高填方鐵路路基沉降注漿加固處理分析

潘朝鋒

【摘 要】通過(guò)張集鐵路小蒜溝段高填方路基沉降處理的工程實(shí)例，介紹了注漿法的工作機(jī)理，闡述了壓力注漿法的施工流程及注意事項(xiàng)，并通過(guò)施工后的路基沉降觀測(cè)，得出壓力注漿加固法在處理高填方路基沉降方面效果良好，質(zhì)量穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】高填方；鐵路路基；沉降；注漿加固

High embankment railway embankment settlement grouting reinforcement analysis

Pan Chao-feng

（Kehua St. Geotechnical Engineering （Beijing） Co.， Ltd. Shanxi branch Taiyuan Shanxi 030045）

【Abstract】Through xiaosuangou period of the ZhangJi railway of high fill embankment settlement with engineering example， this article introduces the working mechanism of grouting method， this paper expounds the pressure grouting method construction process and the matters needing attention， and through the construction of subgrade settlement observation， it is concluded that pressure grouting reinforcement method in the treatment of high fill embankment settlement aspects effect is good， stable quality.

【Key words】High embankment；Railway；Grouting reinforcement；Settlement

1. 工程概況

張集鐵路東起河北省張家口市既有京包線張家口南站，西至內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市，與既有京包線集寧南站接軌，為京蘭通道的一部分，線路全178.009 Km。2010年7、8月份在鋪架單位將線路細(xì)調(diào)完善后，8月下旬至9月中旬張家口地區(qū)普降大暴雨，雨量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。9月底雨季過(guò)后，在線路檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)局部路基有沉降現(xiàn)象，隨即總包單位組織各項(xiàng)目部人員對(duì)管段內(nèi)所有的路基進(jìn)行全面排查，并進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)。期間，共發(fā)現(xiàn)16處路基下沉段，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，小蒜溝車站站場(chǎng)路基段DK47+595～DK47+680、DK47+770～DK47+820兩高填方段沉降量較大，兩段最高填方高度分別為22m和31m，最大沉降量分別為10cm和11.3cm。

2. 沉降原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)路基沉降原因進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分析研究，路基下沉的主要原因是：

（1）兩段高填方路基施工時(shí)間為2008年下半年，路基預(yù)留沉降量不足，2009年張家口地區(qū)氣候干旱，雨季不完整，2010年8、9月份，本地區(qū)連降大到暴雨，降水量遠(yuǎn)大于往年，造成路基沉降量過(guò)大。

（2）排水系統(tǒng)對(duì)降水量估計(jì)不足，路基兩側(cè)排水溝未延伸至線路外側(cè)，導(dǎo)致降水無(wú)法及時(shí)排除路基，造成雨水滲入路基本地，導(dǎo)致路基下沉。

3. 處理方案

（1）增大原有填方邊坡側(cè)溝截面積，做到降雨期間不積水，排水暢通。

（2）對(duì)路基進(jìn)行壓力注漿加固處理。

4. 注漿加固法適用范圍及作用機(jī)理

注漿加固法適用于人工填土、砂土、粉土和粘性土地基加固，通過(guò)漿液（一般為水泥漿液）在地基土裂隙中擴(kuò)散、充填形成網(wǎng)絡(luò)狀加固體，用于防滲堵漏、提高地基土體的強(qiáng)度和變形模量，以便控制地基土體的變形沉降。

5. 注漿加固法施工控制

（1）漿液擴(kuò)散半徑r。

由于路基填料的不均勻性及孔隙率及滲透系數(shù)數(shù)值離散性，因而依據(jù)單一地層理論計(jì)算的漿液擴(kuò)散半徑不盡合理，因此依據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定孔間距1.5m。

（2）注漿孔深度h。

路基承受火車通過(guò)時(shí)的動(dòng)荷載計(jì)算較為復(fù)雜，簡(jiǎn)化計(jì)算中火車動(dòng)荷載一般由5根軌枕承擔(dān)，其分擔(dān)比為0.1：0.2：0.4：0.2：0.1。本文按照半空間彈性理論計(jì)算路基面動(dòng)應(yīng)力，以軌枕的有效支撐面積進(jìn)行計(jì)算，把道床和上部結(jié)構(gòu)合為一層，道床下部為另一層，并以當(dāng)量法將不同模量層的厚度h折算成與下層同模量的等效厚度he，如下式：

he=h·3EE0

取軌枕平均的有效支承e'=110cm，軌枕長(zhǎng)2.5m，寬280mm，根據(jù)上述輪載分擔(dān)比，計(jì)算道床厚度從0.2m～1.0m，各層面動(dòng)應(yīng)力衰減情況。可得出結(jié)論，路基面的動(dòng)應(yīng)力隨上層厚度的增大，模量比的增大而顯著減小。動(dòng)應(yīng)力影響最大的為路基上部1.5m，下部1.5米影響較小，但本次處理路基段填料均勻性差，故確定注漿孔深度6～8m。

（3）漿液類型。

漿液選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥存水泥漿摻入水泥質(zhì)量3%水玻璃，漿液水灰比0.8：1。

（4）注漿壓力P、注漿量Q。

由于注漿壓力P與路基土重度、位置、注漿次序等有關(guān)，根據(jù)注漿試驗(yàn)，確定注漿壓力小于0.5MPa。注漿量Q=nkv，n為孔隙率、k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)、v為土體體積。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，每米水泥單耗80Kg。

（5）孔位布置剖面圖（見(jiàn)圖1）。

（6）施工工藝流程（見(jiàn)圖2）。

（7）鉆孔施工。

注漿孔鉆孔采用潛孔鉆機(jī)，風(fēng)動(dòng)回旋鉆進(jìn)，避免鉆孔孔徑50mm，孔斜≤2%，孔深按大于設(shè)計(jì)孔深0.5m控制。

（8）注漿順序及方式。

注漿分Ⅱ序進(jìn)行，采用跳孔間隔注漿進(jìn)行，并先外圍后內(nèi)部的注漿順序。注漿方式采用孔口封閉，孔內(nèi)循環(huán)法。

6. 成果檢驗(yàn)

由于本線路為新建鐵路，注漿完成后，通過(guò)穩(wěn)定車穩(wěn)定及現(xiàn)場(chǎng)位移測(cè)定，路基沉降已得到有效控制，本線路2010年7月通車至今，運(yùn)行狀況良好。

7. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程實(shí)例，表明注漿加固法在控制高填方路基沉降方面效果良好，且本法經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性方面有一定優(yōu)勢(shì)。

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