高速鐵路地基注漿加固效果評價方法研究

周海強

（中鐵十七局集團第三工程有限公司 河北石家莊 050081）

1 引言

作為新一代的高速運輸方式，高速鐵路的出現對傳統鐵路的設計、施工提出了新的挑戰(zhàn)。在軟土地基上修建高速鐵路時，會遇到變形和穩(wěn)定問題，應用注漿加固處理軟土地基的技術在高速鐵路修建和維護過程中已經得到了廣泛的應用，而如何對注漿加固效果進行評價是一個極其關鍵的課題。雖然目前的鐵路、公路、民建、煤炭、冶金、水利等行業(yè)規(guī)范中有一定的要求，但要求各不相同，也沒有統一的標準。本文依托工程實例，闡述了不同注漿加固效果評價方法在工程施工中的應用，對同類型工程的施工具有一定的借鑒作用。

2 依托項目背景

京沈客運專線阜新段阜新站在施工完成后，地基發(fā)生不均勻沉降，后經補勘、試驗發(fā)現，阜新站段內路基基底粉質黏土是一種水敏感性較強的特殊結構土，遇水有產生較大附加變形的可能。為消除隱患，確保運營安全，對已沉降段落及相似地基條件未沉降區(qū)段進行注漿補強處理［2］。

3 設計處理方案

（1）采用袖閥管注漿加固，注漿孔沿線路方向間距1.2～1.5 m，末端間距2 m左右，孔深以進入全風化巖不小于0.5 m控制［3］。

（2）注漿孔直徑110 mm，注漿管主要采用直徑76 mm剛性袖閥管，每根長2 m，原地面以下部分每0.3 m預留4個φ1 cm溢漿孔，開槽處安裝特制橡皮套。

（3）漿液選用水泥漿液，水灰比采用1∶1～0.8∶1［4］。套殼料水∶灰∶土比為1.6∶1∶1；水泥采用硫鋁酸鹽水泥；注漿壓力為 0.2～1.0 MPa［5］。

4 加固效果評價方法研究

對于注漿加固效果的檢測與評價，雖然目前的鐵路、公路、民建、煤炭、冶金、水利等行業(yè)相關規(guī)范中有一定的要求，但要求各不相同，也沒有統一的標準。常用的質量檢測方法有鉆孔法、壓水試驗、瞬態(tài)面波法、電探測法、電磁波CT等［6］。結合本項目的特點，采用了鉆芯法、標準貫入法、旁壓試驗法、瞬態(tài)面波法對注漿加固效果進行評價，分別闡述各種檢測方法現場實施方案，并對比各種檢測方法的優(yōu)缺點，為同類工程提供借鑒。

4.1 鉆孔法

（1）鉆孔檢測方案

本著檢測孔均勻布置的原則，對處理區(qū)段進行鉆孔取樣，分析注漿漿液在土層中的擴散情況，判斷土層中孔隙填充效果，以此來評價注漿加固效果。鉆孔數量應不少于注漿孔數的2%［7］。

（2）檢測結果分析

檢測結果顯示，芯樣內能見多處水泥結石體，基本填滿可見縫隙，無未填充的可見大孔隙，芯樣詳細描述見表1。

鉆芯檢測法在注漿加固效果評價中是最為直觀的方法，能準確分析漿體在土層中的擴散情況，以判斷土層中孔隙填充效果。

表1 芯樣描述

4.2 標準貫入試驗法

（1）檢測方案

在注漿加固處理前，對原地基土層進行標準貫入試驗，評價其承載力［8］；在注漿加固處理后，在相近位置進行標準貫入試驗，評價其加固后的承載力。對比加固前后承載力變化情況，以此來評價加固效果。

（2）檢測結果分析

將地基土層標準貫入試驗結果進行統計分析，未注漿加固前地基土層標準貫入擊數在7～10擊，標準值為8.2擊。注漿前標準貫入試驗統計見表2。

表2 注漿前標準貫入試驗統計

注漿后地基土層標準貫入擊數為14～19擊，修正后為10.8～15.4擊，統計分析修正后標準值為12.8擊，較注漿前標準值提高4.6擊［9］。注漿后標準貫入試驗統計見表3。

依據《建筑地基基礎技術規(guī)范（遼寧地方標準）》（DB21/T 907-2015）附錄 C.0.3.3查表并參照鄰近地區(qū)勘察資料，綜合確定各地層地基承載力特征值（見表4）。注漿前地基土層標準貫入擊數標準值為8.2擊，承載力特征值為150 kPa；注漿后地基土層統計擊數標準值為12.8擊，承載力特征值為210 kPa。承載力特征值提高約為60 kPa，注漿加固效果明顯［10］。

表3 注漿后標準貫入試驗統計

表4 標準貫入擊數判斷承載力特征值

4.3 旁壓試驗法

（1）測試方案

注漿前后分別在線間鉆孔布置測試斷面，對不同深度處地基土層開展旁壓試驗，分析對比注漿前后地基土層旁壓剪切模量、承載力特征值變化情況，以此來評價注漿加固效果。

（2）檢測結果分析

試驗斷面1：其注漿前原地基土層旁壓剪切模量為3.8 MPa，承載力特征值為126 kPa；注漿后地基土層旁壓剪切模量為5.8 MPa，較注漿前提高52%，承載力特征值為168 kPa，較注漿前提高33%。試驗斷面2：注漿前原地基土層旁壓剪切模量為5.0 MPa，承載力特征值為134 kPa；注漿后地基土層旁壓剪切模量為5.6 MPa，較注漿前提高12%，承載力特征值為157 kPa，較注漿前提高17%。注漿后地基土層旁壓剪切模量、承載力均有顯著提高，注漿加固效果明顯。旁壓試驗強度與模量特征值見表5。

表5 旁壓試驗強度與模量特征值

4.4 瞬態(tài)面波法

（1）檢測方案

依據《鐵路工程物理勘探規(guī)程》（TB 10013-2010）規(guī)定，在廣泛收集施工資料、現場調查踏勘和分析資料的基礎上，針對地基形態(tài)特征和注漿工程加固位置，在注漿加固前后應各進行一次面波檢測［11］，測線布置平行于線路縱向方向（見表6）。為避免路基混凝土基床和軌道結構對物探觀測結果的影響，面波檢測測線布置在無砟軌道與有砟軌道線間，共布置12道低頻檢波器，道間距1 m，端點激發(fā)，偏移距6 m，測試深度為路基面以下12 m范圍［12］。

表6 面波測試范圍

（2）檢測結果分析

上行測線：路基面以下8～12 m為地基土加固范圍，注漿前波速為186～214 m/s，注漿后波速為201～241 m/s，最大增幅達到12.6%（見圖1）。

圖1 上行測線波速沿深度變化曲線

下行測線：路基面以下8～12 m為地基土加固范圍，注漿前波速為176～206 m/s，注漿后波速為284～233 m/s，最大增幅達到13.1%（見圖2）。

注漿前后面波測試結果見表7。

圖2 下行測線波速沿深度變化曲線

表7 注漿前后面波測試結果統計

5 結論

（1）鉆芯檢測法在注漿加固效果評價中是最為直觀的方法，能準確分析漿體在土層中的擴散情況，判斷土層孔隙填充效果，但結果無法以數值方式進行量化。

（2）標準貫入試驗測試深度大、速度快且數據連續(xù)，能直觀反映地基土層密實程度和均勻性的變化。通過對注漿加固處理前后地基土層進行標準貫入試驗，對比其承載力的變化情況，可以準確評價其加固效果，即承載力增幅越大，其加固效果越明顯。

（3）旁壓試驗對地基土層不產生擾動，其成果所確定的承載力最可靠，但其試驗周期長、速度慢、設備笨重，不適用于大面積檢測。通過對注漿加固處理前后地基土層進行旁壓試驗，對比其旁壓剪切模量、承載力的變化情況，可以準確評價其加固效果，即旁壓剪切模量增幅越大，承載力增幅就越大，加固效果越明顯。

（4）瞬態(tài)面波掃描法具有輕便、快捷、效率高的特點，可以對處理后地基土層在水平方向的均勻性做出評價，以及確定加固所影響的深度和范圍，其效果評價是整體的、宏觀的、連續(xù)的。

地基土層在加固以后，有必要也必須對其加固效果作出評價。本工程中所使用的四種方法各有優(yōu)勢和劣勢。在實際工程中，應該根據工程需要，采用一種或多種行之有效的檢測方法，對地基加固質量、加固深度、加固范圍以及加固的均勻性做出綜合評價，為后續(xù)的工程建設及運營提供可靠的安全保障。