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既有鐵路巖溶路基病害分析及處理

文檔作者：王文峰文檔來源：中鐵濟南工程技術(shù)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年03月04日
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王文峰：既有鐵路巖溶路基病害分析及處理 ·189·
既有鐵路巖溶路基病害分析及處理
王文峰
(中鐵濟南工程技術(shù)有限公司，濟南250022)
摘要：巖溶路基病害造成的巖溶塌陷和不均勻沉降對既有鐵路的運行安全造成巨大的威脅，通
過辛泰鐵路工程實例，分析既有鐵路巖溶路基病害產(chǎn)生的原因；結(jié)合滲入性灌漿的原理來說明巖溶路
基處理的深度、寬度、注漿壓力、注漿孔間距、注漿材料及注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等，達到了根治路基病害的
目的。
關(guān)鍵詞：巖溶；塌陷；注漿
中圖分類號：TU457 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1003—8825(2012)06—0189—03
O 引言
巖溶塌陷作為一項重要的地質(zhì)災(zāi)害? ，一直受到
國家有關(guān)部門和學(xué)者的高度重視，近幾年，隨著鐵路
行車速度以及載重的不斷提高，巖溶路基病害對鐵路
路基的穩(wěn)定性影響越來越大。巖溶給包括鐵路在內(nèi)的
各類工程建筑造成的危害，主要是巖溶塌陷或不均勻
沉降。巖溶路基的病害可分為兩大類：一是變形問
題，二是水害問題 。覆蓋型巖溶地區(qū)的主要工程地
質(zhì)問題是地面塌陷。塌陷是溶洞、覆蓋土體、水
(氣)所組成的綜合體系，在自然和人為因素作用下
的結(jié)果。
巖溶地區(qū)的工程處理措施可采用回填、跨越、加
固等方法。其中在處理既有鐵路巖溶路基病害時，宜
采用注漿加固 。本文針對辛泰鐵路某段路基的巖溶
問題，分析其產(chǎn)生下沉的原因，采用灌漿方案進行治
理，達到了加固路基的目的。
1 工程概況
1．1 工程簡介
辛泰鐵路北起膠濟鐵路的臨淄站，向西南經(jīng)萊蕪
東站折向西行，至津浦鐵路泰安站。始建于1970年，
線路起于淄河二級臺地的辛店，西南行進入山區(qū)，某
段路基2005年開始下沉，修筑了漿砌片石與混凝土
拱形骨架護坡。雨季過后，該段路基下沉嚴(yán)重，右側(cè)
路肩出現(xiàn)貫穿該段路基的縱向裂縫，裂縫寬為2 em，
坡腳處骨架已外鼓破壞，線路幾何尺寸難以保持，汛
期尤為明顯；為保持線路軌面水平，工務(wù)部門被迫不
斷抬道，現(xiàn)限速25 km／h，已嚴(yán)重危及行車安全。
收稿日期：2012—04一o4
作者簡介：王文峰(198o一)，男，山東濰坊人。工程師，碩士，
主要從事地基處理、邊坡、基坑工程方面的工作。
E—mail：W-W-F@ 163．corn。
1．2 地貌及地層巖性
該區(qū)宏觀地貌單元為丘陵，地形起伏較大，線路
左側(cè)為淄河，右側(cè)為農(nóng)田和山地，地面高程相差較大。
地表覆蓋有第四系全新統(tǒng)人工填筑(Q m )素填土，主
要為路基填土，層厚o．60—2．60 m；其下為第四系全
新統(tǒng)沖洪積(Q )粉質(zhì)粘土，褐黃色，軟塑一硬
塑，含有少量小姜石及灰?guī)r細角礫，粒徑5—20 rain，
層厚7．40～12．70 m；巖溶化石灰?guī)r(O )：弱風(fēng)化，
青灰色，巖溶發(fā)育，勘探揭示最大厚度9．30 m。
1．3 氣象水文條件
本區(qū)屬溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，有明顯的季風(fēng)氣
候特征，四季分明，春季干旱，夏季濕熱少雨，秋季
秋高氣爽，冬季寒冷少雪。地下水位埋藏較深，勘探
期間鉆探深度范圍內(nèi)未揭露地下水。
2 路基變形的原因分析
根據(jù)物探、鉆探資料分析，該段下伏石灰?guī)r巖溶
十分發(fā)育，覆蓋層中的土體松散，路基下沉的主要原
因是覆蓋層土洞坍塌所致，土洞的形成主要受以下因
素的影響。
2．1 滲透潛蝕影響
在雨季，地表水將沿松軟地層下滲，會帶走微細
顆粒，破壞土體結(jié)構(gòu)，同時降低土層強度。潛蝕作用
使洞、隙中的充填物被帶走，首先在覆蓋層底部巖溶
洞隙開口處形成土洞，隨著水流的下滲，不斷對土體
進行潛蝕作用，形成土洞，特別是當(dāng)溶洞發(fā)育于基巖
面上的洼地型底部時，人滲水流于基巖面上匯集并流
向溶洞，還會對基巖面附近土層產(chǎn)生沖刷和掏蝕作用，
形成土洞。隨著土洞不斷向上擴展，洞壁失穩(wěn)坍塌，周
而復(fù)始，造成路基土體失穩(wěn)、地表開裂、下沉或塌陷。
2．2 負壓吸蝕影響。。
當(dāng)?shù)叵滤陆抵粮采w層底板以下時，巖溶空腔中
的水、氣形成負壓，對覆蓋層土體產(chǎn)生吸力，使土體
萬方數(shù)據(jù)
· 19O ·
路基工程
Subgrade Engineering 2012年第6期(總第165期)
向下遷移。同時負壓還加劇了原來就存在的潛蝕作
用，加速了土體的破壞、土洞的形成與擴展。
2．3 列車動荷載影響
列車動荷載使處于極限平衡狀態(tài)下的土洞頂部坍
塌，加劇了土洞的發(fā)展過程。如2004～2O05年膠濟鐵路
電氣化改造期間部分貨車分流到該線路，行車密度加大，
路基填土在火車頻繁動荷載的作用下發(fā)生明顯下沉。
3 處理方案
根據(jù)本工程的特點并結(jié)合以往的工程經(jīng)驗，經(jīng)比
較，本次處理采用鉆孑L滲入性灌漿進行處理以防路基
繼續(xù)下沉；對路基邊坡已損壞的護坡片石進行修復(fù)、
抹平；坡腳設(shè)置片石混凝土擋墻以收斂坡腳防止沖刷。
滲入性灌漿處理方法是采用鉆機成孔后，下置注
漿管，在灌漿壓力作用下，漿液克服各種阻力而滲入
孔隙和裂隙。灌漿的作用一是使?jié){液充填覆蓋層中的
土洞，與松散土層形成固結(jié)體，增強土體的強度，同
時降低土層滲透性；二是對灰?guī)r中的溶蝕裂隙、溶
孔、溶洞進行充填堵塞，切斷地表水與地下水、孔隙
水與巖溶水之間的水力聯(lián)系，達到阻斷巖溶通道目
的，防止土體潛蝕的發(fā)生，從而防止地面塌陷。
3．1 處理深度與寬度
覆蓋型巖溶鉆孔深度應(yīng)不小于土石界面以下5．0
rn，在土石界面5．0 m以下存在溶洞且頂板不滿足穩(wěn)
定要求時，鉆孔深度應(yīng)至溶洞底板以下2．0 In。注漿
寬度應(yīng)至坡腳外5．0 in，見圖1。
圖1 注漿橫斷面示意(單位：n1)
3．2 注漿壓力
灌漿壓力越大漿液的擴散半徑越大，高灌漿壓力
還能使一些細微孔隙張開，有助于提高可灌性。但
是，當(dāng)灌漿壓力超過地層的壓重和強度時，將有可能
導(dǎo)致地基的破壞。因此，一般都以不使地層結(jié)構(gòu)破壞
或僅發(fā)生局部的少量的破壞，作為確定地基允許灌漿
壓力的基本原則。覆蓋層的灌漿壓力計算式為
[P ]=盧· T+cKAh (1)
式中 [ ]為容許灌漿壓力，MPa； 為注漿壓力
系數(shù)，在1—3范圍內(nèi)選取，本工程取2；Y為覆蓋層
重度，本工程取平均重度19．6 kN／m ；T為覆蓋層厚
度，本工程取13 m；c為與灌漿次序有關(guān)的系數(shù)，本
工程取1；K為與灌注方式有關(guān)的系數(shù)，本工程自下
而上灌注取0．6；A為與地層性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，一般
取0．5—1．5，結(jié)構(gòu)疏松滲透性強時取小值，反之取大
值，本工程取1．0；h為地面至灌漿段深度，本工程
取13 rn。經(jīng)計算，覆蓋層灌漿容許壓力為0．517 MPa。
結(jié)合其它工程經(jīng)驗，設(shè)計灌漿壓力值暫定為0．5
MPa，灌漿壓力經(jīng)現(xiàn)場試驗后再進行適當(dāng)調(diào)整。
3．3 注漿孔間距
由于下部灰?guī)r層巖溶發(fā)育存在不均一性，且發(fā)育
因素錯綜復(fù)雜，一般注漿孔采用均勻布置，已準(zhǔn)確查
明的土洞和溶洞可加密布置。注漿孑L的孔距應(yīng)根據(jù)加
固的目的和加固的地層地質(zhì)特征確定，一般孔距為
3．0～10．0 m，本工程孔間距為5．0 rn，注漿孔設(shè)計是
沿路基橫斷面滿布鉆孔注漿，孑L距太密，注漿相互干
擾，漿液串孔嚴(yán)重，達不到應(yīng)有的效果，鉆探工作量
還會加大；鉆孔過稀兩孑L不會有效地搭接，造成注漿
空白區(qū)，并且可能遺漏土洞和開口溶洞。故施工時應(yīng)
在現(xiàn)場進行灌漿試驗以進一步確定注漿孔間距。
3．4 注漿材料
水泥選用普通硅酸鹽水泥，強度不低于32．5級。
灌漿漿液應(yīng)由稀至濃逐級變換，漿液水灰比可為
2．0，1．5，1．0，0．6四個比級，當(dāng)吃漿率大于規(guī)定值
且隨時間沒有明顯減少時，則宜提高漿液的濃度。施
工時根據(jù)現(xiàn)場實際情況及試驗數(shù)據(jù)及時調(diào)整。
3．S 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)
注漿段注漿壓力達終注壓力大于或等于0．3 MPa，
lO分鐘持續(xù)注漿量不大于5 L／rain可結(jié)束注漿。
3．6 動態(tài)設(shè)計
鉆孔注漿施工實行“探灌” 結(jié)合的信息化施工
原則，注漿孔應(yīng)有不少于20％ 孔兼作探灌孔。鉆孔
應(yīng)該作巖芯鑒定并作好記錄，并根據(jù)揭示的地下巖溶
形態(tài)調(diào)整注漿工藝。
3．7 施工注意事項
(1)由于本次施工是在既有線上進行，路肩及
坡腳處均有電纜，因此施工時應(yīng)先探明電纜，挖出電
纜后進行妥善放置，并加強防護。
(2)對路基采用間歇注漿，注漿施工時應(yīng)對線
路進行監(jiān)測，基床鼓起、下沉或引起軌道幾何尺寸變
化時，立即停止注漿，研究解決方案。
(3)施工時應(yīng)加強兩端及駐站的安全防護工作，
設(shè)備不得侵限。
(4)施工時應(yīng)注意保護環(huán)境，防止?jié){液外流。
4 結(jié)語
(1)該工程于2009年竣工，至今已有近3年時
間，路基狀況良好，列車運行正常。實踐證明，壓力
注漿整治覆蓋型巖溶路基病害是一項質(zhì)量可靠、造價
較低、工藝簡單、受外界干擾小的施工技術(shù)。
(2)采用注漿方法整治巖溶路基塌陷，可以使?jié){
液充填土洞、溶洞及巖溶裂隙，增強土體的強度，同
時切斷地表水與地下水、孔隙水與巖溶水之間的水力
萬方數(shù)據(jù)
王文峰：既有鐵路巖溶路基病害分析及處理 ·191·
聯(lián)系，阻斷巖溶通道，達到根治病害的目的。采用該
方法可以減小對既有鐵路行車的干擾，造價相對較
低，且工期較短，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性。
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2008：382—391．
Analysis and Treatm ent on Diseases of Karst Subgrade for Existing Railway
WANG Wen—feng
(China Railway Jinan Engineering Technology Co．，Ltd．，Jinan 250022，China)
Abstract：Karst collapse and uneven settlement caused by diseases of karst subgrade endanger safe running of
existing railways greatly．Through the projeet example of Taian—Lingzi Railway，the causes of such diseases are
analyzed．Combined with the principle of seep—in grouting，the width，depth，grouting pressure，grouting hole
spacing，grouting material and grouting finishing standard for the treatment of karst subgrade are explained for
the purpose of elimination of the karst subgrade diseases．
Key words：karst；collapse；grouting
(上接第188頁)
措施沒有及時實施，導(dǎo)致該滑坡范圍繼續(xù)擴大并惡
化；第二次加固整治后，滑坡得到了有效控制，運營
兩年來情況良好。
對于地勢陡凹的路塹邊坡，由于地表匯流的影
響，設(shè)計時應(yīng)加強路塹邊坡防護；施工過程中，應(yīng)
加強配合施工工作，病害初期應(yīng)采用較強的變更工
程措施，徹底根治，不留后患，以確保路基邊坡的
穩(wěn)定。
參考文獻：
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設(shè)計規(guī)范[S]．北京，中國鐵道出版社，2006．
[5]中華人民共和國鐵道部．TB10025—20o6／J127—2006 鐵路路基支擋
結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]．北京，中國鐵道出版社，2006．
Treatment on Engineering Landslide Disease in Qingyuan Station of Wuhan-Guangzhou PDL
LIU Bin—bin ，XIAO Zhao。qian。
(1．Wuhan Survey，Design and Research Institute Co．，Ltd．of CREEC，Wuhan 430074，China；2．China Railway Eryuan
Engineering Group Co．，Ltd．，Chengdu 610031，China)
Abstract：The paper lays the stress on introduction
disease on the left side of DK2105 + 785 一+ 863
of the causes development，and treatment of landslide
section in the scope of Qingyuan Station of Wuhan—
Guangzhou PDL．The relevant engineering is thus confirmed according to the causes inducing the disease and
the result of stability analysis against the landslide body．It make landsilide control efpeetively．
Key words： engineering landslide；disease causes；treatment measures

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