運營鐵路路基注漿加固施工技術(shù)及風險控制的探討

李碩

摘 要：路基是主要的行車設備，路基狀態(tài)直接影響線路穩(wěn)定。而路基不均勻沉降是路基常見病害之一，對設備穩(wěn)定影響巨大。路基注漿加固是整治路基不均勻沉降的常見手段，能在短期內(nèi)有效地解決路基不均勻沉降問題，保證線路設備穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：路基 不均勻沉降 注漿加固

1.概述

路基不均勻沉降是鐵路路基常見的嚴重病害，對鐵路線路平順性的影響極大，直接危及行車安全。本文以某運營客專路基注漿加固施工為例，對鐵路路基注漿加固施工技術(shù)進行討論。該客專開通運營首年，部分正線區(qū)段、站內(nèi)股道出現(xiàn)了多處路基不均勻沉降問題，其中問題嚴重地段不得已采取了限速運營甚至封鎖手段（封鎖站內(nèi)股道），對高鐵正常運營秩序造成極大影響。

該客專路基不均勻沉降發(fā)生的原因主要有以下兩方面：一是施工工藝不良，路基填土壓實度不足、填料不均勻等;二是排水系統(tǒng)不完善，部分區(qū)段路基本體長期被水浸泡導致含水量不斷增大，最終產(chǎn)生不均勻沉降。該客專路基不均勻沉降問題多出現(xiàn)在路橋過渡段，這與其設計變更頻繁、施工質(zhì)量控制不良有關(guān)，該客專工程后期設計變更較多，多處路基區(qū)段增加了橋梁頂進施工，工期緊張、施工質(zhì)量控制不良，導致路橋結(jié)合部不均勻沉降問題頻頻出現(xiàn)。

針對不均勻沉降病害，設備單位采取路基注漿加固的整治方案進行缺陷整治，有效地解決了路基不均勻沉降導致的線路不平順問題。路基注漿是利用注漿壓力或漿液自重，經(jīng)過鉆孔將漿液壓入到路基本體填料空隙中，提高路基本體整體穩(wěn)定性。

2.鐵路路基注漿加固施工質(zhì)量控制

2.1施工工藝

該客專路基注漿加固采用的是花管注漿的方式，并根據(jù)現(xiàn)場施工條件橫斷面采取多角度注漿方式，角度分別為15°、30°、45°、60°、75°、90°，縱斷面根據(jù)下沉區(qū)段長度注漿孔沿線路方向間距1.5m進行布置，此外現(xiàn)場根據(jù)各類管線及構(gòu)筑物分布情況可進行細微調(diào)整，確保現(xiàn)場注漿點位充足且不重復。

注漿過程分為三次，第一次注漿完成后間隔不超過2小時，進行第二次和第三次注漿，每孔注漿量不受限制，注滿飽和為止。同時嚴格按照一定的注漿順序采用先外后內(nèi)、先上后下進行;為防止相鄰兩孔竄漿應采用隔孔注漿，注漿壓力為0.2-0.3Mpa，確保漿液安全充盈加固范圍。

2.2施工材料機具及相關(guān)參數(shù)要求

（1）雙控平衡氣動注漿機：注漿泵可提供 1MPa 的注漿壓力，注漿管及其接頭必須完好，無破損、漏漿，確保輸漿壓力不損失。注漿機設置于線路護欄外側(cè)，注漿管通過護欄間隙進入至線路路基上。雙控平衡氣動注漿機以空壓機壓縮的空氣為動力，注漿壓力精確，靈敏度高，注漿壓力保證在合格試驗孔注漿壓力范圍之間，水泥注漿管上安裝壓力表，距離鉆機3～5米方便注漿機操作人員觀測，同時注漿機上也應安裝壓力表，以方便觀察控制注漿口的壓力值。

（2）鉆機：采用礦用 T26 型手風鉆成孔，鉆孔直徑 48mm。

（3）鋼花管：用直徑40mm 的鋼管制作，最底部為錐頭，錐頭底部0.1m起設置注漿孔，注漿管上每隔20mm設置一排注漿孔，每排均勻布置4個φ4-6mm 出漿孔，梅花形布置，注漿管距離注漿孔1.5m范圍內(nèi)不設置出漿孔。鋼花管長度有三種規(guī)格，可分別為 1m、1.5m 和 2m 。

（4）攪拌機及水泥：42.5級普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比1：1，按水泥質(zhì)量的2%摻加HZC-1速凝劑，按水泥質(zhì)量0.5%加入減水劑（實現(xiàn)注漿體快速達到初凝的程度、滿足天窗結(jié)束后運營要求）。

（5）液壓搗固機、起道器、撬棍、道鎬、鐵鍬、橡膠、電動板手、皮兜子等線路整修工、機、料具。

（6）水準儀、電子道尺、安伯格軌檢小車。

2.3施工流程

天窗點前在護網(wǎng)外選擇合適的位置布置好注漿機，接通水源、電源，準備好水泥、鉆機及電源線等工機料具，做好施工準備。

天窗點開始后：

（1）清理路肩道砟，道床坡面以盡可能陡（約 40°）并使其在鉆孔過程中不坍塌為原則，線間注漿孔采取直徑40cm護筒確保漿液不污染道床。

（2）鉆鑿注漿孔：每排注漿孔中一側(cè)的注漿孔一次性鑿完再注漿，如果塌孔嚴重，則每鑿完一個鉆孔即應插入相應深度的注漿鋼管。

（3）清孔：用壓風將孔內(nèi)渣土吹出，以便插入注漿鋼管。

（4）插入花管及封孔，封孔采用麻筋及雙液水泥漿進行封孔。

（5）注漿：插入注漿鋼管并填塞孔口防止?jié){液流出，先采用較低的壓力進行注漿，如果漿液注入速度偏小，則可逐步提高注漿壓力，并觀察路基邊坡、道床狀況，如發(fā)現(xiàn)邊坡因注漿鼓出或道床抬升，則立即停止注漿。注漿完成后高于路基面鋼花管采取手工鋸切除至路基表面，并進行管口封閉，防止?jié){液溢出。同時配制漿液時嚴格按照配合比進行，攪拌必須達到濃度均勻，邊攪拌邊出漿，出漿時攪拌機不得停止攪拌。

注漿期間保持沉降區(qū)段限速，區(qū)段注漿全部完成后立即對對線路進行綜合整修，線路整修完畢再階梯提速直至恢復常速。

3.鐵路路基注漿加固施工重點風險及控制

運營鐵路路基注漿加固施工面臨的主要風險是注漿壓力和注漿量控制不當造成軌道瞬時上拱，導致線路平順性出現(xiàn)短時間內(nèi)產(chǎn)生較大變化，嚴重威脅鐵路安全運營。

為降低注漿施工風險，首先要從源頭進行控制：一是嚴格控制注漿液的濃度，既能飽和又不過量，并用容器計量每一個注漿段的注漿量及寫實;二是施工過程中明確注漿壓力，注漿順序采用先外后內(nèi)，先下后上進行，為防止相鄰串漿，采用間隔注漿，確保注漿充分，同時防止路基產(chǎn)生上拱變形。該客專路基注漿加固施工過程中，漿液水灰比確定為1：1，注漿壓力控制在0.2-0.3Mpa，注漿速度小于 1L/min 并持續(xù) 10 分鐘方可停止注漿，或者出現(xiàn)不可封堵的溢漿，或相鄰注漿孔流出漿液可停止注漿。

其次在控制注漿液濃度、注漿壓力和注漿量的同時，對線路軌面、路基面、接觸網(wǎng)基礎等地面設備進行全時段加密觀測，建立完善的觀測系統(tǒng)，這是最為重要的風險控制措施：

（1）施工前可設置靜力水準儀監(jiān)測注漿段軌面標高（每天24小時監(jiān)控此段軌面標高變化數(shù)值），按10m/點布置斷面，設備管理單位在監(jiān)測終端實時監(jiān)測軌面變化情況。

（2）施工期間在注漿范圍內(nèi)軌頂每隔1.5m設置一個固定觀測點，用水準儀對觀測點進行高程監(jiān)測，每個注漿點需單獨設置軌面變化監(jiān)測小組，使用水準儀進行軌面實時觀測和記錄，相鄰兩次觀測間隔時間不大于5分鐘，觀測過程中如發(fā)現(xiàn)軌面突變達到2mm或累計變化達到4mm時，立即停止該孔注漿，安排線路整修：在注漿施工中，如遇線路拱起時，可立即利用注漿機反吸漿液，并注入少量清水稀釋注漿體;如拱起量小于5mm，則采取抽換軌下橡膠墊板的措施，利用列車豎向荷載作用使線路恢復原有標高，然后再恢復墊板;如拱起量較大，嚴重影響行車安全時要果斷申請封鎖線路，盡快組織作業(yè)人員扒除枕間道砟、利用壓機落道并進行小機搗固，恢復線路標高后開通線路并申請慢行，再根據(jù)自動沉降觀測結(jié)果評估是否逐步階梯提速。

（3）施工期間在注漿點處設置電子道尺記錄軌道幾何尺寸變化，觀測控制標準為：每次變化報警值為 2mm，累計變化報警值4mm，若超出規(guī)定時必須停止施工分析原因，制定補強措施后方可繼續(xù)施工;每日天窗結(jié)束前，設備管理單位安排專人使用安伯格軌檢小車對注漿區(qū)段線路幾何狀態(tài)進行全覆蓋檢查。

（4）在施工過程中仍要關(guān)注其他專業(yè)設備的變化，如電纜槽要采取肉眼觀測以防水泥漿污染電纜槽，接觸網(wǎng)桿采用全站儀進行測量位置變化。

在做好以上控制措施的同時要確保施工現(xiàn)場線路上注漿作業(yè)點與線路外注漿機都要有專人負責并保持通信暢通，發(fā)生緊急情況能隨時停止注漿、按照現(xiàn)場負責人的指揮協(xié)同作業(yè)。

4.結(jié)語

運營條件下利用注漿加固技術(shù)對鐵路尤其是高速鐵路路基不均勻沉降進行整治技術(shù)難度及風險控制要求極高，本文以某運營客專路基注漿加固施工為例對鐵路路基注漿加固技術(shù)及風險控制進行了簡要分析、討論，希望能夠為今后的路基注漿加固施工提供一定參考。

參考文獻：

[1]鐵道工程.北京：中國鐵道出版社.2016

[2]運營高速鐵路路基基底注漿加固關(guān)鍵控制技術(shù).北京：中鐵道建筑.2017

[3]高速鐵路路基修理規(guī)則.北京：中國鐵道出版社.2015