鐵路基床加固工藝探析

孟洪鋒

摘要：鐵路路基可分為普通夯土路基和混凝土高架路基兩大類，本文簡述了鐵路路基施工技術要求及該項技術要求中Evd動態變形模量測試儀的應用前景，分析了鐵路路基相關施工規范和施工技術要求；為減少路基病害，保障鐵路基床的穩定堅固，重點研究和探討了在既有線上用水泥土擠密樁加固路基的施工方法和施工工藝。

關鍵詞：鐵路基床加固路基基床 施工技術 水泥土擠密樁 工藝研究

一、工程內容

路基本體工程，包括路堤、路塹、半路堤、半路塹工程等；路基防護及加固工程，包括坡面防護、河岸防護、防止路基本體及附屬建筑物變形的加固工程；地面及地下排水工程，包括側溝、排水溝、天溝、滲溝、滲水隧洞等。

鐵路路基可以分為普通夯土路基和混凝土高架路基兩大類：普通鐵路路基：三合土（或普通粘土）作為基本夯土壩，夯土路基側面用水泥或石塊筑成護坡，夯土路基上又由軌道道砟，防滲層組成。混凝土高架路基：混凝土支撐橋墩，混凝土行車走梁、道砟或軌道（枕木）板。

二、施工規范

1. 一般規定

地基處理工程應結合現場環境、施工方法、機械設備等情況進行危險源辨識和風險評估，制定應急預案并采取相應的安全措施。

1.1地基處理應考慮下列主要危險源、危害因素：

(1)機械作業時傾覆；

(2)施工影響毗鄰的既有建（構）筑物和設備、管線；

(3)機械現場組裝和操作、機械作業用電及防雷；

(4)大風等惡劣氣候條件下人員和機械安全；

(5) 施工噪聲、排放泥漿等環境因素。

1.2 機械設備的管理與防護除應符合《鐵路工程基本作業施工安全技術規程》TB10301-2009第8章的規定外，尚應符合下列規定：

(1)機械進場前，應調查行駛道路和作業現場的情況，了解影響范圍內既有建（構）筑物和設備的分布，探明地下和空中的管線并制定相應的安全措施。

(2)作業場地及行走范圍應保持平整并滿足相應的承載力等要求

(3)機械系統的能力應與施工要求相匹配，現場裝配應由專業人員負責。作業時應嚴格按照操作規程操作。

(4)大型機械作業或多機配合作業時，應設專人統一協調指揮。

(5)作業人員登高檢查或維修時應系安全帶并防止墜物傷人。

(6)大霧、暴雨、大風等氣候條件下應提前對現場機械采取防護措施。情況特別惡劣時應停止作業。

2. 原地面處理和換填

2.1換填施工時，應符合下列規定：

(1) 清淤作業應防止人員陷入，軟土地段機械作業應考慮地基承載力能否滿足機械作業要求，不能滿足應采取必要的安全措施。

(2)開挖、運輸裝卸、填筑碾壓應符合本規程第4章、第5章的相關規定。

(3)重錘夯實時，應符合本規程3.1.4的規定。

(4)接觸灰土的作業人員，應佩戴口罩和手套等防護用品并在上風口作業。

2.2 原地面處理和換填施工作業應按進行檢查，并認真填寫檢查記錄表。對檢查中發現的不符合規定的情況，應按表2.0.5簽發安全檢查整改通知單，限期整改，并跟蹤驗證。

3.混凝土灌注樁

3.1作業場地應平整、堅實。鉆機安裝時，機架應墊平，并設置必要的纜風繩及地錨等以保持穩固。

3.2鉆機成孔作業時應符合下列規定：

(1) 作業前，應檢查各部位情況，確認一切正常后方可啟動。

(2)鉆進中，應隨時觀察鉆機的運轉情況，當發生異響、鉆機搖晃異常等情況時，應立即停機檢查，排除故障后方可繼續施鉆。

(3)提鉆、下鉆時，應輕提輕放，嚴禁鉆桿在旋轉時提升。

(4)高壓膠管下，禁止站人。

(5)改變鉆桿回轉方向時，應先停鉆后改變鉆向。

3.3鋼筋籠吊裝及混凝土灌注應符合《鐵路工程基本作業施工安全技術規程》TB10301第10章、第11章的相關規定。

3.4 泥漿池應設防護欄和警示標志，廢漿、廢渣處理應符合環保要求。

3.5成孔后應及時灌注。未及時灌注的孔應加蓋保護并設警示標志，

3.6 混凝土灌注樁施工作業應按表3.5.6進行檢查，并認真填寫檢查記錄表。對檢查中發現的不符合規定的情況，應按表2.0.5簽發安全檢查整改通知單，限期整改，并跟蹤驗證。

4.擠密樁

4.1施工前應評估擠密作業對影響范圍內的既有建（構）筑物和設備的影響，并根據評估結果采取挖防振溝或選用適宜的施工方法。

4.2采用振動法或錘擊法沉管作業時，應符合本規程第3.4節的規定。

4.3擠密作業應從逐漸遠離既有建（構）筑物及設備方向順序施工。

4.4成孔后應及時填料，成排施工時應間隔進行。

4.5擠密樁施工作業應按表3.7.5進行檢查，并認真填寫檢查記錄表。對檢查中發現的不符合規定的情況，應按表2.0.5簽發安全檢查整改通知單，限期整改，并跟蹤驗證。

5.粉(漿)體噴射攪拌樁

5.1 粉(漿)體噴射攪拌樁施工應符合環境保護方面的規定。

5.2粉體噴射攪拌作業時應符合下列規定：

(1)作業人員應按規定佩戴口罩和防護鏡等防護用品。

(2) 應在孔口設噴料防護裝置，當噴嘴提升近地面時，應減壓噴粉，當距地面50cm時應停止噴粉。

(3)清洗機具時，噴頭嚴禁對人。

5.3 漿體噴射攪拌作業時應符合下列規定：

(1)噴嘴提升近地面時，應控制壓力和流量。

(2)作業時的廢漿、廢渣應及時處理。

(3)清洗機具時，噴頭嚴禁對人。

5.3粉（漿）體噴射攪拌樁施工作業應按表3.11.4進行檢查，并認真填寫檢查記錄表。對檢查中發現的不符合規定的情況，應按表2.0.5簽發安全檢查整改通知單，限期整改，并跟蹤驗證

6. 堆載預壓和真空預壓

6.1 施工前應做好周邊排水設施。

6.2堆載體的裝、運、卸應符合本規程第5.4節的規定并不得破壞豎向排水體以及埋設的其他裝置。

6.3 堆載預壓施工應分期、分級堆載并滿足沉降速率。預壓期間應隨時檢查，發現異常應采取相應的措施。

6.4真空預壓作業應符合下列規定：

(1)管路中應設止回閥和截門。

(2)薄膜熱粘時嚴禁有熱穿及熱粘不緊等問題。

(3)過濾管周圍必須填實，嚴禁架空漏填。

(4)密封溝回填應避免回填料直接撞擊密封膜，防止被擊破漏氣。

(5)真空預壓前應檢查真空泵各部位、連接管以及儀表的完好情況。

(6)預壓期間應隨時檢查預壓情況，發現異常應采取相應措施

6.5 堆載預壓和真空預壓施工作業應按表3.14.5進行檢查，并認真填寫檢查記錄表。對檢查中發現的不符合規定的情況，應按表2.0.5簽發安全檢查整改通知單，限期整改，并跟蹤驗證。

三、技術要求

1.路基結構簡述

1.1路基面：路基的頂面。路基面寬度設計為11.0m，路基面兩側稱為路肩，路基面應做成路拱，本段路基路拱設計為三角形，拱高0.2m，路拱底寬同路基面即11.0m，路基頂面高程為設計高程加沉降量，考慮到預留沉落加高量，邊坡應較設計坡度稍后施工。

1.2路基基床。路基基床是指路肩施工高程至其下1.2m范圍，其中：路肩高程至其下0.5m范圍稱基床表層，表層以下0.7m范圍稱為基床底層。

1.3路堤。除路基基床部分之外的填土路基稱為路堤。

2.路基填土土質要求

根據路基可取土土質情況，采用鐵路路基填料粘砂土和砂粘土作為路基填土用土。土質的要求：必須符合設計院對土質取樣試驗的標準，其參數如下：⑴液性界限（簡稱液限）WL：是指粘性土由可塑狀態轉變為流塑狀態的限界含水量，以百分數計即W1=x%，路基填土所用砂粘土的液限W1≤26%；⑵塑性界限（間稱塑限）Wp：是指粘土由半干硬狀態轉變為可塑狀態的限界含水量，單位同液限；⑶塑性指數IP：是指粘性土的液限值與塑限值之差即IP=W1一Wp，其中：3＜IP≤7為粘砂土，7＜IP≤17為砂粘土。

3.Evd動態變形模量測試儀應用前景

近年來，隨著Evd動態變形模量測試儀的研究、引進與應用，我國對該項技術的了解和掌握也在不斷地深入。動態變形模量Evd無論從定義、原理，還是儀器的精度、可靠性以及操作等方面與地基系數K30相比均具有明顯的合理性和優越性，其中，Evd為動載測試，符合土體實際受力狀況，且Evd儀器體積小、重量輕、便于攜帶、安裝及拆卸方便、操作簡便、自動化程度高、測試速度快、性能穩定、測試精度高、檢測費用低、適應范圍廣，設計上以人為本，無任何核輻射、廢氣等污染，屬于環保型技術。

四、施工方法和施工工藝

在既有營業線利用4h“天窗”施工時間內進行線上機械、人工大規模施工作業，通過運用水泥土擠密樁提高基床承載力，并在夯入復合材料過程中對樁周圍原有填土進行橫向擠密，從而達到提高路基承載力作用的技術原理。以下對在既有線上用水泥土擠密樁加固路基的施工方法和施工工藝做如下研究探討：

1.水泥擠密土加固機理

水泥土擠密樁加固是基于復合地基原理的一種加固方法。通過在軌枕間挖孔并夯入水泥土，利用水泥土擠密樁的高強度和成樁過程中的擠密作用達到提高路基基床承載力。

1.1由于成孔過程中采用鋼套管跟進成孔免除扒碴，所以能在成孔過程中避免道碴塌陷，確保道床技術狀態不受影響。

1.2成孔后將拌和好的水泥土分次倒入孔內，并用橄欖錘夯實。用橄欖錘夯實水泥土能對周困土體產生擠壓，增強了周圍土的密實度和壓縮模量，水泥土擠密樁形成的縱橫骨架網絡也起到了提高路基基床承載力的作用。

2.施工工藝，水泥土擠密樁加固路基基床施工工藝流程

2.1樁孔定位。 施工時縱向間隔7排軌枕，橫向按先兩邊后中間及相鄰兩孔不同時的原則施工。

2.2成孔。采用護筒跟進成孔，在下護筒的同時就必須安好墊布。護筒擺放就位后，用取碴器從筒內取出道碴，逐漸下沉直至基床表面，并取出筒內全部道碴。在道碴層護筒的引導下，使用旋鉆器成孔至設計深度。

2.3原材拌和：（1）材料要求。水泥土復合材料由水泥、粘性土、水3種材料組成：水泥采用PoR32.5水泥，用量為干土質量的10%；水為飲用水；土為粘性C類土，如砂粘土、粘砂土。各原材須由試驗室做成樁試驗，確定配比及施工控制參數。（2）拌和及運輸。分段采取機械集中拌和、人工裝袋（每袋25kg左右）、汽車和人工倒運的運輸方式。

2.4回填。將袋裝水泥土分層倒入孔內，每次1袋。每層的松鋪厚度40cm。

2.5夯實 。夯實與水泥土倒填交替進行，每層填料均以橄欖錘夯實致密，其控制技術參數按成樁試驗報告而定。橄欖錘應盡量避免碰撞孔壁和套筒。如果橄欖錘下落時有碰壁現象，應適當增加夯吉次數。最后一層水泥土夯實后，再倒入1～2kg水泥土，用平底錘夯擊25次，并使樁的頂面略高出基床表面頂面1～2cm。

2.6起拔套筒，搗實道碴。成樁后應分次向護筒內填入道碴，每次用橄欖錘夯擊15次后再填入道碴直至將護筒拔出，并將孔口填平搗實。如遇枕底有碴空，須用大頭鎬串碴致密。

3.質量控制與檢驗

3.1質量控制

施工前應在既有線相應施工段落的路肩上進行成樁試驗，確定施工控制參數，并且每完成10000m樁體施工或土質發生變化時，應重新做成樁試驗。同時要嚴格操作工藝，確保水泥在初凝時間內完成拌和及回填。

3.2質量檢驗：（1）取樣檢驗（環刀法或核子密度儀法）。從樁體中鑿取成樁試塊與室內制作的試塊進行強度比較。 （2）采用標準貫入或輕型動力觸探方法檢查樁體的均勻性和強度。

4.安全措施

4.1車站聯絡員沒有下達封鎖線路命令，任何人不準上道作業;車站聯絡員下達封鎖線路命令給區段作業施工負責人，區段作業施工負責人再向各施工小組及安全員下達開工命令。

4.2安全防護員、安全巡視員要高度負責，防止鄰線行車危急施工人員的生命安全，施工人員要時刻注意，不要將施工工具隨意亂放，特別是影響鄰線行車的地方更要注意。安全檢查人員要時刻督促檢查，對危急行車安全及可能引起軌道聯電的一切行為要給予堅決制止，各施工小組施工完成后，要經質量檢查員同意后才可離開施工現場，除區段施工負責人以外，任何人沒權通知車站聯絡員消點開通線路。

5.效果

工程擠密樁完成后，基床經水泥土擠密樁的加固施工，經運行和沉降、位移監測，無翻漿、積水和下沉、移位等病害現象發生，基床很穩定、堅固。