一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法与流程

本发明涉及高速铁路路基施工技术领域，尤其涉及一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法。

背景技术：

高速铁路的建设是经济快速发展和大幅度提高铁路运输能力的需要，是一个国家发达与否的重要标志之一，世界上发达国家如日本、法国、德国在十九世纪已经建成了相对比较高效美观的高铁网，对于高铁沿线的经济发展和城镇化建设拉动作用尤为明显。我国从十九世纪九十年代开始研究高速铁路技术，2004年开始大规模修建并陆续开通，到目前我国已建成通车的高速铁路运营里程将近3.5万公里。在高速铁路的设计中，专业细节设计决定着铁路运营的稳定性及安全性，尤其在高铁路基设计中毫米级沉降控制要求是高铁设计中的重中之重。

我国幅员辽阔，不同地区地质条件各异，在西南山区及广西一带分布有大量的石灰岩、白云岩等可溶岩，在此类区域修建高铁工程中容易出现地基的塌陷和危岩入侵等。

某铁路为我国国内350km/h的无砟轨道干线高速铁路，技术标准高，该段工程以路基挖方通过，中心挖方约5米，右侧最高边坡达20米，工程范围地层表覆为第四系全新统坡残积层粉质黏土，覆盖层较薄，小于3m，下覆二叠系下统阳新组灰岩，地下水类型为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水，埋深3m～7.8m，岩溶中等发育。右侧自然坡面存在一定的裸露灰岩，存在落石的可能性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法，能够确保高速铁路在岩溶地区挖方路基的施工质量，保证路基挖方边坡施工及运营的可靠性，保证路基的稳定和路基工后沉降的合格，保证路基不产生塌陷和落石等病害。

为实现上述目的，本发明的一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法的具体技术方案为：

一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，通过物理勘探、钻探手段确定岩溶发育程度；

步骤二，原地面清表、土石方开挖、爆破；

步骤三，边坡清理、防护；

步骤四，设置防异物入侵防护网；

步骤五，岩溶地基加固；

步骤六，岩溶地基加固检测合格后施工其上的无砟轨道结构。

本发明的一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法的优点在于：

1)采取合理可靠的地基处理和边坡防护工程既能满足工后沉降控制要求又能满足高速铁路运营安全要求；

2)能够针对地质条件较差的岩溶发育地区，通过岩溶处理、落石整治及边坡防护等综合处置措施，以满足高铁工后沉降、边坡稳定及后期铁路运营安全；

3)能够达到确保高速铁路在岩溶地区挖方路基的施工质量，保证路基挖方边坡施工及运营的可靠性，保证路基的稳定和路基工后沉降的合格，保证路基不产生塌陷和落石等病害的有益效果；

4)主要解决高速铁路在岩溶地区修建挖方路基时，岩溶路基的发育程度确定、路基的基底清表、土石方开挖爆破、边坡清理防护、防异物入侵防护网的设置及岩溶地基整治等一系列技术问题；

5)施工方法同时也可用于高速公路、对工后沉降要求比较高的普速铁路岩溶路基挖方段施工，按照以上方式施工可确保高速铁路岩溶地区挖方路基的施工质量，保证路基挖方边坡的稳定、美观，保证路基工后沉降的合格及运营过程中异物入侵的风险，保证路基不产生岩溶塌陷等病害的岩溶地段挖方路基的施工方法。

附图说明

图1为本发明的岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法示意图；

图2为本发明的岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法流程图。

图中：1、自然地面线；2、喷混植生护坡；3、喷播植草护坡；4、土层；5、灰岩层；6、防异物入侵防护网；7、土层岩层分界线；8、岩溶地基加固区。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法做进一步详细的描述。

如图1所示，其示为本发明的一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法，包括以下步骤：

s1，通过物理勘探、钻探等手段确定岩溶发育程度；

s2，原地面清表、土石方开挖、爆破；

s3，边坡清理、防护；

s4，设置防异物入侵防护网；

s5，岩溶地基加固；

s6，岩溶地基加固检测合格后施工其上的无砟轨道结构。

具体来说，步骤一s1，步骤一，通过物理勘探、钻探等手段确定岩溶发育程度。

在高速铁路外业定测阶段，通过工程地质调绘、物理勘察、钻探、原位或室内试验等综合手段对线路所经地区的地质条件进行详细探明，按照《铁路工程地质勘察规范》、《岩土工程勘察规范》等相关规范要求进行布设物探测线及钻探孔，勘探范围采用机械岩芯钻机、全站仪、超声波测试仪并配合室内试验设备进行综合勘探，从而判定工程所在区域的岩溶发育程度。

其中，具体的工艺流程为：

(1)工程地质调绘：

根据地形地貌和地质条件，紧密结合工程设置，采用远观近察、由面至点、点面结合的工作方法进行。对初测地质调绘成果资料进行补充、修改和完善，并在此基础上合理布置勘探测试工作，提出线路方案比选和工程设计所需的地质资料。地层划分以1：20万区域地质图及报告为依据，地层单位一般划分至组，可溶岩地层、煤系地层应划分至段。进一步查明与线路有关的溶洞、暗河、岩溶泉等岩溶现象及煤洞、矿坑等人工洞穴分布情况。

(2)物理勘探：

为确定地层电性参数和地层的完整性、岩层风化程度、地下含水情况、构造和岩溶发育程度、采空区等，对岩溶路基段进行物探。必要时对重大不良地质体进行物探。双线铁路布置两条物探测线，一般布置于左、右中线上；站场、多线地段正线分别布置一条测线，其它站线根据宽度适当增加测线。重点对浅覆盖型岩溶区存在地面塌陷条件及暗河、溶洞地段路基进行物探。路基工程可采用高密度电法或直流电测深法。

(3)钻探：

钻探：应根据勘探目的，选择适宜的钻机类型，采用合理的钻进方法，安全操作，详细记录，认真分析钻探过程和岩芯情况，保证钻探质量。应根据勘探目的，选择适宜的钻机类型，采用合理的钻进方法，安全操作，详细记录，认真分析钻探过程和岩芯情况，保证钻探质量。钻探工作应符合现行《铁路工程地质钻探规程》(tb10014)的规定。当需要量测地下水的水量、流向、流速等水文地质参数或需采取水样时，钻孔应按有关规定进行提水或抽水等试验及观测工作，必要时进行压水或注水试验。当含水层较多，各层水质、水量变化较大时，应结合工程需要分层止水进行测定及试验。勘探点位置、高程均应用仪器测定，钻探岩芯鉴定表(钻探日志、地质柱状图)上应记录其经纬距坐标。同类地质条件下各岩性分层采取的岩、土试样不少于六组。

(4)取样：

在钻孔中分层采取代表性岩土试样进行室内试验，采取土样的勘探点数量，应按地层结构、地基土的均匀性和设计要求确定。取样数量应满足相关岩土参数的统计要求，每个重大工点或每个地貌地质单元各主要岩土层的取样数量不少于八组。钻孔取样严格按照钻孔任务书的要求进行，准确记录水土砂石样的取样深度与名称。样品迅速密封妥善保存，送样要及时。采取的位置及数量根据工程类型及设计需要确定。根据钻孔任务书要求，在取样孔内对弱、微风化灰岩层(即灰岩层5)的各种岩性分别取样；岩样取出后立即密封，以防风化；岩样直径不小于89mm。

(5)室内试验及水文地质试验：

原位测试按《铁路工程地质原位测试规程》(tb10041-2003)执行。岩石室内试验做相对密度、密度(天然、烘干、天然饱和)、含水率、饱和吸水率、孔隙率、抗压强度(天然、天然饱和、烘干)、软化系数等。当直接测定岩石强度指标难以满足需要时，进行点荷载试验。黏土质岩类加作自由膨胀率、饱和吸水率、膨胀力试验。石料取样地点由需求专业指定。为获取各含水层水文地质参数，了解各含水层的水力联系，评价含水层富水性，获取有关水文地质参数，需做水文地质试验，水文地质试验应严格遵循《铁路工程水文地质勘察规程》。工程水文地质试验应根据水量、水位，选择合适的试验方法，有条件时宜进行抽水试验。水文地质试验时，应采取代表性水样进行水质化验。抽水试验和提水试验时，在试验临近结束前采样；压水试验和注水试验是，在洗清钻孔后、试验开始前采样，其质量和数量应根据试验目的和试验要求确定。

(6)确定岩溶发育程度。

岩溶的发生、发展必须具备一定的条件，其中主要是岩石的可溶性与裂隙性，以及水的侵蚀性及流通条件，前者属于岩石的岩性与地质构造问题，后者取决于水文地质条件，地质调绘、岩石钻探揭示、室内及水文试验并结合物理勘探成果综合判定，根据《铁路不良地质勘察规程》附录e岩溶的分类章节，对岩溶按照发育程度分为强烈发育、中等发育、弱发育和微弱发育四类，岩溶的发育程度主要按照岩溶的形态、连通性及地下水的情况综合判定。

步骤二s2，原地面清表、土石方开挖、爆破。

具体来说，场地征地拆迁完成后对原地面进行清表和整平，施工截排水措施及危岩落石清理，采用机械对覆盖层的土方开挖，土方开挖至基岩顶面无法采用机械进行石方开挖时，对于岩质挖方根据现场外部环境采用爆破或者控制爆破进行石方开挖，对于接近边坡和基床处，采用小爆破或者机械施工，以免造成超挖。土石方开挖过程中分层开挖分层防护。

具体施工工艺流程为：

(1)征地拆迁完毕后施工进场。

(2)对地面以上高压线，地面以下油气管线、国防光缆等进行复查：

征地拆迁完毕后施工进场并对地面以上高压线，地面以下油气管线、国防光缆等进行复查：拆迁完毕施工进场后，对地面以上高压线，地面以下水管、输油管道、国防光缆等进行核查，确保管线安全及施工安全后方可进行施工。对施工中可能对其造成影响的管线，须注意施工方法的选择和加固防护。

(3)复检地表水、地下水：

复检地表水、地下水：对段内地表水、地下水及施工用水进行水质取样复查。水质有侵蚀性工点，按工点设计图要求进行抗侵蚀性处理。若地表水、地下水复查结果与设计不相符时，应及时通知有关单位再次做复查，不得使用有侵蚀性水作为施工用水。

(4)清除堑顶以上危岩落石并及时施做防护：

对于存在危岩落石地段，应进行清理以免对工程施工造成安全隐患。上覆的土层(即土层4)，边坡开挖后及时施作支挡与防护工程，暴露时间不超过半个月。其下的灰岩路堑距边坡设计线2m范围内采用小台阶爆破法，严禁放大炮施工，减少开挖对边坡及桩的破坏，避免出现严重超欠挖现象，确保边坡的平整性及完整性。

(5)施工截排水沟、天沟：

所有挡、护工程挖基土石，排水工程挖基土石必须运至本段路基或隧道弃碴场集中堆放，避免随挖随弃，污染环境和危及铁路主体工程安全。合理组织，周密安排施工，施工中产生的废水、废碴应按照当地环保要求，严禁乱堆、乱排，做到文明施工。

施工前应清除地面(地面线1上的)杂草、淤泥和种植土，清除的淤泥和种植土尽量用于绿化和复垦；平整场地，修筑排水设施。尽量避免雨季施工，保证施工场地排水畅通。施工过程中应核查地表、地下是否有泉点出露，并应及时通知相关单位进行处理。

(6)自上而下分层开挖分层爆破并及时施作坡面护坡。

步骤三s3，边坡清理、防护。

对于土质路堑边坡采用灌草护坡，对于岩质路堑边坡为保证绿化效果，采用喷混植生或者袋装客土等边坡防护形式，防护措施施工前需对边坡进行清理，保证边坡无不稳定的岩土体，边坡防护工程和土石方开挖工程应分层开挖分层防护，确保上级边坡稳定后再实施下级土方及边坡工程。

具体来说，灌草护坡(即喷播植草护坡3)的施工工艺流程依次为：清理边坡→自上而下喷播草种→覆盖无纺布→养护→栽种灌木→补撒草种→养护成型。

喷混植生护坡2的施工工艺流程依次为：清理边坡→坡面锚杆施工→铺设镀锌钢丝网→喷射底层种植基材→喷射含有草种、灌木种的种植基材→覆盖无妨土工布→养护成型。

坡面喷播的草种和灌木种子应选用适宜于当地气候，特别是抗寒性强的品种，宜采用混合草种，间植灌木应选用根系发达、枝叶茂盛、生长迅速的低矮灌木。养护成型后按照《铁路路基工程施工质量验收标准》进行验收。

步骤四s4，设置防异物入侵防护网6。

既有工点所处地段为斜坡路堑，为防止小型落石及异物入侵高速铁路限界，保证铁路运营安全，在路堑挡墙墙顶、路堑边坡平台或堑顶等位置设置一排或者多排防止异物入侵的防护网，防护网防护能级不小于50kj。

施工工艺流程依次为：路堑挡墙或钢柱基础施工→钢柱定位及钢柱安装→拦截钢丝绳、端头锁具安装与调试→钢丝网铺挂→拦截钢丝绳间隔压板安装。

钢柱基座放线时，各钢柱基座位置尽可能设在同一等高线上，基础采用人工垂直掏槽方式施工，必须选择在旱季、晴天施工。

异物入侵防护网设置在边坡平台时，立柱基础应在边坡平台护脚、镶边、截水沟及平台封闭之前先行施工。

防护网设置在路堑墙墙顶宽度大于0.7m时，可利用挡墙作为基础，施工时预埋基础锚杆或预留孔；当防护网设置在桩间土钉墙等墙顶时，可适当调整立柱间距至5～7m，以使立柱基础位置与桩位重合，基座锚杆应在施工锚固桩时预留或预留孔。

当山体为硬质岩石层时，可以采用直接打孔注浆固定锚杆。

防护网设置在堑顶或坡脚外时，可以根据自然地形调整平面位置。当自然山坡地形起伏较大时，为保证防护网下部不悬空，必要时可设置连续条形基础。

钢柱加固件采用直流二氧化碳气体保护焊深溶焊接，焊缝规则、无飞溅物。钢绞线按要求施加5kn的预应力，使其紧张、平直。

步骤五s5，岩溶地基加固(即岩溶地基加固区8)。

岩溶整治段落一般为易塌陷区和极易塌陷区，岩溶弱发育区进行针对性整治处理。一般采取回填、封闭、桩板结构跨越、钻孔注浆等整治措施，同时加强和完善地表排水设施。采用钻孔注浆时，贯彻“探灌结合、动态设计”的原则。当溶蚀平原岩溶区覆盖层厚度大于30m、岩溶化坡地岩溶区覆盖层厚度大于20m时，一般可不作整治。整治宽度为新建铁路路堤坡脚外5m，路堑侧沟平台，坡脚(堑顶)外有明显岩溶危及边坡稳定时，适当加大整治范围。

(1)对于覆盖型岩溶，当溶蚀平原岩溶区覆盖层厚度小于30m、岩溶化坡地岩溶区覆盖层厚度小于20m时(不含填土厚度)，一般均应加固处理。处理措施以钻孔注浆为主，同时加强和完善地表排水，消减地表水入渗条件。整治宽度为新建铁路路堤坡脚外5m，路堑侧沟平台，坡脚(堑顶)外有明显岩溶危及边坡稳定时，适当加大整治范围。

(2)对于裸露型岩溶或岩质路堑，应根据岩溶形态确定处理措施。下伏溶洞且顶板安全厚度不足时，可采用揭盖回填、桩板跨越或钻孔注浆填充等措施处理。

(3)对于覆土厚度小于3m的浅覆盖岩溶，可结合地基处理，清除覆土后按裸露型岩溶进行处理。

(4)无砟轨道岩溶路堑基底铺设一层高强加筋复合土工布。

步骤六s6，岩溶地基加固检测合格后施工其上的无砟轨道结构。

具体来说，岩溶整治工程施工完成后，应按照《铁路路基工程施工质量验收标准》和《铁路工程地基处理技术规程》等相关技术规范要求对整治效果进行检测，检测合格后方可进行其上的基床及无砟轨道结构的施工。无砟轨道铺轨前必须根据沉降观测结果进行沉降评估分析，满足无砟轨道铺设条件才能铺设无砟轨道。

本发明的有益效果：本发明中涉及的岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法，主要解决高速铁路在岩溶地区修建挖方路基时，岩溶路基的发育程度确定、路基的基底清表、土石方开挖爆破、边坡清理防护、防异物入侵防护网的设置及岩溶地基整治等一系列技术问题。该发明之施工方法同时也可用于高速公路、对工后沉降要求比较高的普速铁路岩溶路基挖方段施工。按照以上方式施工可确保高速铁路岩溶地区挖方路基的施工质量，保证路基挖方边坡的稳定、美观，保证路基工后沉降的合格及运营过程中异物入侵的风险，保证路基不产生岩溶塌陷等病害的岩溶地段挖方路基的施工方法。

本发明的一种岩溶地区高速铁路挖方路基的施工方法，能够确保高速铁路在岩溶地区挖方路基的施工质量，保证路基挖方边坡施工及运营的可靠性，保证路基的稳定和路基工后沉降的合格，保证路基不产生塌陷和落石等病害。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。