王 岩 秦利平 何金星

(1.中交第二公路工程局四公司，河南 洛阳 471013; 2.中国地质大学(武汉)工程学院，湖北 武汉 430074)

0 引言

山西中南部铁路通道，西起山西兴县瓦塘站，穿越吕梁山、太岳山、太行山、沂蒙山，途经山西、河南、山东3省12市，终点为山东省日照市，全长1 260 km，其中山西、河南、山东3省境内分别为579 km，255 km和426 km。该铁路设计标准为国铁Ⅰ级、双线电气化，时速120 km，货运能力2亿t/年，客车15对/日，项目总投资998亿元。为确保该铁路通道的安全和稳定，需要对穿越岩溶发育的地区进行灌浆处理[1]，在大面积施工前选择中交二公局山西中南部铁路通道ZNTJ-17标段 DK1003+555.0～DK1003+751.7段路基作为试验段，通过试验检测注浆处理施工设备、施工工艺的合理性、适用性以及泵浆压力、注浆流量、入岩深度的判断、注浆速度等参数，得出岩溶注浆的施工工艺以及技术参数，为后续的大面积施工提供指导。

1 试验段工程概况

本区地层岩性及地质构造为:①粉质粘土:黄褐色，软塑局部硬塑，土质不均，含少量植物根系和少量铁锰氧化物，局部夹少量石灰岩碎块，层厚0.4 m～3.2 m。②-1石灰岩:浅灰色、青灰色，强风化，节理裂隙发育，岩芯呈短柱状及碎块状，节理裂隙发育，有漏水现象，溶孔溶蚀现象发育，层厚2.6 m～12 m。②-2石灰岩:青灰色、浅灰色，弱风化，岩芯呈柱状，节理裂隙发育，溶孔溶蚀现象发育，揭示厚度1.9 m～13.4 m。②-3溶洞:勘探深度内44孔揭示有溶洞，溶洞厚度0.5 m～2.9 m不等，溶洞大部分充填少量粘性土及石灰岩碎屑，漏水严重。②-4石灰岩:浅灰色，弱风化，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状。根据勘探孔揭示，区内覆盖层厚度为0.4 m～3.2 m，部分地段附近有基岩出露，DK1003+565 ～DK1003+715段平均岩溶率9.3%，DK1003+715～DK1003+755段平均岩溶率2.18%，岩溶发育强烈，地下水位埋深小于可溶岩顶板埋深，综合评价该段场地为较不稳定区。

在 DK1003+555.0～DK1003+751.7段路基在铺垫前，对其地层采用高压注水泥浆灌浆处理:处理深度0.4 m～9 m，钻孔直径为110 mm，灌浆孔孔深8 m～10 m左右，其中DK1003+565～DK1003+715段纵向间距5 m，排距5 m，正方形布置;DK1003+715～DK1003+755纵向间距15 m，竖向间距5 m，平行四边形布置灌浆孔孔距5 m，平面布置如图1所示。根据先导勘探孔揭示岩溶发育情况，一般加固深度为岩土界面以下5 m，即孔深钻入基岩不小于5 m，若无土层覆盖层，则加固至基床以下8 m;若施工过程中遇溶洞，应至溶洞底板以下2.0 m，注浆套管嵌入基岩0.5 m，用水泥砂浆与基岩固结成一体。

2 灌浆效果评估

根据工作目的及要求，选用高密度电法和单孔声波法对灌浆效果进行综合检测，根据灌浆后的视电阻率分布情况和超声波速，综合判定灌浆效果[2]。

2.1 工作原理

2.1.1 高密度电法[3-5]

高密度电阻率法探测是在被探测体表层通过供电电极向地下供入直流电，形成人工电场，然后利用测量电极通过仪器观测其电场分布情况，研究不同异常体所引起的地下电场变化。在理想条件下，将被探测体视为均质体，其电阻率在垂直方向和水平方向变化不大，电场分布均匀;当被探测体存在异常体时，均质体会发生改变，致使电场分布发生变化，反映在异常体位置上所测电阻率发生变化。由此根据灌浆前后所测视电阻率的变化大小及曲线形态，结合相关资料，推断异常的性质、部位和埋深。

2.1.2 声波测试[6]

声波测试采用单发双收装置，两接收换能器间隔20 cm，测点间距20 cm，工作原理见图2。由发射换能器发射的超声波，经水耦合沿孔壁最佳路径传播，先后到达两接收换能器，通过仪器分别读取两接收换能器接收到的超声波到达时间T1，T2，计算出声波时差Δt及波速Vp。

2.2 测线布置及设备参数

工区测线布置为根据灌浆孔的分布和地形的起伏情况，垂直或平行路基方向布置测线。高密度电法和声波法探测测线共完成3条测线，长度360 m，详见表1。

高密度电法探测采用WDJD-3型多功能数字直流激电仪，仪器编号为110801，仪器设备工作时检验合格。在野外工作时，采用200 V恒压供电，保证底部数据的可靠性，点距2 m，采用15层扫描，最大有效探测深度大于12 m，满足探测要求。声波测试采用RS-ST01C非金属声波检测仪，50 m单发双收探头，测试点距0.2 m。

表1 DK1003+555.0～DK1003+751.7高密度电法探测实测测线表

2.3 效果分析

根据所选的三条测线，高密度电法检测成果如图3～图5所示，超声波灌浆效果检测成果见表2。

表2 灌浆效果检测成果表

1剖面:该剖面72 m垂直交于DK1003+600中心线处，从反演后的电阻率剖面(如图3所示)可以看出:本区线路方向基岩面有一定起伏变化，浅部3.5 m以内电阻率在5 Ω·m～20 Ω·m间，大部分集中在10 Ω·m～20 Ω·m，沿水平方向变化较小且分布均匀。自然地面以下3.5 m～12.0 m左右处有一高阻区域，范围在30 Ω·m～150 Ω·m，电阻率有较大增加，说明注浆结果反映清晰;该剖面处灌浆段的超声波测孔的平均波速为3 100 m/s，灌浆区域效果比较良好。

2剖面:该剖面60 m垂直交于DK1003+650中心线处，从反演后的电阻率剖面(如图4所示)可以看出:本区线路方向基岩面有一定起伏变化，浅部4.0 m以内电阻率在5 Ω·m～25 Ω·m间，大部分集中在10 Ω·m～20 Ω·m，沿水平方向变化较小且分布均匀。自然地面以下4.0 m～12.0 m左右处有一高阻区域，范围在30 Ω·m～250 Ω·m，电阻率有很大增加，说明注浆结果反映清晰;该剖面处的灌浆段超声波测孔的平均波速为3 200 m/s，灌浆区域效果较为良好。

3剖面:该剖面56 m垂直交于DK1003+730中心线处，从反演后的电阻率剖面(如图5所示)可以看出:本区线路方向基岩面有一定起伏变化，浅部4.0 m以内电阻率在5 Ω·m～25 Ω·m间，大部分集中在10 Ω·m～20 Ω·m，沿水平方向变化较小且分布均匀。自然地面以下4.0 m～12.0 m左右处有一高阻区域，范围在30 Ω·m～300 Ω·m，电阻率有很大增加，说明注浆结果反映清晰;该剖面处的灌浆段超声波测孔的平均波速为3 000 m/s，灌浆区域效果相对良好。

3 结语

在山西中南部铁路通道岩溶段路基试验段DK1003+555.0～DK1003+751.7施工中采用岩溶灌浆施工技术，由高密度电法和超声波测试以及雷达数据分析显示，溶蚀、空洞、裂隙、不均匀体均得到较好的充填，采用的注浆措施可行、灌浆效果比较明显，可以在山西中南部铁路通道岩溶地段推广运用。

[1] 孟祥慧.浅析铁路路基岩溶注浆施工技术[J].科技创新导报，2012(1):110.

[2] 盛智平，刘庆丰，郑文军.武广客运专线岩溶注浆效果分析[J].路基工程，2007，132(3):135-136.

[3] 马小林，李杭兵，姜振宁，等.高密度电法在山西某煤矿采空区探测中的应用[J].内蒙古科技与经济，2011，248(22):97-98.

[4] 蔡晶晶，阎长虹，王 宁.高密度电法在地铁岩溶勘察中的应用[J].工程地质学报，2011，19(6):935-940.

[5] 王喜迁，孙国明，张 浩，等.高密度电法在岩溶探测中的应用[J].煤田地质与勘探，2011，139(5):72-75.

[6] 黄玉鹏，张 琳.声波技术在岩溶地区勘察中的运用[J].西部探矿工程，2010(7):139-140.