路基注漿施工的可靠性研究

康杰

摘 要：隨著經濟飛速發展以及各地方之間經濟的日益密切，經濟發展離不開鐵路發展，尤其鐵路對于我國國民經濟發展起著很重要的作用。鐵路的運行過程中，通常會伴隨各種因素原因出現路面沉陷以及斷裂的不確定因素出現，所以對鐵路路基注漿施工的可靠性分析尤其重要。文章以海南環島高鐵K87+629-K91+695為例，首先介紹了鐵路路基注漿加固工程概況，然后分析注漿材料、注漿工藝、注漿設備，進行注漿工程可靠性分析。

關鍵詞：路基注漿加固 注漿材料 可靠性

中圖分類號：F062.4 文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2017）09-291-02

鐵路在我國的基礎設施建設中居于關鍵的地位，是我國經濟快速發展不可或缺的重要交通命脈。但是中國的地理環境相當復雜，經常路基地質結構具有相當不確定性，而路基注漿施工是鐵路施工一個重要環節，它關乎高速鐵路路基穩定性以及耐久性和影響行車安全，所以對路基注漿施工的可靠性研究是尤為重要的環節。

一、工程概況

新建海南西環鐵路K87+629-K91+695段路基按客貨共線速度目標值200km/h設計，鐵路等級Ⅰ級、雙線。

路基地質情況：上覆第四系全新統坡殘積層松軟土、粉質粘土、粉細砂、細圓礫土，第三系海口組粉質粘土。

路基填料情況：銀灘～白馬井區間路基本體A、B組填料、基床底層采用A、B組填料填筑、基床表層采用0.6m厚級配碎石填筑。路堤與橋臺過渡段基床表層以下采用級配碎石填筑，在臺背2m范圍內的填料摻入3%的普通硅酸鹽水泥。路堤與橫向結構物過渡段采用級配碎石填筑。

二、注漿加固施工可靠技術研究

1.注漿加固處理方案。通過以上對海南西環鐵路K87+629-K91+695的路基情況以及地質條件等因素進行分析，決定以下的注漿加固方法并對其可靠性分析。首先，對于路基的沉降相對已經穩定的地段，在其路面和路床之間的間隙以及土體與結構之間空隙，進行回填注漿和擠密。再次，對于路基整體沉降以及邊坡外擠變形段進行注漿。第三步對于路肩下沉與混凝土路面形成的較寬的間隙，采用擠密注漿方法來填筑土體，抬升地面，主要作用對于因為地下水滲流不暢以及路面植被破壞所引起的露肩沉陷，需要增加排水溝進行路面修復。

2.注漿前期工作。袖閥管注漿工法主要目的是提高不穩定土體的強度，使得路基和結構層之間空隙的回填加密，減少地下水對路基土的滲透，不斷增強路基的力學強度，能夠使得路床與混凝土路面得到一定的提升，保證鐵路的穩定性與安全性。注漿前期準備工作就是選擇控制點進行鉆孔布置，一般情況，在每一個注漿加固處理的路段布置3～4個勘探孔，由此斷定路面沉陷與斷裂的主要原因，從而確定注漿孔的深度。勘探孔的深度一般要穿過路基進入原狀土1m到2m之間，然而注漿孔深度一般為穿過路基0.5m到1m之間，每個注漿孔的距離以1.5m為最為合適，行距一般為在2m到3m之間，注漿材料選擇一般根據路段的具體情況，使用了P.O42.5水泥，通過吸漿量的具體數據，注漿用配合比采用W/C為0.6～2，配合比試拌結果如表1。

還要確定注漿壓力，選擇了海南環島高速鐵路代表性的路段進行注漿試驗，最終確定具體注漿壓力宜為0.2～0.5MPa。初期可采用自流注漿，終注壓力0.3～0.5Mpa。最后，要準備好施工的檢測觀測點，在進行正式袖閥管注漿加固之前在每個施工部位進行施工前可靠分析，所以一般5米間距布置1個觀測面，各個觀測點必須垂直位移的，通過觀察分析可靠性來確定注漿對上方軌道的影響，以及后期達到的效果。

3.袖閥管注漿工法工藝原理。袖閥管注漿法是通過較大的壓力將漿液注（壓）入巖土層中，注漿芯管上下的阻塞器可實現分段分層注漿，可由施工需要選擇聯系或跳段注漿。此工法在需要全程注漿的施工中，通過分段注漿，使得松散的地層和較密實的地層均得到很好的注漿加固效果，避免了以往的注漿工藝在松散地層和較密實地層同時存在時，松散地層注漿量大、較密實地層注不進漿的現象的發生。

4.施工工藝。袖閥管注漿工藝流程圖如圖1所示：

三、袖閥管注漿可靠設計

根據該高速鐵路具體實際情況，對該袖閥管注漿采用可靠性理論進行設計，注漿設計的技術參數如下：材料：水泥采用P.O42.5水泥；水灰比w/c為0.6～2；采用速凝早強劑：三乙醇胺（水泥用量0.6%）；水泥漿液凝結時間：初凝，5h45mim；終凝10h30min；注漿半徑：1米；注漿孔布置：孔距：1.5m等間距布孔；行列距：1.2m等間距；注漿孔深度：1.8m左右，以中砂層厚為準；注漿方式：袖閥管注漿法；注漿順序：跳躍式、間歇式；注漿壓力：0.2～0.5MPa；注漿量：壓漿開始時應先灌稀漿（1：0.8），其后水灰比應逐漸減至1：1.0左右，與此同時灌漿壓力逐步加大，一次注漿進漿量10～40L/min，當注漿量小于5L/min且注漿壓力大于0.5MPa時終止注漿，應立即關閉注漿閥門，持壓20min以后進行第二次注漿，第二次注漿當注漿量小于5L/min且注漿壓力大于0.5MPa時終止注漿，持壓20min以后終止注漿，以便有足夠的時間使灰漿充分凝固。如發現路基側向、路基邊坡滲漿時也可以終止注漿，待漿液穩定后進行補漿；根據N=■≥10～15中粗砂的D15與水泥的d85計算N可知該路基粗砂水泥漿液可注性所滿足設計要求。

根據注漿實際工程設計參數，進行現場注漿試驗，按設計的注漿工藝進行鉆孔、沖孔，以及壓水試驗與注漿。注漿試驗選擇地段符合加固范圍內具備兩點：該公路地質條件，屬于中等偏劣的地段。注漿試驗孔標準根據設計孔距、行列距鉆四個矩形布置孔，采用是地質鉆機，鉆頭直徑110mm，在粗砂層中水沖鉆進，套管護壁，鉆孔深度以鉆進卵石層0.3m為止。水壓試驗采用單點法，壓力為1.5MPa。注漿方法使用袖閥管法；主要用途：一是可以保證漿液達到規定要求進行分段施工；二是保證漿液管采用塑料只能從閥管噴出，避免地層中的砂及漿液逆流入注漿管中。塑料單向閥管為每節0.44m，內徑為60mm的硬質塑料管，內壁光滑，接頭由螺扣，端頭有斜口，在閥管首尾相接時能夠保證頭部光滑，使注漿芯管在管內上下移動無阻。其外壁有加強筋以提高它的抗折強度。塑料單向閥管的有孔部外側緊套著根據測定爆破壓力為5.0MPa的橡膠套，覆蓋住注漿孔，確保注漿管下到孔底，然后在注漿中加滿水，利用重力作用，使注漿管不浮起來，再等緩慢提起套管。在套管拔出后進行封孔作業，在孔底到路基頂面0.8m間用砂填，以上部位和孔口用速凝水泥砂漿填充封堵。利用YGZ系列液動高壓泵進行注漿作業，用帶止漿塞的芯管上行式分段注漿，注漿長度為0.8m，試驗結果進行檢查效果不錯。結果如表2。

設隨機變量注漿量Q、注漿壓力P、粗砂的內摩擦角φ均服從正態分布，把其他參數按常數考慮，經對試驗數據μf=■；σf=■■f■■-■f■■分析計算得出：μf=33L/min，σQ=10L/min，μP=470，σφ=5.30，由可靠性理論分析計算可得β=1.297>[β]=1.20，該二級注漿工程處于理想工作狀態。

四、結束語

按照注漿可靠性分析所采用袖管注漿方法進行注漿施工，基本達到所設計要求的地基承載力特征值，施工完畢，在注漿加固范圍內采用瑞利波檢測26處，被注漿加固粗沙層滿足要求。海南環島高鐵（西段）K87+629-K91+695段路基處理采用袖管注漿加固處理比較合理。土體注漿是一個非常復雜的系統，現場實際情況多變，隨著現場注漿施工進行，應該根據具體情況不斷修正設計方案，本文建立建立可靠性設計體系是一個有益的嘗試，所建立的分析思路以及方法可用于指導現場注漿工程設計和施工。

參考文獻：

[1] 《巖土注漿理論與工程實例》協作組.巖土注漿理論與工程實例[M].北京：科學出版社，2001

[2] 海南環島高鐵（西段）K87+629.09-K91+695.84段路基注漿施工組織設計.

[3] 項江泉.高速公路路基注漿加固施工技術研究.科技致富向導，2015（3）

[4] 李孝才.隧道地表袖閥管注漿施工技術.質量探索，2012（6）

（作者單位：廣鐵集團粵海鐵路有限責任公司樂東路橋車間 海南海口 571100）

（責編：賈偉）endprint