注漿法在加固鐵路路基中的應用

■周前忠 ■上海鐵路局阜陽工務段，安徽 淮南 232089

阜淮鐵路線因粉砂土地段較多，造成部分地段不均勻沉降，導致軌面不平順，影響了線路的穩(wěn)定性，極大地加重了養(yǎng)護維修工作量，也縮短了上部結構的使用壽命。因此有必要采取相應的加固措施提高粉砂土地段路基的力學強度和變形模量，并增加抗?jié)B能力。

1 加固方案選擇

加固工法選擇既要考慮基床土質，又要結合“維修天窗”資源。由于阜淮線行車密度大、天窗時間短，所以選擇不干擾行車的注漿法作為路基加固的主要工法。

1．1 注漿機理

注漿法是通過鉆孔和利用注漿設備，運用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管將漿液分層均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式排出土顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據(jù)土顆粒間的空間，使路基孔隙比減少，強度提高，經(jīng)過一段時間水泥凝結后，漿液將原來松散的土顆?；蛄严赌z結成一個整體，形成一個強度大、防水性能高和化學穩(wěn)定性好的結合體，從而達到加固路基的目的。

注漿的機理主要有滲入性注漿、劈裂注漿和壓密注漿三種。注漿法加固路基是以滲透注漿為主，利用注漿泵將配制好的水泥漿液，通過注漿管注入路基本體，漿液在壓力作用下滲入填土的孔隙中，與土粒骨架產(chǎn)生固化反應，提高路基本土的密實度，消除不均勻沉降而產(chǎn)生軌道結構變形。水泥漿液除能填補填料的空隙外，還能防止雨水下滲對路基土體沉降產(chǎn)生的催化作用。

1．2 施工工藝及參數(shù)

1．2.1 技術標準

路基注漿加固采用鐵路限速施工，貨物列車限速80km/h，旅客列車限速100km/h，線路中心2m范圍及兩線間的注漿利用V型天窗點作業(yè)。

主要技術參數(shù)如下：(1)注漿水灰比：水灰比為0.8∶1～0.5∶1;(2)注漿壓力：0.1－0.6MPa;(3)注漿位置：注漿孔設置為單側3排，分別為道床坡腳、路肩外側、路基邊坡，兩線間設置兩排，注漿孔均呈梅花型布置，縱向間距為1米，橫向間距為2米，道床坡腳注漿孔與路基面呈300度角。路肩外側注漿孔與路基面呈60度角;路基邊坡及兩線間注漿孔均為直孔。

1．2.2 施工工藝

施工操作按照設置孔位→試機→震桿→洗孔→注漿→提管→拔管→封口。

⑴震桿：用平板振動機振入注漿管，打入后反提30cm左右;如遇阻力過大(石塊或砼)，應間隔一定距離換位重打。

⑵洗孔：用注漿機把水壓入注漿鋼管內，以檢查管道是否通暢。

⑶注漿：注漿材料為強度等級R32.5號以上的普通硅酸鹽水泥，開始時灰漿要稀一點，水灰比為0.8∶1，后逐步增加為0.5∶1;水玻璃400Be'用量為水泥重量的2.6%;漿液應充分攪拌均勻后經(jīng)過濾方可使用，注漿壓力為0.1－0.6MPa，應保證穩(wěn)定不得中途停注;若因故停泵，則需重新插管補充注漿。在注漿過程中，應時刻注意線路軌道狀態(tài)是否變化、路基道床邊坡是否出現(xiàn)冒漿、是否把水泥漿壓入排水系統(tǒng)管道內，一旦出現(xiàn)以上任一種現(xiàn)象，應馬上停止注漿，更換孔位。

⑷提管：注漿中要均勻提升注漿管，上提一段后再注漿;由深處向上提管，逐段注漿，每段間隔1米直至地表。

⑸拔管：當出現(xiàn)漿液從孔口或其他地方冒出、單孔注漿量過大、注漿壓力超過規(guī)定值時應立即停止注漿。

⑹封口：為防止串孔，對已注完漿的孔應采用水玻璃進行封堵。

2 效果檢測

對注漿加固前后進行現(xiàn)場測試，分析對比注漿加固效果，從而評價補強效果是否明顯。下面以阜淮線K72+200～400處加固效果進行分析。

2．1 輕型動力觸探試驗

用10kg重錘，以0.5m的落高將相應標準尺寸的圓錐探頭貫入土層，以每30cm錘擊數(shù)為測定結果來區(qū)分地層及確定其物理力學指標。用于基床填筑情況和承載能力的檢測。K72+200～400處基床表層加固前基本承載力平均值約為162kPa，加固后約為175kPa，基床底層基本承載力平均值約為120kPa，加固后約為145kPa。

2．2 室內土工試驗

利用現(xiàn)場取土通過室內試驗測試土的含水量、液塑限、最優(yōu)含水量、最大干密度、土的比重等物理力學指標，確定土的類別及填料組別，同時了解加固前后土性參數(shù)的變化。加固前后土性變化如表1所示。

表1 加固前后室內試驗結果匯總

結果表明，路基填土為粉砂土，適合注漿加固。注漿以后，密度、比重、壓縮模量、凝聚力都有所提高，孔隙比、壓縮系數(shù)顯著降低，證明土體的物理力學性質得到明顯改善，達到了土體改性的目的。

2．3 路基沉降長期監(jiān)測

為進一步了解注漿效果，對加固區(qū)段進行長期路基沉降監(jiān)測，路基沉降變形在注漿前后有較大變化，注漿后路基沉降速率明顯降低，每次觀測沉降值相對上次大部分有減小趨勢，且經(jīng)過一段時間后趨于穩(wěn)定，說明注漿對治理路基沉降有明顯的效果。

3 結論

⑴注漿加固基床對填料和漿液的可灌性要求較高。通常黏性土、細粒土只能采用劈裂注漿，即采用高壓力將土層劈裂，導致脈狀注入，使薄弱處得到加強。但對既有線路基來說，基床施工壓力過大會導致線路上拱，甚至影響路基邊坡穩(wěn)定，壓力太小則漿液難以滲透，因此，既有線黏性土、細粒土基床不宜采用注漿加固，可采用擠密樁或換填法加固，或者考慮換填土質較好的填料，而粗粒土、砂性土基床易采用注漿加固。

⑵通過對路基的注漿加固處理，承載力得到了明顯的改善，路基結構動態(tài)性能明顯得到提高，動力學特征及變化明顯改善。經(jīng)過一個汛期后，檢測結果表明，注漿加固后的路基沒有發(fā)生病害，減少了以往需要起道填砟來維持線路平順性的情況。

⑶利用注漿技術進行整治路基沉降，具有工程造價低、工期短、對既有線行車干擾小的特點，其加固效果良好，即通過注漿的方法能夠提高線路質量。

⑷注漿加固既有線路基的最終效果是通過軌道質量的狀態(tài)反映出來，而軌道質量狀態(tài)與路基存在一定的關系。軌檢資料分析表明，注漿加固以后軌道質量狀態(tài)有所提高。

⑸通過對加固區(qū)段路基長期沉降監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析看出，注漿加固以后試驗區(qū)段沉降變形速率明顯降低并逐步趨于穩(wěn)定，說明注漿加固起到良好效果。