覆盖型岩溶路堤的注浆结构的制作方法

本实用新型涉及注浆工艺技术领域，特别是涉及一种覆盖型岩溶路堤的注浆结构。

背景技术：

覆盖型岩溶可溶岩被第四系松散堆积物覆盖，覆盖层薄，厚度一般小于30m，路基承载能力低。在既有铁路线通车运营中，覆盖型岩溶路基在列车荷载以及附加荷载的作用下会导致岩溶塌陷，给铁路安全带来很大的威胁。

覆盖型岩溶覆盖层由粉质黏土和砂土组成的二元结构，溶洞无充填物，灰岩裂隙发育，侵蚀基准面的起伏，使得地下水在裂缝中流动，对可溶岩的溶蚀作用增强，岩溶顶板不稳定，上层顶板容易被溶蚀洞穿。地表水和地下水沿基岩的孔隙、裂隙和层面由高水头向低水头渗流，不断溶蚀碳酸岩形成溶洞溶槽，形成溶蚀裂隙通道，与此同时，也对上层的砂层和黏土层进行潜蚀，导致上覆土层被搬运、掏空，从而在上层路基基底下土层中形成空洞、土洞，进而加剧该地质模型的土一岩交界面处岩溶及土洞发育。溶洞中会被潜蚀的上层砂层和黏土层等松散物充填，强度很低，在列车动荷载的作用下会引起铁路路基下沉、塌陷。因此必须对此类岩溶进行处理，以达到路基设计的承载力要求。

传统的路堤岩溶注浆一般采用花管注浆形成隔离层以阻止岩溶继续溶蚀发育，由于注浆过程中无法控制浆液在地下的扩散方向，浆液难以控制，导致跑浆冒浆严重，对既有铁路线影响较大；或者是如果地下存在岩溶溶腔，浆液无法进入岩溶溶腔，注浆效果不好，尚且由于本线段路基覆盖型岩溶上覆土层已被大量溶蚀和掏空，空洞、土洞及裂隙较多，由此引发路基面沉降、塌陷。

技术实现要素：

本实用新型针对既有铁路线路基位于覆盖型岩溶发育地段提供一种覆盖型岩溶路堤的注浆结构，用以解决岩溶溶蚀引发路基不均匀沉降、失稳、塌陷等地质灾害问题，为既有铁路线的正常运营提供安全的环境。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种覆盖型岩溶路堤的注浆结构，包括路堤路基、布置于路堤路基底部两侧边坡坡脚的先导孔、布置于路堤路基上部两侧路肩的注浆孔，所述路堤路基的基底有岩溶溶腔，所述先导孔设置在岩溶溶腔的周围，所述注浆孔直接深入岩溶溶腔。

作为优选，所述路堤1路基表面为双线或站场路基，所述路堤路基自上而下依次包括黏土层9、砂层10、灰岩15组成的三元结构。

作为优选，所述先导孔之间的间距6m，钻入灰岩深度为5～8m。

作为优选，所述先导孔注浆孔在灰岩表平面成梅花孔交错布置，间距为5～6m。

作为优选，所述注浆孔内安装有钢套管，所述钢套管通过连接法兰盘与注浆管直接相连，所述注浆管另一端与注浆机16相连接。

作为优选，所述注浆孔包括注浆直孔和注浆斜孔，注浆直孔与注浆斜孔穿插布置。

作为优选，所述注浆直孔与注浆斜孔之间的路肩平面间距为3m，注浆直孔与注浆斜孔钻入灰岩深度为5～8m。

作为优选，所述注浆斜孔设置在灰岩面以下至第一层溶洞部位。

作为优选，所述钢套管与注浆孔密贴无空隙，钢套管下部进入岩溶溶腔，上部露出地表10～12cm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型是模拟岩溶发育的逆过程，能经济高效阻止岩溶进一步发育，填充岩溶发育已形成的薄弱环节，确保既有铁路的地基安全。

2、本实用新型通过设置先导孔并作为钻探验证孔(即采用“探灌结合”的方式)，进行更为准确分析该区域岩溶情况，从而确定最佳的注浆孔的注浆方案。

3、本实用新型通过注浆直孔、注浆斜孔注浆并结合钢套管将浆液直接输送至岩溶区域，注浆更具有针对性，可以减少浆液流量和压力损耗，注浆效果显著，通过压力注浆充填岩溶溶腔，通过压力返浆充填上覆土层土洞及裂隙，有效填充了溶腔内的孔隙及先前被潜蚀和冲刷的空洞、土洞及裂隙，封堵了岩溶进一步发育的通道。

4、本实用新型采用有压注浆和压力返浆充填的方案降低了路基土的压缩性，有效提高了地层抗渗性能，封闭了地下水潜蚀作用，消除了路基产生不均匀沉降及塌陷的地质条件。

附图说明

图1为本实用新型覆盖型岩溶路基加固横断面示意图；

图2为本实用新型实施例中路基面先导孔和注浆孔平面布置示意图；

图3为本实用新型实施例中灰岩表平面先导孔和注浆孔布置示意图；

图中所示：1、路堤路基；2、边坡坡脚；3、先导孔；4、路肩；5、注浆直孔；6、注浆斜孔；7、岩溶溶腔；8、裂隙通道；9、黏土层；10、砂层；11、线路中心线；12、钢套管；13、土洞；14、土一岩交界面；15、灰岩；16、注浆机；17、连接法兰盘；18、注浆管。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种覆盖型岩溶路堤的注浆结构，包括路堤路基1、布置于路堤路基1底部两侧边坡坡脚2的先导孔3、布置于路堤路基1上部两侧路肩4的注浆孔，其中，所述路堤路基为由黏土层9、砂层10、灰岩15自上而下组成的三元结构，所述路堤路基1的基底有面积较大的岩溶溶腔7，所述先导孔3设置在岩溶溶腔7的周围，所述注浆孔直接深入岩溶溶腔7，所述注浆孔内安装有钢套管12，所述钢套管12通过连接法兰盘17与注浆管18直接相连，所述注浆管18另一端与注浆机16相连接。

本实用新型的施工过程如下：

步骤1，

通过工程物探确定岩溶区域范围、深度及岩溶形态，作为确定先导孔3的布置范围、间距和深度的基础。

步骤2，

根据工程物探所确定的岩溶区域范围、深度及岩溶形态来确定先导孔3布置范围、间距和深度。采用“探灌结合”的方式进行，设置先导孔3并作为钻探验证孔。

如图2至3所示，在既有双线铁路岩溶区域范围路堤路基1两侧边坡坡脚2各设一排先导孔3、间距6m。对每个所述先导孔3按勘察标准实施钻孔成孔工艺，钻入基岩(灰岩)15深度为5～8m。通过工程钻探及勘察要求提取岩芯试样并编制柱状图，通过室内试验，提供岩土物理力学性质，探查岩溶发育情况，为路基稳定性评价和岩溶溶腔7危险性分析提供参数。

步骤3，

根据采集的岩芯形态数据确定地质地貌及岩溶的形态，确定注浆孔钻孔工艺及注浆方案，主要包括注浆范围、参数和工艺。

作为本实施例的优选，对先导孔3的钻孔实施注浆，注浆完成后在路基两侧形成隔离结构，该结构一方面起到加固路基效果，另一方面在后续注浆孔注浆工艺中可起到阻止浆液逃逸的效果。

步骤4，

根据探测的岩溶形态进行注浆孔布置及钻孔：如图1至2所示，在岩溶加固区域路堤两侧路肩4上进行注浆孔布置及钻孔成孔。

作为本实施例的优选，根据岩溶形态确定灰岩15表面平面范围内注浆孔的布置间距，为5～6m，如图3所示，注浆孔、先导孔在灰岩15表平面成梅花孔交错布置。

作为本实施例的优选，所述注浆孔包括注浆直孔5和注浆斜孔6，如图3所示，注浆直孔5与注浆斜孔6穿插布置，注浆直孔5与注浆斜孔6之间的路肩地表平面间距为3m，注浆孔(包括注浆直孔5和注浆斜孔6)钻入灰岩15深度为5～8m，如遇岩溶，则孔深应下至溶洞底板。所述的注浆斜孔6是在两侧路肩4钻斜孔至路基基底岩溶裂隙发育带，既有路基注浆斜孔6注浆更具针对性，斜孔设计要素应包括倾向、倾角、孔深，可根据岩溶溶腔所在区域、路堤宽度、路堤高度、覆盖层厚度确定斜孔的倾向、倾角、孔深。孔深应满足在灰岩15面以下至第一层溶洞部位，钻入灰岩15面垂直深度不小于5m。

步骤5，

注浆孔内钢套管12安装：在注浆孔钻孔过程中实施钢套管全孔跟进安装，所述钢套管与地层密贴无空隙，孔口有扰动深度范围内灌水泥砂浆使得钢套管12与地层之间密实无缝隙。钢套管12下部进入岩溶溶腔，上部露出地表10～12cm。为了便于钢套管12的回收和利用，预先在钢套管12的外侧刷有油性液体。

作为本实施例的优选，所述钢套管12，一方面使得钻探成孔，另一方面在注浆过程中以便于浆液压力通过钢套管12直接传递至岩溶溶腔7区域，降低了浆液压力和浆液流量损耗，有效解决了直接采用注浆管注浆浆液难以控制，注浆量较大的难题，避免了地面裂缝冒浆和隆起现象，同时在注浆过程中能较好控制浆液在地下的扩散方向，对既有铁路线影响较小。

步骤6，

注浆孔有压注浆：将注浆管18一端连接注浆机16，另一端与钢套管12通过连接法兰盘17紧密连接，进行注浆，有压浆液通过钢套管12直接输送至岩溶溶腔7区域，充填和胶结地层内的岩溶溶腔7、溶蚀裂隙通道8及土一岩交界面14附近的潜蚀土洞13和空隙。有压浆液填充完岩溶溶腔、空洞后通过压力返浆沿溶蚀裂隙通道8等薄弱环节对土洞13、空隙、裂缝进行填充，有压浆液将不断从下往上渗透填充上层黏土层9和砂层10中先前被潜蚀和冲刷的土洞13及裂隙，直到填满所有的空洞、土洞13及裂隙，从而封堵岩溶进一步发育的通道，消除了路基产生不均匀沉降及塌陷的地质条件。

注浆过程若遇空的岩溶通道、较大溶洞和裂隙处，视具体情况先灌注粉煤灰或中粗砂对溶蚀腔体进行充填，直至溶洞充填后再采用水泥浆液或双液注浆，全充填溶洞一般采用单液注浆。注浆压力一般采用0.3MPa，岩土界面附近逐步加大至0.3～0.8MPa，一般注浆压力不超过1MPa。注浆压力视注浆方法、注浆段深度和地下水位而定，并针对注浆过程中出现的情况随时调整压力。

步骤7，

当注浆压力达到终止注浆压力时，即当压力超过1～1.5Mpa，浆液难以注入时，可视为注浆完成，退出注浆管18，注浆结束后及时用水泥砂浆封孔至孔口。

本实用新型注浆结构通过先导孔3和注浆孔(包括注浆直孔5和注浆斜孔6)注浆和压力返浆充填了岩溶溶腔7及上覆土层溶蚀土洞及裂隙，提高了路基土的渗透性，有效提高了地层抗渗性能，封闭了地下水的潜蚀作用，消除了路基产生不均匀沉降及塌陷的地质条件，为铁路正常安全运营提供了保障。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。