铁路路基岩溶病害的探测与处理

曾水生

中国铁路昆明局集团公司工电检测所 云南昆明 650011

作为人类学者长期所要研究的重要内容，岩溶地质的存在无疑是十分重要的，且本身具有极高的应用价值与现实意义。当前，随着我国综合实力的不断提升，人们对于岩溶地质的发育状态以及所具备的形态特征的了解也越发深入，从特性上来讲，处于路基下方的岩溶是具备隐蔽性的，并且在某种特定环境与条件的影响下，岩溶还会出现再次发育的可能。对于铁路工程施工而言，在竣工后，受到岩溶病害的影响，很容易会导致路基发生坍塌现象，导致轨枕出现悬空，因而对列车的行驶状态以及人员的安全造成较为不利的影响。

本文选用某地区所开展的铁路工程施工，该铁路工程是以双线工程为主，并坐落在岩溶区域，在进行线路设计的过程中，为了满足该地区的人员交通需求以及发展需要，将200km/h作为铁路时速。由于受到地形层面的限制，在进行工程设计的过程中，靠近峰林的一边是采用了路堑形式，且周边坐落着落水洞以及具有溶蚀性的洼地，在堑顶部分所具备的植被相对茂密，因而需要将这些内容全部考虑进去，以此来确保方案能够顺利开展。在道床的设计上，则是以级配碎石为主，并在中层部分选用白云质灰岩，该类物质在应用到工程后，表面会呈现出不同面积的紫红色。此外，受到该地区降雨量的影响，整个地区的年均降雨量达到1300mm左右，雨量充沛的同时，降雨周期相对集中，因而能够满足地下水的补给需求。

2.1 探测方法

在对岩溶开展探测工作的过程中，一般是选用雷达的手段开展相应的工作，以此来满足铁路路基建设的各方面需求。施工单位需要先了解到当前路基下层岩溶的发育状态以及程度，并对其风险性进行相应的预估，当岩溶本身并不会对车辆行驶产生不利影响时，才能够开展后续的管理工作。与其他技术相比，地址雷达探测技术能够带来更为直观的感受，并且在方法应用上十分简洁，且准确率相对较高，不会对周边环境以及工程应用造成不利的影响，是性价比最高的物理探测手段。通过对该技术的应用，施工人员能够对当前溶洞内部的实际分布情况，所涉及的影响范围，连通情况有一个较为高效且精细地掌握[1]。

2.2 仪器设备和数据采集

为了确保现场探测工作能够顺利开展，在本次工程施工中则是选用了具有低频性的探测雷达系统，该系统在天线频率上是以100MHz为基础开展相应的探测工作，并且在数据采集方面所涉及到的应用时间在400s内，能够实现64次的次数叠加。在开展相应探测工作的过程中，为了确保数据采集质量不受影响，则是以轨枕距离来完成测量工作，轨距为60cm，则测点所具备的距离也要满足60cm的数值，在进行测线布置的过程中，需要确保测线与铁轨呈现出平行的状态，以此来满足后续的数据计算需求。为了确保整个工程能够顺利开展，在进行地质雷达探测内容的设计过程中，一共设计了8个剖面用来完成相应的探测工作，不同剖面的布置位置不同，根据现场情况分别安放在侧沟的外部、上行线道、枕木以及道心，从而来满足本次工程的测量建设需求。

2.3 探测结果

施工单位在完成雷达探测工作后，根据所获得的数据资料进行了最终的信息判断，发现，在上下行路基结构之中，存在着处于发育状态的岩溶，而在里程范围内则是存在着相应的岩溶通道，并且在整个工程区域内存在着三处不同位置的溶洞，在进行工程加固与处理的过程中，则要对这一部分开展相应的应对措施，以此来避免车辆在形势过程中，自身的安全系数因为岩溶的存在而受到不利影响[2]。

岩溶塌陷是道路工程施工中较为重视的病害问题，一旦出现这一情况，不但会导致道路整体质量受到不利影响，还会严重威胁到国民的生命健康安全。从本质上，岩溶塌陷现象的存在是因为原本处于发育状态的岩溶自身所承受的应力状态发生了变化，本该处于正常状态的岩土体自身结构受到了影响，这才诱发了岩溶塌落的情况。通常情况下，导致岩溶塌陷的原因有很多，或者说，在多种不同因素的共同作用下，引发了岩溶塌陷，而从重要因素上进行分析，在本文所提到的工程施工基础上，可以将主要因素归结到两方面：

（1）溶蚀因素。上述提到，本次工程在进行道床检测时，所涉及地质材料是白云质石灰岩，从物质角度上分析，这类石灰岩本身属于碳酸岩石系列的一种，因而本身具有极高的溶解性，在雨量充沛且集中的施工地区，频繁的降雨会导致岩石节理的发育状态受到不利影响，在潜移默化中不断渗透，利用石灰岩的溶解性离开缩短顶板的整体厚度，使其自身所具备的完整性大幅度下降，进而引发塌陷情况的出现；

（2）振动因素。本次工程中所涉及的岩石内容无论是节理还是裂隙本身都是具备一定发育性的，由于是铁路工程施工，车辆本身的特性会导致铁路长时间处于一种高频率的荷载状态，在这一作用下，岩体的应力发生变化，不断形成全新的裂缝，同时也会对原本就存在的裂缝造成扩张处理，导致整体岩石的应用质量大幅度下降，这样不但会使得原本处于稳定状态的顶板结构无法达到预期标准，在相应的荷载力上也会受到一定程度的影响，而当荷载力的数值与抵抗力数值存在较大差异后，顶板结构便会出现塌陷现象[3]。由此可见，振动因素的存在是引起岩溶塌陷的重要因素之一。

由于岩溶塌陷会对车辆的行驶质量以及人员的生命安全造成较为不利的影响，因而施工单位需要加强对岩溶病害的整治工作，提高路基的稳定性与最终质量，确保列车在运行过程中，整体工作不会受到不利影响。在这一过程中，施工单位需要通过开展相应的处理手段与预防措施，来实现路基结构的加固，从而来满足后续工程的应用需求。当前，我国在这方面最常用的措施相对较多，比如说填碎石法、桩基固定法以及锚杆固定法，这三种方法能够对铁路路基起到积极有效的加固作用[4]。而在对岩溶水物质开展防治处理的过程中，为了提高整体效率与防治质量，应当根据实际情况选用不同类型的方法与手段，既要考虑到周边地区的施工内容与要求，不能够对车辆行驶产生较为明显的干扰与影响，同时还要对溶洞开展填充工作，在这一过程中，可以选用压力注浆的方式方法，通过合理的手段降低岩溶的发育效率，以此来确保铁路路基的整体质量能够得到有效保障与提升。

4.1 注浆孔布置

在进行注浆孔的布置过程中，施工单位需要根据实际情况开展内容的调整，比如说在进行线路布置的过程中，便要将整体防线放在上行线上，并沿着路肩来开展布置工作，这一过程中，钻孔要和水平面构成不同角度的斜孔，内容严格遵守相关标准，且孔径需要符合角度空的应用质量，从而来确保后续工作能够顺利开展。而在角度孔的格式方面，则是要根据工程需要进行隔离的划分，采用6+6+4的个数标准完成后续的布置工作。

4.2 注浆配合比及压力

在进行水泥注浆的过程中，施工单位需要先对水泥的整体质量进行相应的分析，在本次工程之中，为了满足方案所设计的标准需求，则是选用P.042.5水泥，该类水泥属于硅酸盐水泥，能够满足铁路工程需求。后续开展水泥灰比的工作应用时，则是根据实际情况设定了不同类型的比值，以此来确保在进行加固工作的过程中，水泥能够更好地灌注到溶洞之中，确保其后续工作能够顺利开展。在这一过程中，施工人员需要严格遵守配合比的基本原则，先是浅浆为主，之后再选用浓浆，结合现场实际情况完成对水泥水灰比的有效调整，这样不但能够有效提高工程质量的控制水平，确保最终的注浆效果能够满足于其标准，同时还能够对注浆质量带来积极有效的影响。由于注浆压力会随着施工变化而出现上升，当其处于高速上升的状态时，施工人员需要及时开展回浆工作，从而来确保线路不会因压力影响而出现抬起的情况，注浆管也不会因为这一变化而受到爆裂的影响。

4.3 注浆结束标准

通常情况下，施工人员在进行注浆工作时，需要根据实际情况进行判断，当其满足技术结束后，才能够确认注浆工作顺利完成，详细标准如下所示：

（1）当注浆孔所具备的压力数值处于1.0MPa左右时，且孔洞在吸浆量上不超过40L/min，时间维持在半个小时，那么便可以结束注浆工作。

（2）孔洞的冒浆点超出了注浆范围，且范围达到了3到5米区间时，可以结束注浆工作。

（3）注浆孔的进浆量呈现大幅度下降，且单孔所具备的注浆量能够满足其平均数值的2倍左右，也可以结束注浆工作。

（4）倘若发现已经满足相关要求，施工人员对孔阀进行关闭，并确保孔洞内部所存在的注浆压力不会发生改变，当达到固定时间后打开孔阀，发现没有出现泛浆的情况，便可以技术注浆工作。

如果施工单位在进行注浆结束后发现没有达到相关标准，那么需要对整个孔内空间进行清洗，重新开展注浆工作。

4.4 注浆效果检测

一般来讲，对注浆效果进行检测的时间是要在注浆完成后的第七天，利用地址雷达技术的应用对整个区域进行探测，倘若发现了孔洞或者裂缝的存在，则需要再次对其开展注浆工作，以此来确保铁路路基的整体质量不会受到较为严重的影响。

5.1 施工工艺

在进行注浆加固施工的过程中，施工人员需要严格遵守相关工艺流程，根据实际情况进行内容上的管理。除了要做好施工准备以及注浆内容外，还要在注浆结束后进行封口处理，并对所用到的设备进行清洗，以此来确保施工场地能够恢复到正常状态。在这一过程中，施工单位需要根据实际情况进行钻头的选用，在钻孔前还要结合地质情况以及方案要求选用符合要求的角度，对钻机进行有效的固定处理，从而来确保铁路行车的出行质量能够得到有效保障。在注浆工作时，施工人员还要对所涉及到的注浆变化量以及压力情况进行有效记录，倘若出现压力增大的情况，则要第一时间进行回浆处理，并对原因进行分析，等到确认无误后才能够继续开展相应的注浆工作，通过这一措施，能够有效降低线路抬道的情况发生。

5.2 防止注浆压力不足或跑浆的措施

正常来讲，导致注浆压力出现问题的根本原因，是因为浆液在进行日常流动的过程中，沿着口径较大的缝隙而流经到远处，引发跑浆现象的发生，从而导致整个内部的注浆压力出现了不足。在应对这一问题时，相关人员需要对钻孔进行记录上的检查，并寻找是否存在较为明显的通道或者裂缝，之后再观察整个线路铺设周边是否存在着浆液出漏的情况。在进行应对与处理的过程中，可以在浆液中加入速凝剂，利用速凝剂本身所具备的特性来进行有效预防，而在整个注浆过程中，则是选用一注一停的节奏，这样能够极大程度上提高浆液的凝结效率，在短时间内对裂缝起到堵塞的作用，避免发生跑浆的现象。

5.3 既有线施工防护措施

在开展施工工作的过程中，有线施工具有极高的危险性，为了确保工作人员的生命健康不受影响，相关人员需要严格遵守标准开展作业，并根据实际情况进行安全防护措施的安装，其内容如下所示：

（1）在施工准备阶段，施工单位需要根据实际情况进行不同标志的安装，并放置好防护栏杆，进行固定。

（2）派遣两名防护人员，一名管理车站区域，一名管理施工区域，在可观察环境较差的区域或者是站内施工阶段，也要进行防护人员的派遣。

（3）在开展线路检查的过程中，需要对其进行有效的保养与维护，在发现问题的第一时间开展消除与管理，并进行记录。

（4）倘若出现了意外情况，则需要及时进行运行车辆的通知，并提前做好停车信号的释放，避免列车的行驶安全受到不利影响。同时，还要对车站进行沟通交流，立即进行车辆的记录，并及时对问题开展抢修工作，等到安全无误后才能够正常进行列车的放行。

（5）电缆设备与通信设备是路基施工中不可缺少的重要内容，在进行施工作业的过程中，施工人员需要尽可能避免对这类设备产生破坏或者干扰。

综上所述，地址雷达技术是铁路路基探测过程中不可缺少的重要内容，能够对当前路基下岩溶的实际情况以及状态进行有效的数据采集与探测。在进行实际应用的过程中，相关内热源需要根据实际情况进行注浆压力的选择，通过岩溶发育状态的不同变化以及裂缝程度选用合理的手段进行控制，这样不但能够有效提高铁路路基工程的施工质量，同时还能够对国民的出行安全给予其足够的保障。正因如此，施工单位在开展路基加固工作中，需要严格遵守相关标准，既要做好防护工作，同时也要及时进行数据的统计，并与相关部门进行沟通交流，在出现问题时能够第一时间给出合理的解答方法，对促进我国铁路行业与工程施工行业而言，有着极为重要的作用。

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