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既有铁路岩溶路基病害分析及处理

文档作者：王文峰文档来源：中铁济南工程技术有限公司		点击数：	更新时间： 2025年03月04日
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王文峰：既有铁路岩溶路基病害分析及处理 ·189·
既有铁路岩溶路基病害分析及处理
王文峰
(中铁济南工程技术有限公司，济南250022)
摘要：岩溶路基病害造成的岩溶塌陷和不均匀沉降对既有铁路的运行安全造成巨大的威胁，通
过辛泰铁路工程实例，分析既有铁路岩溶路基病害产生的原因；结合渗入性灌浆的原理来说明岩溶路
基处理的深度、宽度、注浆压力、注浆孔间距、注浆材料及注浆结束标准等，达到了根治路基病害的
目的。
关键词：岩溶；塌陷；注浆
中图分类号：TU457 文献标志码：B 文章编号：1003—8825(2012)06—0189—03
O 引言
岩溶塌陷作为一项重要的地质灾害⋯ ，一直受到
国家有关部门和学者的高度重视，近几年，随着铁路
行车速度以及载重的不断提高，岩溶路基病害对铁路
路基的稳定性影响越来越大。岩溶给包括铁路在内的
各类工程建筑造成的危害，主要是岩溶塌陷或不均匀
沉降。岩溶路基的病害可分为两大类：一是变形问
题，二是水害问题 。覆盖型岩溶地区的主要工程地
质问题是地面塌陷。塌陷是溶洞、覆盖土体、水
(气)所组成的综合体系，在自然和人为因素作用下
的结果。
岩溶地区的工程处理措施可采用回填、跨越、加
固等方法。其中在处理既有铁路岩溶路基病害时，宜
采用注浆加固 。本文针对辛泰铁路某段路基的岩溶
问题，分析其产生下沉的原因，采用灌浆方案进行治
理，达到了加固路基的目的。
1 工程概况
1．1 工程简介
辛泰铁路北起胶济铁路的临淄站，向西南经莱芜
东站折向西行，至津浦铁路泰安站。始建于1970年，
线路起于淄河二级台地的辛店，西南行进入山区，某
段路基2005年开始下沉，修筑了浆砌片石与混凝土
拱形骨架护坡。雨季过后，该段路基下沉严重，右侧
路肩出现贯穿该段路基的纵向裂缝，裂缝宽为2 em，
坡脚处骨架已外鼓破坏，线路几何尺寸难以保持，汛
期尤为明显；为保持线路轨面水平，工务部门被迫不
断抬道，现限速25 km／h，已严重危及行车安全。
收稿日期：2012—04一o4
作者简介：王文峰(198o一)，男，山东潍坊人。工程师，硕士，
主要从事地基处理、边坡、基坑工程方面的工作。
E—mail：W-W-F@ 163．corn。
1．2 地貌及地层岩性
该区宏观地貌单元为丘陵，地形起伏较大，线路
左侧为淄河，右侧为农田和山地，地面高程相差较大。
地表覆盖有第四系全新统人工填筑(Q m )素填土，主
要为路基填土，层厚o．60—2．60 m；其下为第四系全
新统冲洪积(Q )粉质粘土，褐黄色，软塑一硬
塑，含有少量小姜石及灰岩细角砾，粒径5—20 rain，
层厚7．40～12．70 m；岩溶化石灰岩(O )：弱风化，
青灰色，岩溶发育，勘探揭示最大厚度9．30 m。
1．3 气象水文条件
本区属温暖带大陆性季风气候，有明显的季风气
候特征，四季分明，春季干旱，夏季湿热少雨，秋季
秋高气爽，冬季寒冷少雪。地下水位埋藏较深，勘探
期间钻探深度范围内未揭露地下水。
2 路基变形的原因分析
根据物探、钻探资料分析，该段下伏石灰岩岩溶
十分发育，覆盖层中的土体松散，路基下沉的主要原
因是覆盖层土洞坍塌所致，土洞的形成主要受以下因
素的影响。
2．1 渗透潜蚀影响
在雨季，地表水将沿松软地层下渗，会带走微细
颗粒，破坏土体结构，同时降低土层强度。潜蚀作用
使洞、隙中的充填物被带走，首先在覆盖层底部岩溶
洞隙开口处形成土洞，随着水流的下渗，不断对土体
进行潜蚀作用，形成土洞，特别是当溶洞发育于基岩
面上的洼地型底部时，人渗水流于基岩面上汇集并流
向溶洞，还会对基岩面附近土层产生冲刷和掏蚀作用，
形成土洞。随着土洞不断向上扩展，洞壁失稳坍塌，周
而复始，造成路基土体失稳、地表开裂、下沉或塌陷。
2．2 负压吸蚀影响。。
当地下水下降至覆盖层底板以下时，岩溶空腔中
的水、气形成负压，对覆盖层土体产生吸力，使土体
万方数据
· 19O ·
路基工程
Subgrade Engineering 2012年第6期(总第165期)
向下迁移。同时负压还加剧了原来就存在的潜蚀作
用，加速了土体的破坏、土洞的形成与扩展。
2．3 列车动荷载影响
列车动荷载使处于极限平衡状态下的土洞顶部坍
塌，加剧了土洞的发展过程。如2004～2O05年胶济铁路
电气化改造期间部分货车分流到该线路，行车密度加大，
路基填土在火车频繁动荷载的作用下发生明显下沉。
3 处理方案
根据本工程的特点并结合以往的工程经验，经比
较，本次处理采用钻孑L渗入性灌浆进行处理以防路基
继续下沉；对路基边坡已损坏的护坡片石进行修复、
抹平；坡脚设置片石混凝土挡墙以收敛坡脚防止冲刷。
渗入性灌浆处理方法是采用钻机成孔后，下置注
浆管，在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入
孔隙和裂隙。灌浆的作用一是使浆液充填覆盖层中的
土洞，与松散土层形成固结体，增强土体的强度，同
时降低土层渗透性；二是对灰岩中的溶蚀裂隙、溶
孔、溶洞进行充填堵塞，切断地表水与地下水、孔隙
水与岩溶水之间的水力联系，达到阻断岩溶通道目
的，防止土体潜蚀的发生，从而防止地面塌陷。
3．1 处理深度与宽度
覆盖型岩溶钻孔深度应不小于土石界面以下5．0
rn，在土石界面5．0 m以下存在溶洞且顶板不满足稳
定要求时，钻孔深度应至溶洞底板以下2．0 In。注浆
宽度应至坡脚外5．0 in，见图1。
图1 注浆横断面示意(单位：n1)
3．2 注浆压力
灌浆压力越大浆液的扩散半径越大，高灌浆压力
还能使一些细微孔隙张开，有助于提高可灌性。但
是，当灌浆压力超过地层的压重和强度时，将有可能
导致地基的破坏。因此，一般都以不使地层结构破坏
或仅发生局部的少量的破坏，作为确定地基允许灌浆
压力的基本原则。覆盖层的灌浆压力计算式为
[P ]=卢· T+cKAh (1)
式中 [ ]为容许灌浆压力，MPa； 为注浆压力
系数，在1—3范围内选取，本工程取2；Y为覆盖层
重度，本工程取平均重度19．6 kN／m ；T为覆盖层厚
度，本工程取13 m；c为与灌浆次序有关的系数，本
工程取1；K为与灌注方式有关的系数，本工程自下
而上灌注取0．6；A为与地层性质有关的系数，一般
取0．5—1．5，结构疏松渗透性强时取小值，反之取大
值，本工程取1．0；h为地面至灌浆段深度，本工程
取13 rn。经计算，覆盖层灌浆容许压力为0．517 MPa。
结合其它工程经验，设计灌浆压力值暂定为0．5
MPa，灌浆压力经现场试验后再进行适当调整。
3．3 注浆孔间距
由于下部灰岩层岩溶发育存在不均一性，且发育
因素错综复杂，一般注浆孔采用均匀布置，已准确查
明的土洞和溶洞可加密布置。注浆孑L的孔距应根据加
固的目的和加固的地层地质特征确定，一般孔距为
3．0～10．0 m，本工程孔间距为5．0 rn，注浆孔设计是
沿路基横断面满布钻孔注浆，孑L距太密，注浆相互干
扰，浆液串孔严重，达不到应有的效果，钻探工作量
还会加大；钻孔过稀两孑L不会有效地搭接，造成注浆
空白区，并且可能遗漏土洞和开口溶洞。故施工时应
在现场进行灌浆试验以进一步确定注浆孔间距。
3．4 注浆材料
水泥选用普通硅酸盐水泥，强度不低于32．5级。
灌浆浆液应由稀至浓逐级变换，浆液水灰比可为
2．0，1．5，1．0，0．6四个比级，当吃浆率大于规定值
且随时间没有明显减少时，则宜提高浆液的浓度。施
工时根据现场实际情况及试验数据及时调整。
3．S 注浆结束标准
注浆段注浆压力达终注压力大于或等于0．3 MPa，
lO分钟持续注浆量不大于5 L／rain可结束注浆。
3．6 动态设计
钻孔注浆施工实行“探灌” 结合的信息化施工
原则，注浆孔应有不少于20％ 孔兼作探灌孔。钻孔
应该作岩芯鉴定并作好记录，并根据揭示的地下岩溶
形态调整注浆工艺。
3．7 施工注意事项
(1)由于本次施工是在既有线上进行，路肩及
坡脚处均有电缆，因此施工时应先探明电缆，挖出电
缆后进行妥善放置，并加强防护。
(2)对路基采用间歇注浆，注浆施工时应对线
路进行监测，基床鼓起、下沉或引起轨道几何尺寸变
化时，立即停止注浆，研究解决方案。
(3)施工时应加强两端及驻站的安全防护工作，
设备不得侵限。
(4)施工时应注意保护环境，防止浆液外流。
4 结语
(1)该工程于2009年竣工，至今已有近3年时
间，路基状况良好，列车运行正常。实践证明，压力
注浆整治覆盖型岩溶路基病害是一项质量可靠、造价
较低、工艺简单、受外界干扰小的施工技术。
(2)采用注浆方法整治岩溶路基塌陷，可以使浆
液充填土洞、溶洞及岩溶裂隙，增强土体的强度，同
时切断地表水与地下水、孔隙水与岩溶水之间的水力
万方数据
王文峰：既有铁路岩溶路基病害分析及处理 ·191·
联系，阻断岩溶通道，达到根治病害的目的。采用该
方法可以减小对既有铁路行车的干扰，造价相对较
低，且工期较短，具有较好的技术经济性。
参考文献：
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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页)
措施没有及时实施，导致该滑坡范围继续扩大并恶
化；第二次加固整治后，滑坡得到了有效控制，运营
两年来情况良好。
对于地势陡凹的路堑边坡，由于地表汇流的影
响，设计时应加强路堑边坡防护；施工过程中，应
加强配合施工工作，病害初期应采用较强的变更工
程措施，彻底根治，不留后患，以确保路基边坡的
稳定。
参考文献：
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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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