鹽脹路基病害處理研究

（身份證號碼： 370685198209064432）

鹽脹路基病害處理研究

閆清衛(wèi)

（身份證號碼： 370685198209064432）

路基病害是影響鐵路安全行車的重要因素，常見的路基病害有路基變形、滑塌、剝落等。本項目由于鹽漲作用導致路基變形嚴重，通過對現(xiàn)場水文地質、特殊巖土進行調查研究，引起土體膨脹的最主要原因是土壤中硅酸鈉含量高，在水分蒸發(fā)或隨著氣溫的降低，析出大量硅酸鈉晶體，引起土體鼓脹。本方案通過先進行化學灌漿，待充分反應晶體消除后再進行水泥注漿的方法進行處理。通過后期觀察，取得了不錯的治理效果。

路基病害、硅酸鈉、化學灌漿、水泥注漿

一、概述

1、工程概況

中國鋁業(yè)股份有限公司山東分公司礦山鐵路副線，于2005年建成并投入使用，2009年11月路基開始出現(xiàn)變形，湖羅路道口及南側長約410m路基已發(fā)生嚴重變形，路基基床最高鼓起高度達1.0m，路基范圍內及擋墻西側地面也出現(xiàn)沿線路方向的較大裂縫，最大寬度達400mm，深度延伸至地表下1.5m，線路西側房屋墻面出現(xiàn)達10mm裂縫，擋墻也出現(xiàn)不同程度的損壞。

本次設計處理范圍為K2+337.2～K2+720，長度382.80m。本文主要針對基床部分進行設計處理。

2、設計原則

1.治理因鹽脹作用而引起的路基病害；

2.徹底切斷硅酸鈉溶液進入路基本體的通道；

3.施工設計應充分考慮既有場地條件，合理布局；

二、工程地質特征

1、地層巖性

該區(qū)地表覆蓋有第四系全新統(tǒng)人工填筑雜填土、素填土，其下依次為第四系全新統(tǒng)沖洪積粉質黏土，石炭系頁巖、砂巖，分層詳述如下：

1、雜填土（Q4ml）：雜色，松散，稍濕～潮濕，主要以粉質黏土及碎石為主，層厚1.00～2.10m。

2、素填土（Q4ml）：主要為新近堆積棄土及路基填土，以粉質黏土為主，黃褐色，灰褐色，稍密，稍濕，夾有少量煤灰、磚屑、砂及卵石，局部表層見少量植物根系，層厚0.5～4.6m。

3-1、粉質黏土（Q4al+pl）：黃褐色，軟塑，夾有少量姜石及角礫，有強烈的刺激氣味，風干后有白色粉末析出，層厚0.50～1.50m。

3、粉質黏土（Q4al+pl）：褐黃色，軟塑～硬塑，夾有少量砂粒及白色晶體，層厚0.40～3.00m。

4-1、全風化頁巖（C）：灰黑色、灰黃色，全風化，夾有白色晶體，層厚0.40～3.00m。

4-2、強風化頁巖（C）：灰綠～黃褐色,強風化,泥質結構,頁理構造,主要成分為黏土礦物,巖芯呈碎塊狀,薄餅狀,手可掰開,極破碎，層厚1.80～8.40m。

4-3、弱風化頁巖（C）：灰黑色,弱風化,泥質結構,頁理構造,主要成分為黏土礦物,巖芯呈短柱狀,薄餅狀,手可掰開,極破碎，揭示層厚2.30～3.00m。

2、水文地質條件

勘探期間場地內地下水埋深為0.4～2.5m，地下水屬第四系孔隙潛水，主要受附近水體滲透及大氣降水補給。場地內的地下水由于水管破裂或其它水體補給水位較高，地下水顏色為灰黑色，通過對所取水樣及土樣的易溶鹽含量分析，顯強堿性。

圖2-1 K2+340西側匯積的地表水

根據(jù)《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》（TB10005-2010）判定，環(huán)境水對混凝土侵蝕類型和作用等級分別為L2、H4；環(huán)境土對混凝土侵蝕類型和作用等級分別為L1、H2。地表水為附近水管破裂長期漏水蓄積所致，見圖2-1。

3、 不良地質及特殊巖土

無不良地質，特殊巖土主要有填土、膨脹土（巖）、鹽漬土、硅酸鈉結晶體。本場地填土主要為路基填土，副線鋪設場地原為東南～西北走向沖溝，副線沿原沖溝邊緣鋪設，填土未經(jīng)有效壓實處理，在火車荷載或自重固結作用下發(fā)生變形。根據(jù)取樣分析粉質黏土及全風化頁巖具弱膨脹性。本場地受污水侵蝕的地段易溶鹽含量高達1.05～5.60%，為堿性超鹽漬土。硅酸鈉溶液在水分蒸發(fā)或溫度降低后，析出大量硅酸鈉晶體。

三、病害原因簡述

圖3-1軌道不均勻變形，擋墻出現(xiàn)裂縫、損壞

礦山鐵路副線已經(jīng)停運，根據(jù)現(xiàn)場觀察，鐵路軌道已發(fā)生嚴重的不均勻變形，路基基床鼓起，擋墻出現(xiàn)裂縫、部分地段已損壞，見圖3-1。

據(jù)分析，引起土體膨脹的最主要原因是土壤中硅酸鈉含量高，在水分蒸發(fā)或隨著氣溫的降低，析出大量硅酸鈉晶體，引起土體鼓脹；其次由于全風化頁巖和粉質黏土具有一定的弱膨脹性，可引起土體的部分膨脹。

四、線路地基處理設計

線路部分地基處理采用先進行化學灌漿，待充分反應晶體消除后進行水泥注漿的方法。

1、化學灌漿

(1)鉆孔布置

梅花型布置，平行線路布置9排鉆孔，孔間距2m。第Ⅰ排沿擋墻外側邊緣布置；第Ⅱ排全部為斜孔，鉆孔傾向線路左側，傾角15°，第Ⅱ排K2+337.2～K2+645段距離第Ⅲ排0.8m；第Ⅸ排距離第Ⅷ排0.8m；其它排距為2m；第Ⅷ～Ⅸ排與平交道口防滲帷幕鉆孔相銜接。

(2)處理深度

孔深至強風化巖下2m，鉆孔平均深度為天然地面下9m。第Ⅱ～Ⅶ排基床以下進行灌漿處理，基床及軌道部分由中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院進行設計，其它鉆孔灌注深度與鉆孔深度相同。

(3)鉆孔孔徑

鉆孔直徑為φ110mm。

(4)灌漿材料

化學灌漿采用氯化鈣溶液，氯化鈣溶液配置需根據(jù)現(xiàn)場取土樣化驗硅酸鈉含量進行動態(tài)調整。取土樣孔可利用化學灌漿鉆孔，按總鉆孔數(shù)3%均勻布置。

灌漿管：鉆孔內灌漿管采用耐壓PVC管，并在管壁開孔，注漿段呈花管狀。

(5)灌漿壓力

孔口壓力值0～0.3MPa，灌注壓力值隨深度加深而增大，具體壓力值應通過現(xiàn)場試注確定。

(6)終注條件

灌漿孔滿足各孔的灌漿量時灌漿工作即可結束。各孔灌漿量約為第Ⅰ排2.1m3、第Ⅱ排2.7m3、Ⅲ～Ⅶ排1.8m3，Ⅷ～Ⅸ排2.1m3，當各孔灌漿量與設計灌漿量相差較大時與設計單位溝通，協(xié)商解決辦法。

2、水泥注漿

（1）注漿孔布置、深度及孔徑鉆孔利用化學灌漿孔。

（2）注漿材料

水泥漿：注漿過程中根據(jù)漿液流量、注漿壓力特征動態(tài)調整漿液的水灰比，水灰比取3.0、2.0、1.0、0.8、0.6五個比級，常用水灰比1.0，由稀到稠依次注入。

水泥：采用粉煤灰硅酸鹽水泥，強度等級為P.F32.5。

水：符合拌制混凝土用水要求，PH＞4，不得使用施工區(qū)范圍內的污水。

注漿管：利用化學灌漿PVC管。

（3）注漿壓力

孔口壓力值0～0.5MPa，注漿壓力值隨深度加深而增大，具體壓力值應通過現(xiàn)場試注確定，Ⅷ～Ⅸ排水泥注漿壓力應高于其它鉆孔。

（4）終注條件

注漿壓力達到終注壓力（≥0.3MPa），Ⅰ～Ⅶ排注入率不大于1L/min時，繼續(xù)注入10min，Ⅷ～Ⅸ排注入率不大于1L/min時，繼續(xù)注入30min，注漿工作即可結束。

五、注漿工藝

（一） 鉆孔

可使用XY-1型鉆機施鉆注漿孔，技術要求如下：

1.鉆孔偏斜率≤1%；

2.孔深誤差≤200mm；

3.成孔不得使用泥漿護壁；

4.鉆孔具體位置可根據(jù)現(xiàn)場情況適當調整。

（二） 注漿順序

注漿孔施鉆應隔孔進行，并優(yōu)先施工Ⅷ～Ⅸ排鉆孔，全部鉆孔分兩序次完成，1序孔兼作勘探孔，記錄鉆進情況并確定強風化巖石深度，2序孔兼作檢查孔，對前次灌注充填情況進行檢查。施工中應加強記錄，分析化學漿液及水泥漿液的灌注情況。水泥注漿應待化學灌漿施工結束后開始。

（三） 試注

為合理地選擇各種技術參數(shù)，施工前應進行現(xiàn)場試注，同時檢查設備的運轉狀態(tài)，進一步優(yōu)化施工方案。

六、化學灌漿效果檢驗

灌漿工作結束后，采用施鉆檢查孔的方法，檢查注漿質量及晶體含量變化情況，檢查孔為灌漿孔的3%且均勻布置，并取部分孔內土樣與灌漿前的土樣進行化驗對比，分析灌漿前后土體中硅酸鈉含量的變化情況，從而確定化學反應效果。當硅酸鈉含量不超過1%時，可不考慮鹽脹性；當超過1%時，應加大每個孔的灌漿量及漿液濃度或加密灌漿孔。

U45

：B

1007-6344（2017）08-0037-02