鐵路路基巖溶病害的探測與處理

曾水生

中國鐵路昆明局集團公司工電檢測所 云南昆明 650011

作為人類學者長期所要研究的重要內容，巖溶地質的存在無疑是十分重要的，且本身具有極高的應用價值與現實意義。當前，隨著我國綜合實力的不斷提升，人們對于巖溶地質的發育狀態以及所具備的形態特征的了解也越發深入，從特性上來講，處于路基下方的巖溶是具備隱蔽性的，并且在某種特定環境與條件的影響下，巖溶還會出現再次發育的可能。對于鐵路工程施工而言，在竣工后，受到巖溶病害的影響，很容易會導致路基發生坍塌現象，導致軌枕出現懸空，因而對列車的行駛狀態以及人員的安全造成較為不利的影響。

1 工程概況

本文選用某地區所開展的鐵路工程施工，該鐵路工程是以雙線工程為主，并坐落在巖溶區域，在進行線路設計的過程中，為了滿足該地區的人員交通需求以及發展需要，將200km/h作為鐵路時速。由于受到地形層面的限制，在進行工程設計的過程中，靠近峰林的一邊是采用了路塹形式，且周邊坐落著落水洞以及具有溶蝕性的洼地，在塹頂部分所具備的植被相對茂密，因而需要將這些內容全部考慮進去，以此來確保方案能夠順利開展。在道床的設計上，則是以級配碎石為主，并在中層部分選用白云質灰巖，該類物質在應用到工程后，表面會呈現出不同面積的紫紅色。此外，受到該地區降雨量的影響，整個地區的年均降雨量達到1300mm左右，雨量充沛的同時，降雨周期相對集中，因而能夠滿足地下水的補給需求。

2 巖溶地探測工作

2.1 探測方法

在對巖溶開展探測工作的過程中，一般是選用雷達的手段開展相應的工作，以此來滿足鐵路路基建設的各方面需求。施工單位需要先了解到當前路基下層巖溶的發育狀態以及程度，并對其風險性進行相應的預估，當巖溶本身并不會對車輛行駛產生不利影響時，才能夠開展后續的管理工作。與其他技術相比，地址雷達探測技術能夠帶來更為直觀的感受，并且在方法應用上十分簡潔，且準確率相對較高，不會對周邊環境以及工程應用造成不利的影響，是性價比最高的物理探測手段。通過對該技術的應用，施工人員能夠對當前溶洞內部的實際分布情況，所涉及的影響范圍，連通情況有一個較為高效且精細地掌握[1]。

2.2 儀器設備和數據采集

為了確?，F場探測工作能夠順利開展，在本次工程施工中則是選用了具有低頻性的探測雷達系統，該系統在天線頻率上是以100MHz為基礎開展相應的探測工作，并且在數據采集方面所涉及到的應用時間在400s內，能夠實現64次的次數疊加。在開展相應探測工作的過程中，為了確保數據采集質量不受影響，則是以軌枕距離來完成測量工作，軌距為60cm，則測點所具備的距離也要滿足60cm的數值，在進行測線布置的過程中，需要確保測線與鐵軌呈現出平行的狀態，以此來滿足后續的數據計算需求。為了確保整個工程能夠順利開展，在進行地質雷達探測內容的設計過程中，一共設計了8個剖面用來完成相應的探測工作，不同剖面的布置位置不同，根據現場情況分別安放在側溝的外部、上行線道、枕木以及道心，從而來滿足本次工程的測量建設需求。

2.3 探測結果

施工單位在完成雷達探測工作后，根據所獲得的數據資料進行了最終的信息判斷，發現，在上下行路基結構之中，存在著處于發育狀態的巖溶，而在里程范圍內則是存在著相應的巖溶通道，并且在整個工程區域內存在著三處不同位置的溶洞，在進行工程加固與處理的過程中，則要對這一部分開展相應的應對措施，以此來避免車輛在形勢過程中，自身的安全系數因為巖溶的存在而受到不利影響[2]。

3 巖溶塌陷的成因及機理

巖溶塌陷是道路工程施工中較為重視的病害問題，一旦出現這一情況，不但會導致道路整體質量受到不利影響，還會嚴重威脅到國民的生命健康安全。從本質上，巖溶塌陷現象的存在是因為原本處于發育狀態的巖溶自身所承受的應力狀態發生了變化，本該處于正常狀態的巖土體自身結構受到了影響，這才誘發了巖溶塌落的情況。通常情況下，導致巖溶塌陷的原因有很多，或者說，在多種不同因素的共同作用下，引發了巖溶塌陷，而從重要因素上進行分析，在本文所提到的工程施工基礎上，可以將主要因素歸結到兩方面：

（1）溶蝕因素。上述提到，本次工程在進行道床檢測時，所涉及地質材料是白云質石灰巖，從物質角度上分析，這類石灰巖本身屬于碳酸巖石系列的一種，因而本身具有極高的溶解性，在雨量充沛且集中的施工地區，頻繁的降雨會導致巖石節理的發育狀態受到不利影響，在潛移默化中不斷滲透，利用石灰巖的溶解性離開縮短頂板的整體厚度，使其自身所具備的完整性大幅度下降，進而引發塌陷情況的出現；

（2）振動因素。本次工程中所涉及的巖石內容無論是節理還是裂隙本身都是具備一定發育性的，由于是鐵路工程施工，車輛本身的特性會導致鐵路長時間處于一種高頻率的荷載狀態，在這一作用下，巖體的應力發生變化，不斷形成全新的裂縫，同時也會對原本就存在的裂縫造成擴張處理，導致整體巖石的應用質量大幅度下降，這樣不但會使得原本處于穩定狀態的頂板結構無法達到預期標準，在相應的荷載力上也會受到一定程度的影響，而當荷載力的數值與抵抗力數值存在較大差異后，頂板結構便會出現塌陷現象[3]。由此可見，振動因素的存在是引起巖溶塌陷的重要因素之一。

4 巖溶的整治

由于巖溶塌陷會對車輛的行駛質量以及人員的生命安全造成較為不利的影響，因而施工單位需要加強對巖溶病害的整治工作，提高路基的穩定性與最終質量，確保列車在運行過程中，整體工作不會受到不利影響。在這一過程中，施工單位需要通過開展相應的處理手段與預防措施，來實現路基結構的加固，從而來滿足后續工程的應用需求。當前，我國在這方面最常用的措施相對較多，比如說填碎石法、樁基固定法以及錨桿固定法，這三種方法能夠對鐵路路基起到積極有效的加固作用[4]。而在對巖溶水物質開展防治處理的過程中，為了提高整體效率與防治質量，應當根據實際情況選用不同類型的方法與手段，既要考慮到周邊地區的施工內容與要求，不能夠對車輛行駛產生較為明顯的干擾與影響，同時還要對溶洞開展填充工作，在這一過程中，可以選用壓力注漿的方式方法，通過合理的手段降低巖溶的發育效率，以此來確保鐵路路基的整體質量能夠得到有效保障與提升。

4.1 注漿孔布置

在進行注漿孔的布置過程中，施工單位需要根據實際情況開展內容的調整，比如說在進行線路布置的過程中，便要將整體防線放在上行線上，并沿著路肩來開展布置工作，這一過程中，鉆孔要和水平面構成不同角度的斜孔，內容嚴格遵守相關標準，且孔徑需要符合角度空的應用質量，從而來確保后續工作能夠順利開展。而在角度孔的格式方面，則是要根據工程需要進行隔離的劃分，采用6+6+4的個數標準完成后續的布置工作。

4.2 注漿配合比及壓力

在進行水泥注漿的過程中，施工單位需要先對水泥的整體質量進行相應的分析，在本次工程之中，為了滿足方案所設計的標準需求，則是選用P.042.5水泥，該類水泥屬于硅酸鹽水泥，能夠滿足鐵路工程需求。后續開展水泥灰比的工作應用時，則是根據實際情況設定了不同類型的比值，以此來確保在進行加固工作的過程中，水泥能夠更好地灌注到溶洞之中，確保其后續工作能夠順利開展。在這一過程中，施工人員需要嚴格遵守配合比的基本原則，先是淺漿為主，之后再選用濃漿，結合現場實際情況完成對水泥水灰比的有效調整，這樣不但能夠有效提高工程質量的控制水平，確保最終的注漿效果能夠滿足于其標準，同時還能夠對注漿質量帶來積極有效的影響。由于注漿壓力會隨著施工變化而出現上升，當其處于高速上升的狀態時，施工人員需要及時開展回漿工作，從而來確保線路不會因壓力影響而出現抬起的情況，注漿管也不會因為這一變化而受到爆裂的影響。

4.3 注漿結束標準

通常情況下，施工人員在進行注漿工作時，需要根據實際情況進行判斷，當其滿足技術結束后，才能夠確認注漿工作順利完成，詳細標準如下所示：

（1）當注漿孔所具備的壓力數值處于1.0MPa左右時，且孔洞在吸漿量上不超過40L/min，時間維持在半個小時，那么便可以結束注漿工作。

（2）孔洞的冒漿點超出了注漿范圍，且范圍達到了3到5米區間時，可以結束注漿工作。

（3）注漿孔的進漿量呈現大幅度下降，且單孔所具備的注漿量能夠滿足其平均數值的2倍左右，也可以結束注漿工作。

（4）倘若發現已經滿足相關要求，施工人員對孔閥進行關閉，并確?？锥磧炔克嬖诘淖{壓力不會發生改變，當達到固定時間后打開孔閥，發現沒有出現泛漿的情況，便可以技術注漿工作。

如果施工單位在進行注漿結束后發現沒有達到相關標準，那么需要對整個孔內空間進行清洗，重新開展注漿工作。

4.4 注漿效果檢測

一般來講，對注漿效果進行檢測的時間是要在注漿完成后的第七天，利用地址雷達技術的應用對整個區域進行探測，倘若發現了孔洞或者裂縫的存在，則需要再次對其開展注漿工作，以此來確保鐵路路基的整體質量不會受到較為嚴重的影響。

5 巖溶的整治施工

5.1 施工工藝

在進行注漿加固施工的過程中，施工人員需要嚴格遵守相關工藝流程，根據實際情況進行內容上的管理。除了要做好施工準備以及注漿內容外，還要在注漿結束后進行封口處理，并對所用到的設備進行清洗，以此來確保施工場地能夠恢復到正常狀態。在這一過程中，施工單位需要根據實際情況進行鉆頭的選用，在鉆孔前還要結合地質情況以及方案要求選用符合要求的角度，對鉆機進行有效的固定處理，從而來確保鐵路行車的出行質量能夠得到有效保障。在注漿工作時，施工人員還要對所涉及到的注漿變化量以及壓力情況進行有效記錄，倘若出現壓力增大的情況，則要第一時間進行回漿處理，并對原因進行分析，等到確認無誤后才能夠繼續開展相應的注漿工作，通過這一措施，能夠有效降低線路抬道的情況發生。

5.2 防止注漿壓力不足或跑漿的措施

正常來講，導致注漿壓力出現問題的根本原因，是因為漿液在進行日常流動的過程中，沿著口徑較大的縫隙而流經到遠處，引發跑漿現象的發生，從而導致整個內部的注漿壓力出現了不足。在應對這一問題時，相關人員需要對鉆孔進行記錄上的檢查，并尋找是否存在較為明顯的通道或者裂縫，之后再觀察整個線路鋪設周邊是否存在著漿液出漏的情況。在進行應對與處理的過程中，可以在漿液中加入速凝劑，利用速凝劑本身所具備的特性來進行有效預防，而在整個注漿過程中，則是選用一注一停的節奏，這樣能夠極大程度上提高漿液的凝結效率，在短時間內對裂縫起到堵塞的作用，避免發生跑漿的現象。

5.3 既有線施工防護措施

在開展施工工作的過程中，有線施工具有極高的危險性，為了確保工作人員的生命健康不受影響，相關人員需要嚴格遵守標準開展作業，并根據實際情況進行安全防護措施的安裝，其內容如下所示：

（1）在施工準備階段，施工單位需要根據實際情況進行不同標志的安裝，并放置好防護欄桿，進行固定。

（2）派遣兩名防護人員，一名管理車站區域，一名管理施工區域，在可觀察環境較差的區域或者是站內施工階段，也要進行防護人員的派遣。

（3）在開展線路檢查的過程中，需要對其進行有效的保養與維護，在發現問題的第一時間開展消除與管理，并進行記錄。

（4）倘若出現了意外情況，則需要及時進行運行車輛的通知，并提前做好停車信號的釋放，避免列車的行駛安全受到不利影響。同時，還要對車站進行溝通交流，立即進行車輛的記錄，并及時對問題開展搶修工作，等到安全無誤后才能夠正常進行列車的放行。

（5）電纜設備與通信設備是路基施工中不可缺少的重要內容，在進行施工作業的過程中，施工人員需要盡可能避免對這類設備產生破壞或者干擾。

6 結語

綜上所述，地址雷達技術是鐵路路基探測過程中不可缺少的重要內容，能夠對當前路基下巖溶的實際情況以及狀態進行有效的數據采集與探測。在進行實際應用的過程中，相關內熱源需要根據實際情況進行注漿壓力的選擇，通過巖溶發育狀態的不同變化以及裂縫程度選用合理的手段進行控制，這樣不但能夠有效提高鐵路路基工程的施工質量，同時還能夠對國民的出行安全給予其足夠的保障。正因如此，施工單位在開展路基加固工作中，需要嚴格遵守相關標準，既要做好防護工作，同時也要及時進行數據的統計，并與相關部門進行溝通交流，在出現問題時能夠第一時間給出合理的解答方法，對促進我國鐵路行業與工程施工行業而言，有著極為重要的作用。