注漿法在加固鐵路路基中的應(yīng)用

■周前忠 ■上海鐵路局阜陽工務(wù)段，安徽 淮南 232089

阜淮鐵路線因粉砂土地段較多，造成部分地段不均勻沉降，導(dǎo)致軌面不平順，影響了線路的穩(wěn)定性，極大地加重了養(yǎng)護(hù)維修工作量，也縮短了上部結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此有必要采取相應(yīng)的加固措施提高粉砂土地段路基的力學(xué)強(qiáng)度和變形模量，并增加抗?jié)B能力。

1 加固方案選擇

加固工法選擇既要考慮基床土質(zhì)，又要結(jié)合“維修天窗”資源。由于阜淮線行車密度大、天窗時間短，所以選擇不干擾行車的注漿法作為路基加固的主要工法。

1．1 注漿機(jī)理

注漿法是通過鉆孔和利用注漿設(shè)備，運(yùn)用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管將漿液分層均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據(jù)土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強(qiáng)度提高，經(jīng)過一段時間水泥凝結(jié)后，漿液將原來松散的土顆粒或裂隙膠結(jié)成一個整體，形成一個強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)合體，從而達(dá)到加固路基的目的。

注漿的機(jī)理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固路基是以滲透注漿為主，利用注漿泵將配制好的水泥漿液，通過注漿管注入路基本體，漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中，與土粒骨架產(chǎn)生固化反應(yīng)，提高路基本土的密實(shí)度，消除不均勻沉降而產(chǎn)生軌道結(jié)構(gòu)變形。水泥漿液除能填補(bǔ)填料的空隙外，還能防止雨水下滲對路基土體沉降產(chǎn)生的催化作用。

1．2 施工工藝及參數(shù)

1．2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

路基注漿加固采用鐵路限速施工，貨物列車限速80km/h，旅客列車限速100km/h，線路中心2m范圍及兩線間的注漿利用V型天窗點(diǎn)作業(yè)。

主要技術(shù)參數(shù)如下：(1)注漿水灰比：水灰比為0.8∶1～0.5∶1;(2)注漿壓力：0.1－0.6MPa;(3)注漿位置：注漿孔設(shè)置為單側(cè)3排，分別為道床坡腳、路肩外側(cè)、路基邊坡，兩線間設(shè)置兩排，注漿孔均呈梅花型布置，縱向間距為1米，橫向間距為2米，道床坡腳注漿孔與路基面呈300度角。路肩外側(cè)注漿孔與路基面呈60度角;路基邊坡及兩線間注漿孔均為直孔。

1．2.2 施工工藝

施工操作按照設(shè)置孔位→試機(jī)→震桿→洗孔→注漿→提管→拔管→封口。

⑴震桿：用平板振動機(jī)振入注漿管，打入后反提30cm左右;如遇阻力過大(石塊或砼)，應(yīng)間隔一定距離換位重打。

⑵洗孔：用注漿機(jī)把水壓入注漿鋼管內(nèi)，以檢查管道是否通暢。

⑶注漿：注漿材料為強(qiáng)度等級R32.5號以上的普通硅酸鹽水泥，開始時灰漿要稀一點(diǎn)，水灰比為0.8∶1，后逐步增加為0.5∶1;水玻璃400Be'用量為水泥重量的2.6%;漿液應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠼?jīng)過濾方可使用，注漿壓力為0.1－0.6MPa，應(yīng)保證穩(wěn)定不得中途停注;若因故停泵，則需重新插管補(bǔ)充注漿。在注漿過程中，應(yīng)時刻注意線路軌道狀態(tài)是否變化、路基道床邊坡是否出現(xiàn)冒漿、是否把水泥漿壓入排水系統(tǒng)管道內(nèi)，一旦出現(xiàn)以上任一種現(xiàn)象，應(yīng)馬上停止注漿，更換孔位。

⑷提管：注漿中要均勻提升注漿管，上提一段后再注漿;由深處向上提管，逐段注漿，每段間隔1米直至地表。

⑸拔管：當(dāng)出現(xiàn)漿液從孔口或其他地方冒出、單孔注漿量過大、注漿壓力超過規(guī)定值時應(yīng)立即停止注漿。

⑹封口：為防止串孔，對已注完漿的孔應(yīng)采用水玻璃進(jìn)行封堵。

2 效果檢測

對注漿加固前后進(jìn)行現(xiàn)場測試，分析對比注漿加固效果，從而評價補(bǔ)強(qiáng)效果是否明顯。下面以阜淮線K72+200～400處加固效果進(jìn)行分析。

2．1 輕型動力觸探試驗

用10kg重錘，以0.5m的落高將相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圓錐探頭貫入土層，以每30cm錘擊數(shù)為測定結(jié)果來區(qū)分地層及確定其物理力學(xué)指標(biāo)。用于基床填筑情況和承載能力的檢測。K72+200～400處基床表層加固前基本承載力平均值約為162kPa，加固后約為175kPa，基床底層基本承載力平均值約為120kPa，加固后約為145kPa。

2．2 室內(nèi)土工試驗

利用現(xiàn)場取土通過室內(nèi)試驗測試土的含水量、液塑限、最優(yōu)含水量、最大干密度、土的比重等物理力學(xué)指標(biāo)，確定土的類別及填料組別，同時了解加固前后土性參數(shù)的變化。加固前后土性變化如表1所示。

表1 加固前后室內(nèi)試驗結(jié)果匯總

結(jié)果表明，路基填土為粉砂土，適合注漿加固。注漿以后，密度、比重、壓縮模量、凝聚力都有所提高，孔隙比、壓縮系數(shù)顯著降低，證明土體的物理力學(xué)性質(zhì)得到明顯改善，達(dá)到了土體改性的目的。

2．3 路基沉降長期監(jiān)測

為進(jìn)一步了解注漿效果，對加固區(qū)段進(jìn)行長期路基沉降監(jiān)測，路基沉降變形在注漿前后有較大變化，注漿后路基沉降速率明顯降低，每次觀測沉降值相對上次大部分有減小趨勢，且經(jīng)過一段時間后趨于穩(wěn)定，說明注漿對治理路基沉降有明顯的效果。

3 結(jié)論

⑴注漿加固基床對填料和漿液的可灌性要求較高。通常黏性土、細(xì)粒土只能采用劈裂注漿，即采用高壓力將土層劈裂，導(dǎo)致脈狀注入，使薄弱處得到加強(qiáng)。但對既有線路基來說，基床施工壓力過大會導(dǎo)致線路上拱，甚至影響路基邊坡穩(wěn)定，壓力太小則漿液難以滲透，因此，既有線黏性土、細(xì)粒土基床不宜采用注漿加固，可采用擠密樁或換填法加固，或者考慮換填土質(zhì)較好的填料，而粗粒土、砂性土基床易采用注漿加固。

⑵通過對路基的注漿加固處理，承載力得到了明顯的改善，路基結(jié)構(gòu)動態(tài)性能明顯得到提高，動力學(xué)特征及變化明顯改善。經(jīng)過一個汛期后，檢測結(jié)果表明，注漿加固后的路基沒有發(fā)生病害，減少了以往需要起道填砟來維持線路平順性的情況。

⑶利用注漿技術(shù)進(jìn)行整治路基沉降，具有工程造價低、工期短、對既有線行車干擾小的特點(diǎn)，其加固效果良好，即通過注漿的方法能夠提高線路質(zhì)量。

⑷注漿加固既有線路基的最終效果是通過軌道質(zhì)量的狀態(tài)反映出來，而軌道質(zhì)量狀態(tài)與路基存在一定的關(guān)系。軌檢資料分析表明，注漿加固以后軌道質(zhì)量狀態(tài)有所提高。

⑸通過對加固區(qū)段路基長期沉降監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析看出，注漿加固以后試驗區(qū)段沉降變形速率明顯降低并逐步趨于穩(wěn)定，說明注漿加固起到良好效果。