌陷主要发生于下永岁永岁乡和好铺一带，属缓丘谷地，下伏可溶岩为C1d1灰岩，岩溶中等发育，塌陷区覆盖层厚度610m，为黏性土一元结构，具弱膨胀性。地下水位埋深48m。于DK216+035右105m、DK216+150右100m、DK217+566右46m、DK217+586右30m、DK217+600左7m见有岩溶塌陷坑，坑径2m至10m不等。3）兴安既有铁路岩溶地面塌陷主要发生于兴安县城区，属缓丘谷地，下伏可溶岩为C1y灰岩，岩溶中等发育，居民区密集，地下水开采量大，但覆盖层多为更新统冲洪积层，较厚，固结度也较好，塌陷数量相对较少。据访问调查，地面塌陷多发生于强抽水期。4）灵川二塘既有铁路岩溶地面塌陷在桂林市（含临桂县城区）城区内外，漓江两岸，凡基岩为全岩溶地层（D3和D2）的孤峰平原地面，峰丛或峰林谷地地面，河流阶地地面，当覆盖层厚度大于1m时，均有岩溶塌陷发生。岩溶地质研究所1988年编制的桂林市环境工程地质图，记录有塌陷坑及土洞254处，1999年桂林市西城区（含临桂）岩溶塌陷评价报告称在其研究范围内有塌陷319处。这两项数字虽有重叠，但肯定还有遗漏。例如漓江右岸边拓木村曾经一次性塌陷近40处。2005年万福路立交基坑施工排水发生的塌陷也不下20处；市区内外若干年来，因塌陷破坏道路、建筑的报导亦不少。2005年间修筑的万福路低穿临桂二塘铁路立交工程的基坑排水，造成两侧的农田、农舍严重塌陷破坏。在约150km2的桂林市范围内，历来的塌陷数量应在600处以上，则其密度为4个/km2。其中密集分布区有桂林西区（桂林南站以西）至临桂二塘铁路线，桂林市南郊瓦窑和甑皮岩一带，塌陷密度可达8个/km2，桂林市的岩溶塌陷已是一项十分严峻的环境工程地质问题。图2.4-2 二塘（临桂县）湘桂铁路线两侧塌陷分布图2.4-3 桂林市西区湘桂铁路线两侧塌陷分布2、塌陷因素分析（1）岩溶塌陷坑的特征岩溶塌陷平面形态以圆形至椭圆形为主。多为一次性发生，也有少数多次复合发生的实例（形态重置）。纵剖面形态有坛状、井状、倒置漏斗状，也有正漏斗状、碟状及不规则状。形态特征与土层性质、厚度、结构、基岩开口岩溶形态有关。塌陷坑直径25m，大者为25m，塌陷深度以一般25m。据127处实例塌陷坑规模统计，塌坑面积小于10m2占58%；1030m2者占25.9%；大于30m2 者占14.8%。图2.4-4 不同形状的岩溶塌陷（2）岩溶塌陷的成因类型主要有两类，即自然的岩溶塌陷和人为的岩溶塌陷。自然岩溶塌陷是指地质作用下形成的塌陷。人为岩溶塌陷是由于人为活动，如抽水、基坑排水、地面渗漏、蓄水及荷载、列车震动、爆破等一系列活动，加速了地下水的活动及改变土洞的自稳条件，土洞扩大，土洞盖层失稳，从而促成岩溶塌陷的加速产生与发展。桂林市、临桂、灵川三地127处登记塌陷点的成因类型统计如下表2.4-1：岩溶塌陷点的成因类型 表2.4-1地区统计塌陷总数自然因素人为因素抽水列车震动其它荷载渠道渗漏桂林市区64203347-临桂县4624115-5灵川县17143-桂林市区自然岩溶塌陷占31%；在人为岩溶塌陷的69%中抽水便占有52%。由此可见，在城镇及人口密集中区以人为塌陷占优，其中又以抽水引起的塌陷最为重要。根据1989年的资料，桂林市月抽水量大于10，000m3的供水井42口，每口井的周边都曾发生过抽水塌陷坑。在塌陷多发地段，由于列车长期的运行震动而引发的塌陷也时有发生，桂林和临桂两地铁路沿线就有9处。在高速列车运行条件下，列车震动效应也是诱发岩溶地面塌陷的因素。2.5 岩溶塌陷评价分区通过对全线岩溶路基段岩溶发育程度、地下水动力条件、覆盖层特征三大因素分析，对路基岩溶地面塌陷程度进行分区，以制定相应的整治措施。2.5.1 岩溶地面塌陷评价方法为了使路基岩溶整治的措施具有针对性，通过加深现场调查、试验和勘察资料的分析研究，建立了如下的岩溶地面塌陷的分区评价模型:F=F1+F2+F3式中：F-岩溶地面塌陷发生程度评分。 岩溶发育程度评分值，最大值为40。评分因子有岩石可溶性分组、钻孔岩溶率、剖面面岩溶率、地貌类型。覆盖层评分值，最大分值为30。评分依据因子有厚度、性质、组合结构；-为岩溶水动力条件评分值，最大分值为30。评价因子有水位与基岩面的距离、水位涨幅、变动频率。各因子组合与评分表如下：湘桂线路基岩溶塌陷评价因子组合与评分 表2.5-1主要因数组合因素因素水平因素水平评分备注岩溶发育程度F140岩石可溶性10灰岩岩组10 灰岩白云岩岩组8白云岩岩组5泥质灰岩岩组3钻孔见洞率或剖剖面岩溶率20钻孔见洞率40%20 钻孔见洞率率n=400%20×n/40%剖面岩溶率15%20剖面岩溶率n=150%20×n/15%地貌单元10孤峰峰林平原10峰丛谷地8丘陵谷地5缓丘谷地4缓丘平原3覆盖层特征F230厚度2015m20h=530m0.8×（30-h）成因5冲洪积5坡残积3其他2结构2单一结构2多元结构1固结3松散3粘结2固结1水动力条件F330水位部位10基岩面10土中5基岩中2波动频率10抽水排水10暴雨8雨旱5水位变幅100.5m10h=0.50m10×h/0.5根据岩溶地面塌陷发生程度，将岩溶地面塌陷分级如下表：岩溶地面塌陷分级表 表2.5-2F综合评分值70718990塌陷预测等级不易塌陷区易塌陷区极易塌陷区2.5.2 湘桂沿线岩溶地面塌陷程度分区经对路基岩溶工程地质条件统计、分析，将湘桂沿线路基岩溶段岩溶地面塌陷分级为：极易塌陷区段落长17.5Km；易塌陷区段落长61.5Km；不易塌陷区段落长108.6Km。（1）极易发生岩溶地面塌陷区：沿线岩溶地面塌陷发生程度评分值：F90，段落长17.5Km，主要为类岩组区，岩溶强烈发育，浅埋型岩溶区，岩溶形态的连通性好，岩溶水流动的动力条件好，岩溶水位在基岩面波动，具备土粒运移条件和形成土洞的条件。（2）易发生岩溶地面塌陷区：沿线岩溶地面塌陷发生程度评分值：71F<90，段落长61.5Km，主要为-类岩组区，岩溶中等-强烈发育，浅埋型岩溶区，岩溶形态的连通性较好，有岩溶水流动的条件，岩溶水位在基岩面和土层波动，在岩溶水动力条件发生人为改变时，涉及区域岩溶形态将具备土粒运移条件和形成土洞的条件。（3）不易发生岩溶地面塌陷区：沿线岩溶地面塌陷发生程度评分值：F70，段落长108.6Km，主要为和类岩组区，岩溶微弱弱发育-中等发育，岩溶形态的连通性不好，岩溶水流动缓慢，岩溶水位在基岩波动，不具备土粒运移条件和形成土洞的条件。3、路基岩溶治理方案针对湘桂线路基岩溶地面塌陷的分区特点，整治方案如下：（1）单个不稳定岩溶形态整治：对岩溶强烈发育裸露型岩溶区和已探明的覆盖型岩溶区存在的不稳定溶洞，不稳定溶洞埋深较浅，便于揭盖则采取揭盖回填水泥砂浆的办法进行加固处理，不稳定溶洞埋深较深，则采取钻孔注浆充填不稳定溶洞的办法加固处理。（2）岩溶形态分区整治：在易发生岩溶地面塌陷区内对在岩溶水动力条件发生人为改变时，具备土粒运移条件和形成土洞的条件区域的岩溶形态，分区采取钻孔充填注浆充填区域内岩溶形态的办法加固处理。（3）岩溶地面塌陷诱发条件整治：在极易发生岩溶地面塌陷区：岩溶强烈发育，浅埋型岩溶区，岩溶形态的连通性好，岩溶水流动的动力条件好，岩溶水位在基岩面波动，具备土粒运移条件和形成土洞的条件。针对岩溶地面塌陷诱发条件分区采取钻孔充填注浆充填土石界面附近岩溶形态、钻孔渗透注浆封堵开口岩溶形态和固结土石界面附近土体的办法加固处理。4、设计原则4.1 整治对象据湘桂沿线岩溶地面塌陷整治段落为：极易发生岩溶地面塌陷区和易发生岩溶地面塌陷区，整治段落长度79.0Km；沿线岩溶强烈发育裸露型岩溶区和已探明的覆盖型岩溶区存在的不稳定溶洞。4.2 整治宽度整治宽度为新建铁路路堤坡脚外2m，路堑侧沟平台，坡脚（堑顶）外有岩溶形态危及边坡稳定时，适当加大整治范围。4.3 整治深度1、单个不稳定岩溶形态处治深度1）浅层及开口型溶洞采取揭盖回填M7.5浆砌片石或封闭措施。2）裸露型岩溶地面以下25m深度内存在溶洞的地段，采取安全顶板厚度法判别，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），有针对性的采取跨越、揭盖回填、钻孔充填措施。当采取钻孔充填时，钻孔深度应至溶洞底板以下2m，一般最大处理至路基面以下10m；对存在多层溶洞的，应查明溶洞发育情况，计算分析安全的加固深度。3）易塌陷及极易塌陷区存在较大空溶洞、土洞时，应按单个易塌岩溶形态处治思路进行揭盖回填或钻孔充填处理，填充料为砂、碎石（揭盖回填为片石）。2、充填注浆、渗透注浆加固深度1）表层土厚度小于30m地段，以钻孔注浆充填基岩面下5m的岩溶形态，渗透注浆封闭土石界面的开口岩溶形态和固结土石界面附近土体，形成水平向隔水帷幕；在加固深度范围有溶洞时，则钻孔注浆至溶洞底板以下2m。2）覆盖层厚度大于30m时，一般情况下处理深度控制为30m，如在钻孔过程中发现覆盖层中土洞较多，则继续钻进打穿覆盖层至土石界面。4.4 注浆孔布置1、对确定需要整治的单个不稳定岩溶形态，在不稳定岩溶形态的位置钻孔充填骨料和充填注浆，据岩溶形态分布范围布置施工钻孔，布孔方式以达到充填目的整治依据，孔间距7-10m。2、分区采取钻孔充填注浆充填区域内岩溶形态，在易发生岩溶地面塌陷区的岩溶形态区，采取分序钻孔充填注浆，采用两序布置钻孔，序以7.0m正方形布置注浆孔，序在序孔间布孔，形成5.0m正方形布置注浆孔。3、分区采取钻孔充填注浆充填土石界面附近岩溶形态、钻孔渗透注浆封堵开口岩溶形态和固结土石界面附近土体，在极易发生岩溶地面塌陷区，采取分序钻孔充填和渗透注浆，采用三序布置钻孔，序孔在、序孔间以3.5m正方形布置注浆孔，、形成3.5m正方形布置注浆孔。注浆孔间距一般采用3.5m。5 主要设计参数1）注浆孔间距一般采用3.5-10m。2）水泥采用P.O.32.5水泥，水灰比一般为0.6:11:1。3）压浆量的估算：压浆孔单位压浆段的压浆量与岩溶类型，充填情况以及连通情况有关，差异较大，同一工点，相邻的前、后压浆孔的压浆量也不相同，因此，压浆孔单位压浆段的压浆量宜通过现场试验确定。压浆量一般采用下式估算： 式中V灌浆量， m3；R扩散半径，m；L压浆段长度，m；岩溶裂隙率，%；有效充填系数，一般=0.80.9；超灌系数，一般取=1.2扣除稀疏填充物的孔隙率后的岩溶裂隙充填率。K土石界面下基岩的实际充填系数，一般加固基岩面下3m，实际浆液充填深度可达8m，需要比加固深度多充填5m深才能达到目的，所以加固基岩面下5m，K的取值以2.0-3.0为宜，水平岩溶发育区K的取值2.0，垂直岩溶发育区K的取值2.5。注浆量按所需充填岩溶孔隙的体积或压密封闭的覆盖土层的孔隙体积进行控制，注浆量计算参数为：充填半径、裂隙率、损耗系数。4）为使浆液在地下能水平扩散，在砂土中，灌浆压力宜选用0.20.5MPa；粘性土中，灌浆压力宜选用0.20.3MPa。充填地下洞穴和空洞可采用自流灌浆。5）灌浆终注条件：在灌浆压力表不小于0.20.5Mpa时，10分钟持续灌浆量小于5L/min。6）防止浆液不扩散过远过深的措施充填粗骨料。主要灌砂，堵塞岩缝，缩小过水断面，增加浆液流动阻力如遇较大溶洞，可灌入25mm粒径的小砾石。水砂比以20:1至30:1为好。注浓浆或加粉煤灰。添加速凝剂。降低注浆压力（孔口压力在0.2MPa以下）间歇定量压浆。一般间歇时间为46小时，一次的水泥浆用量以23m3为宜。6质量检测6.1检测时间和目的在成片灌浆初凝后，为了解施工质量，应进行灌浆效果检查，一般质量检验时间应在灌浆结束28d后进行。 灌浆过程中地下洞穴和空洞逐渐被充填，地下水的活动逐渐被阻断，如果进行分序灌浆施工，后序钻孔遇洞穴和空洞率减少、单位灌浆量降低，渗透系数变小。 针对以充填地下洞穴和空洞为目的灌浆施工，施工完成后，应重新检测地下洞穴和空洞的情况。 针对以阻断地下水的活动为目的灌浆施工，施工完成后，应重新检测地层渗透和固结的情况。 6.2检测方法灌浆处理对象检测方法及适用条件检测内容检测目的采空区钻孔法波速测井法电磁波CT补注浆岩芯观察孔内弹性横波空间采空洞充填是否有充填结实体结石体强度检测充填率岩溶钻孔法瞬态面波法（覆盖层小于25m）电测深法（处理前后同时采用，两者进行对比）压水实验电磁波CT空洞充填地层渗透率是否有充填结石体检测充填率天然土洞及人防工程地质雷达（空洞埋深小于10m）钻孔法补注浆空洞充填岩芯观察是否有充填结石体检测结实率软弱渗透地基瞬态面波法（埋深小于25m）钻孔法压水实验弹性横波地层渗透率地层强度及变形模量是否提高地层渗透率是否下降6.3检测工作量在施工过程中，加强自检工作，视工程的重要性和岩溶形态，在灌浆孔间布置510%质量自检孔，且每个灌浆段落不得少于2孔。施工结束后，选10%的整治段落长，采用综合勘探方法，对施工地段质量进行全面检查。6.4质量标准分区初步检查时，可以用是否满足下列条件之一，来初步判断灌浆施工质量是否符合要求、能否转入下一区域的灌浆施工：（a）检查孔岩芯可见多处水泥结石体，基本填满可见缝隙，水泥结石体单轴抗压强度0.3MPa，横波波速160m/s。（b）压水试验测定的渗透系数小于灌浆施工前的1/10。（c）检查孔的单位吃浆量不超过周围4孔单位平均吃浆量的15。（d）采用瞬态面波法检测岩土体注浆前后的面波速度，需要充填部位面波速度有明显提高。（e）采用电测深法进行注浆前后物探异常对比测试。第三方检测时，采用瞬态面波法、电测深及电磁波CT等综合物探方法，辅以钻孔取芯、注水或灌浆实验对灌浆施工质量进行全面评价。一般可以进行施工前后物性参数变化的对比，注水或灌浆施工参数变化对比。采用瞬态面波法检测岩土体注浆效果时，成型路基的合格标准可按铁路特殊路基设计规范（TB100352002）中12.1.5条办理；原地面的合格标准可参照南广铁路注浆施工质量检测（实施细则）中的岩溶注浆质量定量评价标准表办理：注浆合格的岩洞面波速度Vs 16.67H + 246；土面波速度Vs 29.273H + 100；岩石面波速度Vs 23.998H + 360（H<10m）或Vs 23.998H + 290（H10m）。6.5质量评价1、灌浆施工质量检测合格点数达到检测总点数的90%，且不合格点数不集中分布、不合格指标与合格标准的差值不大于合格标准的20%，其他指标合格，可以判定为灌浆施工质量合格；综合分析后检测总点数的100%合格，可以判定为灌浆施工质量合格。2、竣工资料和工程验收：灌浆工程竣工后，应进行验收。验收工作由建设单位负责组成验收委员会或验收小组进行。验收时所需的文件有：(1)工程设计文件：包括有关设计的文件、图纸以及修改通知等;(2)竣工资料和报告：包括有关原始资料、成果资料、工程质量检查报告、工程竣工报告以及技术总结等。6.6变形观测高等级铁路在灌浆段应设沉降观测系统。7、岩溶及采空区灌浆工程实践基础7.1铁路沿线岩溶地面塌陷的理论研究我国碳酸盐岩分布面积较广，岩溶发育面积也较广，类型较多。岩溶有的景观绮丽多彩是旅游胜地，有的地下蕴藏着丰富的水源；有的岩溶洞穴可作厂房仓库；但同时也对工程、建筑造成隐患。特别是在西南的云南、贵州、广西地区，岩溶特别发育。铁路线一般较长，建设中通过的地形地貌地质单元多，通过岩溶地段长，岩溶分布特征与发育规律不尽相同，有的地段较复杂，给铁路工程建设带来一定困难，同时也对铁路运营安全造成威胁。我院在上世纪八十年代就对岩溶工程问题进行了深入研究，并对成功的工程实例进行系统总结，开展了铁路沿线岩溶地面塌陷及防治的研究，特别是在南昆铁路、贵昆电化、浙赣县分宜车站、京沪线太安车站等岩溶整治勘察、设计、施工总承项目中成功实践，其工程经验和研究成果成为铁路工程勘察和设计中岩溶规范的主要内容，随着高速铁路和客运专线发展，路基标准提高，岩溶洞室安全顶板和地面塌陷的判别标准也显得不适应，此种方法在南昆、株六、渝怀线均取得很好的效果，但面对目前铁路提速，修建时速200km以上铁路时，注浆加固处理过的岩溶路基也发生了坍陷、发现空洞，影响提速铁路行车安全。这使注浆加固方法遇到新的问题，如在提速地段注浆加固影响范围、注浆加固深度、浆体材料采用等等。对注浆加固方法提出了新的、更高的要求。目前对于提速地段铁路路基岩溶整治还没有系统的研究，还是沿用原来普速铁路整治理论和施工方法。因此建议开展分析研究岩溶分布特征及发育规律及注浆加固路基工程试验研究，对复杂的岩溶现象的组合进行注浆加固的适用条件分类，为岩溶地区的铁路路基施工提供科学依据，积累经验，对提速铁路建设设计与施工具有重要的指导意义。 岩溶主要指水流对碳酸盐岩等可溶性岩石以化学作用为主，机械作用为辅的地质作用过程及其所产生现象的总称。目前面对岩溶塌陷主要采取预防和治理相结合的防治措施，预防措施是在查明塌陷成因、影响因素和致塌效应的基础上采取的工程措施，如基底下隐伏洞隙的预注浆封闭处理等。对于普速铁路注浆封闭取得很好的效果，目前发展的有钻孔注浆、帷幕注浆等等，但将其直接应用到提速铁路上，其适用性及效果还没有系统研究，进行提速铁路岩溶路基注浆加固研究可以弥补此处空白，为我国将来的客运专线建设提供技术上的保障。7.2 2006年前铁路沿线岩溶地面塌陷的勘察、设计和施工概况7.2.1勘察7.2.1.1、岩溶塌陷地质勘察原则岩溶是铁路常见的不良地质问题之一，由于岩溶发育和分布的广泛性、复杂性和隐蔽性的特点，使岩溶勘察工作难度大大增加，工作量成倍增长。结合我院西南地区多年岩溶地质工作经验，高速铁路岩溶勘察应大力采用先进技术，利用既有经验和科研成果，综合使用各种勘探手段和方法，为设计取得可靠的岩溶地质基础资料。岩溶综合勘探的基本内容是通过遥感技术的运用和区域地质测绘等方法，在掌握区域内岩溶发育规律的基础上，确定勘探重点；重点地段采用综合物探方法，圈定异常带的空间分布范围，布置有针对性的验证钻孔，有目的地配合观测、试验，综合分析后提出全面的岩溶预防、整治措施。路基岩溶地面塌陷勘察的最终目的是对可溶岩地段路基可能产生岩溶地面塌陷的点（段）进行预测。这种预测是建立在对多种方法、手段所作的地质判释、调绘、勘探、试验成果的综合分析的基础之上，它是路基岩溶地面塌陷防治、设计和施工的依据，因此，塌陷预测的可靠程度对确定建设投资和防治效果，具有控制性意义。在对全线通过可溶岩地段的路基地段进行全面岩溶地面塌陷的专门性的地质调查、测绘（必要时应进行航片判释）和常规勘探的基础上，对具有一定塌陷条件的岩溶路基地段，应采用综合物探与验证钻孔相结合的方法，开展贯通性加密勘探，同时采集代表性土样进行试验，以落实路基基底以下隐伏岩溶分布和覆土物理力学性质，经综合分析后确定岩溶地面塌陷防治地段。掌握区域地质资料和初、定测阶段已有的地质资料以及可溶岩地段航片判释资料，开展全线岩溶地面塌陷调查，分析、研究构成本线岩溶塌陷的基本条件和产生塌陷的机理，据此在全线可溶岩地段路基中，划分出具有塌陷条件的段落，对其开展贯通性综合物探，并布置验证钻孔及取土样试验。根据以上工作成果，进行综合分析后，提出岩溶地面塌陷防治地段并编制相应地段路基隐伏岩溶分布平面图及纵、横断面图，提供设计。路基岩溶地面塌陷勘察流程见图1-1。路基岩溶地面塌陷勘察的方法：岩溶地面塌陷调查 调查的准备阶段应深入研究掌握初、定测阶段已获得的全部区域地质资料和航片判释等有关的资料。调查的内容包括构成本线岩溶地面塌陷基本条件的调查和已发生的地面塌陷调查。通过调查，根据可溶岩的岩性组合和岩溶发育程度划分岩溶层组，确定构成塌陷的基本条件，在此基础上，分析产生岩溶塌陷的机理。 划分具有塌陷条件的路基地段 对构成本线岩溶地面塌陷的各项基本条件采用指标权重评分的方法，将全线可溶岩地段路基，逐段、逐项加以评判。按可能产生岩溶塌陷的严重程度，初步划分为极易塌陷段、易塌陷段(以上均属具有塌陷条件的地段)和不易塌陷段。 图1-1路基岩溶地面塌陷勘察流程综合物探 是施工阶段路基岩溶勘察(复查)所采用的主要方法。集中于已施工基本成型的具有塌陷条件的极易塌陷和易塌陷路基地段开展。在上述地段中，物探工作又以具有以下条件者为重点：a有断层或其他地质构造分布的地段；b可溶岩与非可溶岩接触带；c覆土较薄且地下水埋藏浅，波动幅度大的地段； d已有岩溶塌陷发生的地段； e地貌上着重于岩溶高原面和峰丛洼地的洼地区。综合物探应根据实际情况，采用直流电测深法和地质雷达探测法作为主要方法，并应结合联合剖面法，充电法、四极对称剖面法及地震反射波法等加以印证、对比。为提高探测精度，应布置高密度测网并勾绘出高密度等值线定性解释图。 验证钻孔在综合物探的基础上，根据岩溶异常的性质、规模，结合不同物探方法探测结果的吻合程度，分段布置代表性验证钻孔。同时，有代表性地采取覆盖层和溶洞、溶隙充填土土样进行室内试验，除了解其物理力学性质外，着重要求对细粒土进行颗粒分析。 通过岩溶地段地面塌陷勘察，对岩溶发育强度进行评价，对其埋藏条件、岩溶的异常形态、数量、大小等进行综合分析，划分路基岩溶地面塌陷的防治段落。7.2.1.2、发生岩溶塌陷的地质条件真空吸蚀作用：真空吸蚀的条件为（1）基岩受到严重的溶蚀，形成溶洞、裂隙，且相互纵横贯通而形成岩溶网络体系（或岩溶腔）；（2）表面有土层覆盖，或浅部岩溶腔被充填，使下部岩溶腔被掩盖密封；（3）地下水处于密闭的有存承压或低压状态。真空吸蚀的过程：具有上述地质环境，当地下水面下降时，地下水从有压转为无压区，岩溶腔内出现真空吸蚀，其作用大致可以分为三个过程：（1）吸盘作用地下水面下降时，在密封的岩溶腔内有压水面转为无压水面之际，岩溶腔水面与盖层底面之间，出现了一层很薄的液体吸附层，像吸盘一样紧紧的吸引着盖层向下陷落；（2）真空吸蚀作用地下水面继续下降，真空状态的吸引力也越大，使盖层底部的土体颗粒松动或液体化，离散剥落或掏空，导致盖层的塌落；（3）旋吸作用盖层塌落或地面变形后，地表水通过盖层向地下水面不断下降的岩溶腔内渗漏的过程中，产生旋吸漏斗（如水面漩涡），使土体受到旋转水流的卷吸或液体化，于是塌陷愈益扩大。地下水潜蚀作用：地下水流动，地下水流速加快，地下水位下降及地表水渗入地下，都可能引起土的细颗粒被搬走，逐渐扩大替换空间，水力作用也随之加强，潜蚀作用也越演越烈，致使盖层不能支持上覆土体而坍塌。震动作用：震动引起砂类土液化，黏性土蠕变，土体强度降低及土体结构遭到破坏，从而诱发或促使地面塌陷。土层负荷过重：土层负荷来自上部土体自重及外部。在长期荷载作用下的黏土产生蠕变；地下水位下降，土体失去浮力，不能支持上部负荷或因土体中水分被排出而压缩等，都可引起地面沉落和塌陷。7.2.1.3、岩溶塌陷预测分析岩溶塌陷与地表水、地下水的关系极为密切，岩溶发育区一般降雨量较大，岩溶水均较发育，补给丰富，地下水水位变化较大，存在岩溶塌陷的条件。在岩土接触面附近，地下水位随季节性变化升降作用强烈或受人为抽取地下水的影响，下部溶洞会逐渐向上荡涤疏通，形成无规律延展的土洞，上覆土体强度迅速削弱，一定范围开裂、下沉蠕变而产生塌陷。由于岩溶塌陷是一个逐渐发展的过程，对不同的水、土、石组合条件、塌陷形成的历时有差异，具有差异性和时效性，形成塌陷的原因较复杂。可能造成岩溶塌陷的预测原因分析如下：地下水的影响：覆盖型岩溶地区地下水一般埋深较浅，水位变动带在基岩面附近，地下水的活